Kaatopaikkakaasun puhdistaminen ja analysointimenetelmät

Abstract

Kaatopaikkojen orgaaninen aines hajoaa mikrobien vaikutuksesta ja muodostaa kaatopaikkakaasua, joka koostuu enimmäkseen metaanista ja hiilidioksidista. Metaani on voimakas kasvihuonekaasu, jonka pääsyä ilmakehään estetään polttamalla sitä soihduissa kaatopaikoilla. Se on kuitenkin myös mainio polttoaine; myös laajalti käytetty maakaasu on pääasiassa metaania. Kaatopaikoilta kerättyä kaasua voidaan yleensä sellaisenaan käyttää voimaloissa sähkön ja lämmön tuotantoon. Kaatopaikkakaasu sisältää kuitenkin myös pieniä määriä epäpuhtauksia, kuten rikkiyhdisteitä tai siloksaaneja ja halogeeniyhdisteitä. Nämä aineet voivat poltettaessa syövyttää ja kuluttaa polttojärjestelmien osia tai saastuttaa ympäristöä. Erilaisin puhdistusmenetelmin voidaan kaatopaikkakaasusta poistaa niin hiilidioksidia kuin rikkiä ja muita haitta-aineitakin. Puhdistuksen myötä metaanipitoisuus kasvaa, jolloin energiatehokasta kaasua voidaan käyttää autojen polttoaineena.

Tässä tutkimuksessa tutustuttiin kirjallisuuden tuloksiin kaatopaikkakaasun koostumuksesta. Metaanipitoisuus eri puolilla maailmaa oli 40-60%. Kaatopaikkakaasun koostumus vaihtelee, sillä kaikille kaatopaikoille tuodaan hieman erilaista jätettä riippuen paikallisista kierrätystavoista ja jätteenkäsittelysäädöksistä. Myös yksittäisen kaatopaikan sisällä muodostuvan kaasun koostumus vaihtelee, sillä jätekasat ovat hyvin epähomogeenisiä. Jätevedenpuhdistamoilla muodostuva kaasu on taas hyvin tasalaatuista ja sen metaanipitoisuus on useimmiten hieman yli 60%.

Kokeellisessa osiossa tutkittiin Jyväskylässä sijaitsevan Mustankorkean kaatopaikan kaatopaikkakaasun puhdistamista. Puhdistusjärjestelmä perustui vastavirtapesuun, jossa paineistettu vesi (20-23bar) virtasi kaasusuihkua vasten, absorboiden kaasun epäpuhtauksia. Raakakaasu sisälsi keskimäärin 55% metaania ja puhdistuksen jälkeen tuotekaasun metaanipitoisuus oli noin 88%. Siloksaanit eivät juuri puhdistuneet vesipesussa, mutta ne saatiin hyvin poistettua kuivausyksikön avulla. Siloksaaniyhdisteiden D3, D4 ja D5 pitoisuudet laskivat alle 7µg:n ja muut jopa määritysrajojen alapuolelle. Halogeeniyhdisteet poistuivat jo vesipesussa tehokkaasti, mutta kuivauksen jälkeen ne kaikki jäivät havaintorajojen alapuolelle. Merkittävin yksittäinen VOC oli tolueeni, jonka pitoisuus raakakaasussa oli 4,3mg/m3, mutta sekin saatiin puhdistuksessa poistettua kokonaan.

Rikkivedyn määrä putosi puhdistuksessa 150ppm:stä, noin 5ppm:ään. Puhdistettu kaatopaikkakaasu toteuttaa ruotsalaisen biokaasustandardin vaatimukset kaikilta muilta osin, paitsi metaanipitoisuudeltaan (vaatimuksena yli 95%). Ylimääräinen hiilidioksidi ei kuitenkaan aiheuta muuta haittaa kuin kaasua polttoaineenaan käyttävän auton kantaman pienenemistä. Puhdistettua kaasua voi käyttää polttoaineena voimaloissa ja käytännössä myös autoissa.