Pääomarahastoyhtiö Taaleri on kehittänyt Joensuuhun tehtaan, jossa valmistetaan puuhakkeesta biohiiltä 400-asteisessa reaktorissa. Parhaillaan selvitetään, voisiko konseptin viedä toiseenkin metsäteollisuusmaahan.
Juttu on julkaistu alun perin syyskuussa 2025. Julkaisemme sen nyt uudelleen.
Suomessa otettiin toukokuussa 2025 käyttöön biohiilen valmistuslaitos, joka on lajissaan maailman suurin.
Biohiilellä on tarkoitus korvata fossiilista hiiltä esimerkiksi teräksen ja betonin valmistuksessa. Niissä tarvitaan korkeita lämpötiloja, eikä puun polttaminen tuota tarpeeksi kuumaa liekkiä, sanoo Taaleri Bioteollisuuden projektijohtaja Iiro Tiilikainen.
Suomalainen pääomarahastoyhtiö Taaleri on uuden tehtaan ja sitä operoivan Joensuu Biocoal -yrityksen takana.
Biohiili valmistetaan puuhakkeesta torrefioimalla. Se tarkoittaa, että raaka-aine paahdetaan hapettomassa tilassa, jossa lämpötila voi nousta jopa 400 asteeseen.
Nyt tehtaassa leijuu vieno puusaunan tai tervan tuoksu. Kun laitos on käynnissä, alkaisi vierailijoilla hikikin virrata lämpimissä tiloissa.
Suuremman tuotantokapasiteetin tehtaita maailmalla on, esimerkiksi Virossa, mutta niissä on monta erillistä tuotantolinjaa.
”Norjassa on 70 000 tonnin biohiililaitos, mutta siellä on kolme neljä linjastoa”, Tiilikainen vertaa.
Joensuu Biocoalilla tuotantomäärä on noin kahdeksan tonnia tunnissa, mikä tekee noin 60 000 tonnia vuodessa. Tuotantomäärältään tehdas kuuluu Euroopan suurimpiin. Sen 45×45 metrin hallissa on vain yksi tuotantolinja.
Reaktori pyörähtää ympäri joka neljäs sekunti, mikä aiheuttaa erityisiä vaatimuksia tekniikalle.
Torrefiointiin käytettävä reaktori on 20 metriä pitkä, ja sen halkaisija on viisi metriä. Sen 250–400 asteen lämpö muuttaa puuhakkeen biohiilihakkeeksi.
”Polttokammiosta tulee reaktoriin kuumaa kaasua, joka lämmittää reaktorin.”
Reaktorissa on sisäkkäin kaksi putkea, jotta hake ja sitä kärventävä kaasu eivät pääse kohtaamaan.
”Kaasu lämmittää sisäputken pinnan, ja se lämpökäsittelee hakkeen.”
Prosessissa vapautuu häkää ja muita kaasuja. Tiilikainen vertaa tätä häkäpönttöautoon: puuta lämmitetään hapettomassa tilassa.
Häkä on vaarallinen ja myrkyllinen kaasu, joten liitoskohdat on varmistettava. Etenkin niinä hetkinä, kun osa laitoksen osista pyörii ja osa ei.
Väliin pursutetaan typpeä, jotta häkäkaasua ei pääse vuotamaan ulos tai ilmaa sisään. Venttiiliasema säätelee virtausta.
”Jos johonkin lähtee menemään liikaa typpeä, se kertoo, että joku tiiviste on huonossa kunnossa”, Tiilikainen sanoo.
Vauhdikas prosessi
Reaktori pyörähtää ympäri joka neljäs sekunti eli tekee 15 kierrosta minuutissa. Se on melkoinen vauhti. Tällä varmistetaan, että raaka-aine torrefioituu joka puolelta tasaisesti.
Pyöriminen on aiheuttanut erityisiä vaatimuksia tekniikalle. Esimerkiksi reaktorissa olevat lämpötila-anturit ovat langattomia, jotta johdot eivät kierry pyörivän laitoksen ympärille.
Valmis hake tulee reaktorista ulos noin 300–400-asteisena. Sen päälle suihkutetaan vettä, jotta hake jäähtyy ja hiiltymisreaktio loppuu.
”Briketin energiasisältö on hieman yli 6 MWh/t.”
Jäähdytyksessä syntyvä höyry syötetään takaisin polttokammioon. Polttokammion ja lämmöntalteenottokattilan jälkeen on vielä lauhdutin, joka lisää lämmöntalteenottoa ja viilentää tehtaan kaasut 40-asteisiksi ennen kuin ne poistetaan piipusta ilmaan.
Tiilikaisen mukaan tehtaanpiipusta tulee pääosin palamisilman mukana laitokseen mennyttä typpeä ja korkeintaan puunpolton veroiset päästöt hiilidioksidia.
”Biohiilen valmistuksessa ei synny tuhka- ja hiukkaspäästöjä, kuten puunpoltossa.”
Energiayhtiö P2X suunnittelee viereiselle tontille tuotantolaitosta, jossa valmistettaisiin uusiutuvaa vetyä ja synteettistä metanolia. Jälkimmäisen raaka-aineena voisi hyödyntää biohiililaitoksella talteen otettua hiilidioksidia.
Biohiililaitoksella on nyt vain kaksi työntekijää, sillä samalla tontilla toimiva Savon Voima hoitaa huoltotyöt ja laitoksen operoinnin. Viereisen kaukolämpövoimalaitoksen päävalvomosta vahditaan myös biohiililaitosta ja säädetään raaka-aineen syöttörytmiä.
Biohiililaitoksen omaa henkilöstömäärää kasvatettaneen lähiaikoina, Tiilikainen sanoo.
Raaka-ainetta tehdas imee noin 15–20 rekkalastillista päivässä, 200 000 kuutiometriä vuodessa.
”Teemme yhteistä puunhankintaa Savon Voiman lämpölaitoksen kanssa, Itä-Suomen Biomassa -yhteisyrityksen kautta. Käytämme pääasiassa metsäteollisuuden ensiharvennusrankaa.”
Bioreaktoriin mennessä hakkeessa saattaa olla jopa tulitikkuaskin kokoisia puunpaloja, sillä tuleva raaka-aine on pienennetty P45-haketuskriteerin mukaisesti. Reaktorin jälkeinen lopputulos täytyy murskaamalla saada pienemmäksi, sillä muuten biohiiltä on mahdoton puristaa briketeiksi.
”Yritäpä tehdä hiekkakakkua sepelistä”, Tiilikainen vertaa.
Prässit tiivistävät massaa pitkäksi pötköksi.
”Tahti on vajaat 276 lyöntiä minuutissa, eli tanko matkaa nytkähdyksinä eteenpäin”, Tiilikainen esittelee.
Biohiilipötköt kulkevat leikkuriin, joka paloittelee ne briketeiksi. Leikkuun säätöväli on noin 50–150 millimetriä.
Ruskea torrefioitu aine puristuu brikettiprässeissä kuusi kertaa tiiviimpään muotoon. Se on halkaisijaltaan seitsemän senttiä, ja sen pinta tiivistyy vettä hylkiväksi.
Nyt ajossa on kahdeksan prässiä, yksi on varalaitteena.
Briketin energiasisältö on hieman yli kuusi megawattituntia tonnilta, eli noin 22 megajoulea kilolta. Se on vain kymmenisen prosenttia vähemmän kuin tyypillisessä kivihiilessä.
Biohiilibriketit ovat liian tehokkaita, jotta niitä voisi panna tavalliseen takkaan tai saunanpesään.
Sen sijaan esimerkiksi sementtitehtaalle biohiili soveltuu. Sementtiuunissa puulla ei saa tarpeeksi kuumaa liekkiä, mutta biohiilibrikettiä on jo testattu onnistuneesti yhdessä Itämeren alueen tehtaassa.
Biohiiltä voi käyttää paitsi fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen myös maanparannuksessa ja vesienkäsittelyssä. Sillä voi korvata myös turvetta.
Ensimmäiset asiakastoimitukset ovat lähteneet tuotantolaitokselta maailmalle, turpeen ja kivihiilen korvaajaksi energiaprosesseihin.
Uuteen tuotantolaitokseen on tehty valmiiksi mahdollisuuksia laajentaa toimintaa. Esimerkiksi biohiilimurskaimilta lähtee oma linjasto, jos joku ei halua tuotantolinjan päässä syntyviä tiiviitä brikettejä, vaan pöllyävää ja kevyttä biohiilihaketta.
Tiilikaisen mukaan se on vähän kuin vakuutus uudella teollisuudenalalla.
”Kaikkia käyttötarkoituksia ei ole vielä ehditty keksiä tai testata asiakkaiden kanssa, joten hyödyntämismahdollisuuksia ilmenee todennäköisesti tulevaisuudessa vielä lisää. Siksi on hyvä varautua, että pystymme toimittamaan tuotetta joustavasti eri muodoissa.”
Tulenarkaa teollisuutta
Teräksisessä rakenteessa pitää ottaa huomioon lämpölaajeneminen. Reaktorin lieriö laajenee 12 milliä jokaista sataa astetta kohden, eli 400-asteisessa prosessissa 20 metriä pitkä reaktori pitenee 9,6 senttimetriä.
”Näin isossa mittakaavassa täytyy ottaa enemmän asioita huomioon kuin pienemmissä laitoksissa”, Tiilikainen huomauttaa.
Torrefioinnin jälkeen biohiili siirtyy prässeille kuljettimilla. Niiden pinta voi lämmetä jopa 200 asteeseen. Kuljettimien sisällä on sprinklereitä ja automaattinen sammutusjärjestelmä.
”Se saa mahdollisen palon sammumaan kuljettimen sisällä.”
Kuljettimissa on pieni alipaine, jotta pölyä ei vuoda sisätiloihin. Mieluummin niin, että kuljetin vetää ilmaa sisään kuin työntää ulos.
”Se on siistimpää, eikä tule palokuormaa.”
Teollisuusprosessi vientiin
Laitos on nyt ensimmäinen biohiilen tuotantolaitos, jonka Taaleri on kehittänyt ja rakentanut. Sen valmistuminen viivästyi parilla vuodella, sillä kaikki täytyi suunnitella, testata ja säätää alusta alkaen.
”Oli vain tyhjä valkoinen paperi”, Tiilikainen kuvaa.
Nyt alkaa vaihe, jossa tehtaan tuotantoprosessia hiotaan. Jatkossa laitoksia voisi rakentaa lisää, esimerkiksi metsäteollisuusmaihin.
Kanadassa metsistä kerätään lähinnä tukit. Oksat ja muu hakkuutähteet jäävät metsiin. Se on biodiversiteetin kannalta hyvä, mutta myös riski metsäpalojen syntymisen ja vakavuuden kannalta. Taalerilla nähdään, että sivuvirrat voisi hyödyntää biohiilen valmistukseen.
Raaka-aine seulotaan tarkasti
Joensuussa on haettu biohiilelle sopivaa reseptiä. Raaka-aineena hyödynnetään puunkuorta ja haketta.
Hake säilötään ulos. Sen kuljettamiseen ja kuivaamiseen tarvittavat laitteet ovat uusiokäytössä. Niitä käytettiin vuosina 2014–2019, kun alueella valmistettiin bioöljyä pyrolyysillä.
Ennen tehtaalle menoa hake kulkee laadunvarmistuksen läpi, sillä puuraaka-aineen seassa saattaa olla metallia. Ongelma on ratkaisu magneetilla, joka nappaa mutterit ja ruuvit pois ennen kuin hake päätyy viirakuivuriin.
”Metalliosat voisivat rikkoa biohiililaitoksen laitteita”, Tiilikainen sanoo.
Hake on 50-prosenttisesti vettä. Siksi se kuivataan, jonka jälkeen vettä on 5–10 prosenttia.
Kuivauksen jälkeen hake ei paina juuri mitään. Se ohjataan painovoimaiseen erottimeen, jossa kivet tai muut haketta painavammat tippuvat seasta pois.
Valmista raaka-ainetta säilytetään siilossa tehtaan katolla. Sieltä se siirtyy kuljettimilla tehtaaseen, punnituksen kautta.
”Siilon varasto riittää noin viiden tunnin tuotantoon. Tehdas voi olla tasaisesti käynnissä, vaikka kuivurilla olisi katkoksia.”
Kesäisin tehdas on energiantuotannoltaan yliomavarainen.
”Talvella puuhakkeessa on lunta ja jäätä, joten kuivaamiseen kuluu enemmän energiaa. Silloin joudumme ostamaan kaukolämpöä verkosta.”
Vuositasolla laitos tuottaa yhtä paljon lämpöenergiaa kuin kuluttaa.
