Business potential of new biofuel concepts in forest industry

Abstract

In the literature survey part of this study, the influence of selected EU-directives to the design and business potential of new waste based bio fuels concepts were studied. Also the principles of the new concepts were presented.

The experimental part of the study comprised a heavy metals analysis of wood waste based pyrolysis oils. Analysis was made on both experimental and modelled behaviour analysis of heavy metals. Based on the results, also possibilities for process technical removal of heavy metals from pyrolysis oils were studied Finally, based on the economical feasibility analysis of the new concepts, the business potential of the waste based liquid bio fuels is reasonably good and it could reach turnover of 100 - 150 MEUR in European paper industry as well as in Finnish waste management operations. Also the economical feasibility of both ethanol and pyrolysis oils production is at good level, so it can be concluded that these concepts are very interesting options for future.

These new waste based bio fuels concepts evaluated in this study are still at research state, so further R&DD work has to be done before commercialisation. Major R&D effort is needed for heavy metal removal processes of pyrolysis oil production to reach the emission limits that are now exceeded 2-3 fold. Waste based ethanol production concept needs some additional work to deepen the integration of different sub processes. Also long term experience of running the integrate is needed before the final investment decision for the first commercial plant, which should be done few years time.

Työn kirjallisuusosassa on tarkasteltu valittujen EU-direktiivien vaikutuksia uusien jätepohjaisten biopolttoainekonseptien suunnitteluun ja liiketoimintamahdollisuuksiin niin Suomessa kuin Euroopassa. Kirjallisuusosassa on myös esitelty jätepohjaisten biopolttoaineiden tuotantoteknologiat.

Työn kokeellinen osa koostuu kierrätyspuun pyrolyysiöljyn raskasmetallitutkimuksesta, jossa tutkittiin pyrolyysiöljyn raskasmetallipitoisuuksia mittauksin sekä mallintamalla raskasmetallien käyttäytymistä. Kokeellisen työn tuloksien avulla etsittiin myös prosessiteknisiä mahdollisuuksia raskasmetallipitoisuuksien alentamiseksi.

Työssä tutkittujen jätepohjaisen etanolin ja kierrätyspuupohjaisen pyrolyysiöljyn tuotanto todettiin olevan liiketaloudellisesti erittäin mielenkiintoisia. Kummankin konseptin taloudellinen kannattavuus osoittautui laskelmissa hyväksi samoin kuin myös markkinapotentiaalit Euroopassa. Liiketoiminta volyymin tavoitteeksi asetettu 100 - 150 miljoonaa euroa saavutettiin Eurooppalaisessa paperiteollisuudessa sekä Suomen jätteenkäsittelysektorilla.

Uudet jätepohjaiset biopolttoainekonseptit ovat vielä kokeellisella tasolla, joten mittavia demonstraatio ja pilotointikokeita tarvitaan lähivuosina konseptien kaupallistamiseksi. Lisätutkimuskohteiksi kierrätyspuun pyrolyysin osalta osoittautuivat erilaiset tavat vähentää raskasmetallipitoisuuksia tuoteöljyssä, sillä tutkimuksen perusteella raskasmetallipitoisuudet koeajossa ylittivät sallitut arvot noin 2 - 3 -kertaisesti. Jätepohjaisen etanolintuotannon osalta jatkotutkimuskohteiksi osoittautuivat kokonaisprosessin integroinnin syventäminen sekä teknologian pitkäaikaisvaikutusten tutkiminen, jotta ensimmäisen laitoksen investointipäätös voitaisiin tehdä lähivuosina.