Biokaasulaitosten ennustavaa optimointia testataan Oulun yliopistossa: Monipuolisista raaka-aineista enemmän energiaa ja vähemmän päästöjä
Oulun yliopistossa tutkitaan biokaasulaitoksen mädätysprosessin tehostamista rakentamalla siitä digitaalinen malli, joka voidaan sovittaa mille tahansa biokaasulaitokselle. Mallin avulla voidaan ennustaa biokaasulaitoksen toimintaa, optimoida hyvin erilaisten raaka-aineiden kulutusta ja kaasuntuottoa sekä vähentää ilmastopäästöjä.

Suurin hyöty biokaasulaitoksen ennustavasta optimoinnista saadaan laitoksilla, joiden raaka-ainejakauma ja määrä vaihtelee paljon viikoittain tai kuukausittain.
”Kun orgaanisen eli kasvi- ja eläinperäisen materiaalin kuormitus pidetään koko ajan sopivana biokaasulaitoksen ennustavalla optimointimallilla, saatavan biokaasun määrä maksimoituu ja mädätejäännöksen ympäristöpäästöt minimoituvat. Tämä parantaa biokaasulaitoksen kannattavuutta ja lyhentää takaisimaksuaikaa, jolloin pienemmätkin toimijat hyötyvät”; kertoo projektipäällikkö, tutkijatohtori Petri Österberg. Ennustavaa mallia on kehitetty juuri päättyneessä BITUPROP-hankkeessa (Biokaasun tuottavuuden nosto prosessin optimoinnin avulla).
Biokaasulaitoksen raaka-aineina voidaan käyttää perinteisten lannan, nurmen ja ylivuotisen rehun lisäksi mitä erilaisimpia elintarviketeollisuuden jakeita, kuten teurasjätettä, kalanperkuujätettä, leipomon sivuvirtoja, ruokaöljyjä, juustoheraa sekä hedelmien ja vihannesten kuoria. Periaatteessa kaikki mitä kotitaloudessa voi lajitella biojätteeseen, sopii biokaasuntuotantoon.
”Yksinkertaisimmillaan biokaasulaitoksen prosessimallille annetaan syötetietona, kuinka paljon mitäkin raaka-ainetta biokaasuprosessiin on syötetty sekä mikä on kaasun tuotantomäärä kunakin hetkenä. Mitä enemmän tietoa prosessista malli saa, sen paremmin sillä voidaan ennustaa prosessin käyttäytymistä”, kuvaa professori Mika Ruusunen. Malliin voidaan lisätä vaikkapa mädätysprosessin kemiallista analyysitietoa esimerkiksi haihtuvista rasvahapoista tai tuotetun kaasun laadusta ja jopa säätietoja. Malli päivittyy automaattisesti prosessista kertyvällä datalla.
Jokaisella raaka-aineella on erilainen metaanintuottopotentiaali painoa kohden. Kun näitä syötetään sekaisin, voi orgaaninen kuormitus vaihdella raaka-aineiden mukaan paljonkin, vaikka syötetty massa olisi sama. Biokaasulaitoksen reaktorissa bakteerit käyttävät sinne syötettyä orgaanista materiaalia ravintonaan. ”Raaka-ainetta pitää syöttää jatkuvasti niin paljon, että kaikilla bakteereilla on riittävästi syötävää, jotta bakteeripopulaatio tuottaa mahdollisimman paljon biokaasua. Jos taas bakteereille syötetään liikaa ravintoa, jää osa hyödyntämättä”, Österberg selittää. Silloin mädätejäännökseen jää orgaanista materiaalia, joka mätänee myöhemmin esimerkiksi pellolle jo levitettynä, ja metaania vapautuu ilmakehään.
Hankkeessa yhteistyökumppanina oli Viskaalin tilalle Muhokselle hankkeen aikana rakennettu biokaasulaitos, jonka prosessiin mallia sovitettiin. Rakennusvaiheessa mietittiin, miten ja mistä automaatio- ja kemiallista mittaustietoa päästään keräämään. Mittaustiedon keräys aloitettiin hankkeessa ja mallia päästiin myös alustavasti kokeilemaan. Seuraavassa vaiheessa kehitettyä mallia testataan useammalla laajaa raaka-ainejakaumaa käyttävällä biokaasulaitoksella vähintään vuoden ajan.
”Nykyisten biokaasulaitosten kaasuntuotannon tehostaminen, ja ennustettavuuden sekä kannattavuuden parantaminen vähentävät ilmastopäästöjä, lisäävät ympäristöystävällisesti tuotetun energian kokonaismäärää ja hajautettua energiantuotantoa, mikä parantaa yhteiskunnan huoltovarmuutta. Biokaasulaitosten kannattavuuden parantuessa niiden määräkin lisääntynee. Kaikki voittavat”, toteaa Österberg.
BITUPROP-anke sai EIP-rahoituksen (European Innovation Partnership) Maa- ja metsätalousministeriön hallinnoimasta Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelmasta. Oulun yliopistosta hankkeessa mukana ovat Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksiköstä biojalostamon mittausten tutkimusryhmä ja Mittaustekniikan yksikkö Kajaanista.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Petri Österberg, tutkijatohtori, Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö, Oulun yliopisto, petri.osterberg@oulu.fi, 044 7500 779
Mika Ruusunen, professori, Ympäristö- ja kemiantekniikan tutkimusyksikkö, Oulun yliopisto, mika.ruusunen@oulu.fi, 0505760587
Kaisu Koivumäki, viestintäasiantuntija, Oulun yliopisto, 050 4344261, kaisu.koivumaki@oulu.fi
Kuvat

Linkit
Tietoja julkaisijasta
Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto
Oulun yliopiston opiskelijavalinta on valmistunut1.7.2025 05:51:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston opiskelijavalinnan tulokset on julkaistu. Syksyllä 2025 yliopiston suomenkielisissä kandidaatti- ja maisteriohjelmissa aloittaa yli 2700 uutta opiskelijaa.
Kemiallinen vakoilija, ksenon, paljastaa esimerkiksi syöpäsolujen jälkiä – Oulussa kehitettiin uusia työkaluja NMR-signaalin tulkintaan30.6.2025 05:02:00 EEST | Tiedote
Ksenonatomi toimii kuin vakoilija, jonka NMR-signaalissa erottuvat ympäristön pienimmätkin muutokset. Oulun yliopiston NMR-tutkimusyksikössä on kehitetty laskennallisteoreettisia työkaluja, jotka avaavat uusia mahdollisuuksia käyttää ksenonkaasua biosensorina.
Susien pääkallot paljastavat susikannan vaihtuneen Fennoskandiassa25.6.2025 05:04:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston tutkijoiden johtama uusi tutkimus on paljastanut silmiinpistäviä muutoksia Suomen, Norjan ja Ruotsin susien kallon muodossa, mikä heijastaa merkittävää susipopulaation vaihtumista 1900-luvulla.
Euroopan suurin magneettisen resonanssin konferenssi kokoaa lähes 700 tutkijaa Ouluun24.6.2025 07:03:00 EEST | Tiedote
Magneettista resonanssia eri aloilla kemiasta lääketieteeseen soveltavia kansainvälisiä asiantuntijoita kokoontuu Ouluun 6.–10.7.2025 EUROMAR-konferenssiin. Lähes 700 osallistujallaan se on yksi suurimmista Oulussa järjestetyistä kansainvälisistä tieteellisistä kokouksista.
Tutkijat kehittävät älykkäitä bioteknologisia ratkaisuja pohjoisista luonnonvaroista24.6.2025 05:50:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopiston johtama uusi tutkimushanke WaVes – Smart Innovative Biotechnology from Arctic Plant-Derived Waxes and NanoBiomaterials keskittyy hyödyntämään arktisista kasveista, kuten pohjoisista marjoista ja kuusen neulasista, saatavia vaha- ja nanobiomateriaaleja korkeaa lisäarvoa tuottavien bioteknologisten sovellusten kehittämisessä. Tavoitteena on edistää kestävää biotaloutta ja luonnonvarojen vastuullista hyödyntämistä erityisesti pohjoisilla alueilla.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme