Biomassan kaasutus ja synteesikaasun katalyyttisessä konvertoinnissa
käytettävien Co-katalyyttien karakterisointi

Valtaosa maailmalla tuotetuista polttoaineista ja kemikaaleista valmistetaan uusiutumattomista raaka-aineista, kuten öljystä, kivihiilestä ja maakaasusta. Biomassa tarjoaa vaihtoehtoisen mahdollisuuden polttoaineiden ja uusien kemikaalien valmistukseen joko hydrolyysin tai termokemiallisen prosessoinnin kautta. Väitöstutkimuksessa tarkasteltiin biomassan kaasutusta ja erityisesti kaasutuksessa muodostuvan synteesikaasun katalyyttistä konvertointia ja siihen soveltuvien kobolttikatalyyttien ominaisuuksia ja tuotettiin uutta tietoa mm. promoottorimetallien ja kalsinointiolosuhteiden vaikutuksesta.

Biomassan kaasutus on termokemiallinen prosessi, jota käytetään pääosin sähkön- ja lämmön-tuotannossa polttamalla muodostuvaa kaasua. Polton sijaan kaasutuksessa muodostuva synteesikaasu voidaan puhdistaa ja hyödyntää edelleen katalyyttisesti polttoaineiden ja kemikaalien valmistuksessa. Eräs mahdollisuus synteesikaasun hyödyntämiseen on Fischer-Tropsch synteesi (FTS), jossa koboltti- tai rautakatayyteillä voidaan tuottaa alifaattisia hiilivetyketjuja (FT-dieseliä), mitä on tutkittu tässä työssä. Maailmalla on jo toiminnassa olevia katalyyttiseen konversioon perustuvia FT-laitoksia, jotka käyttävät raaka-aineena mm. maakaasua. Biomassan, esimerkiksi puuhakkeen, käyttöön perustuvassa laitoksessa haasteena ovat kuitenkin korkea tuotekaasun puhtausvaatimus, jonka vuoksi mm tervayhdisteet ja muut epäpuhtaudet tulee poistaa. Lisäksi haasteena on löytää riittävän aktiiviset ja selektiiviset katalyytit, ja toisaalta myös kustannustehokkuus koko prosessille.

Väitöstutkimuksessa tuotettiin uutta tietoa mm. Co-katalyyteissä käytettävien promoottorimetallien ja kalsinointiolosuhteiden vaikutuksesta koboltin pelkistymiseen ja kobolttimetallipartikkelien kokoon. Lisäksi tutkittiin ja vertailtiin erilaisia tukiaineita useilla eri karakterisointimenetelmillä. Tukiaineen ominaisuudet, erityisesti huokoskokojakauma vaikuttavat FT-synteesin tuotejakaumaan. Promoottorien lisäys katalyyttiin sekä kalsinointiolosuhteet vaikuttavat lisäksi dispersioon ja aktiivisen metallien partikkelikokoon.