Märkähiilellä voidaan poistaa yli 70 prosenttia veden haitta-aineista

Sara-Maaria Alatalon väitöskirja Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Hydrothermal carbonization in the synthesis of sustainable porous carbon materials, suomeksi Märkäpyrolyysin hyödyntäminen huokoisten ympäristöystävällisten hiilimateriaalien valmistuksessa.

Sara-Maaria Alatalo valmisti väitöstutkimuksessaan märkähiiltä muuttamalla hiilen ominaisuuksia. Alatalo teki hiilestä huokoisempaa sekä hiilen pinnasta vaihtelevampaa muuttaen pinnan toiminnallisia ryhmiä eli pinnan atomien jakaantumista hapen, typen ja rikin suhteen. Näin ominaisuudet soveltuvat paremmin käytännön sovelluksiin kuten vedenkäsittelyyn, sillä ne vaikuttavat materiaalin toiminnan tehokkuuteen. Tuotetuilla märkähiilillä puhdistettiin yli 70 prosenttia vedessä olleista metalleista ja väriaineista. Tulokset myös osoittivat, että märkähiiltä voidaan käyttää uudelleen ainakin kolme kertaa.

Märkähiileksi kutsutaan märkäpyrolyysiprosessilla valmistettua hiiltä. Menetelmässä hiili muutetaan noin kaksisataa asteisessa vedessä suljetussa astiassa korkeassa paineessa. Menetelmän syötteenä käytetään biomassoja, eikä siitä vapaudu ollenkaan hiilidioksidipäästöjä, mikä tekee menetelmästä ympäristöystävällisen.

Tutkimuksen mukaan märkäpyrolyysi menetelmä on helpompi, nopeampi ja kustannustehokkaampi hiilen valmistustekniikka kuin monet muut hiilen valmistusmenetelmät. Tutkimuksessa saavutettiin merkittäviä parannuksia hiilen huokoisuudessa. Lisäksi hiilen toiminnallisten ryhmien muuttamiseen päästiin vaivattomasti hyödyntämällä lähtöaineiden ominaisuuksia. Huokoisuutta ja toiminnallisissa ryhmiä pystyttiin kontrolloimaan prosessin aikana ilman lisävaiheita, mikä tekee prosessista nopeamman.

Märkäpyrolyysia pidetään lupaavana menetelmänä hiilimateriaalien tuottamiseksi useisiin käyttökohteisiin, kuten lääkeaineiden kuljetukseen, energian varastointiin, kromatografiaan sekä veden, ilman ja kaasun puhdistukseen.

Väitöskirja verkossa

Tutkimus on saanut rahoitusta Maa- ja vesitekniikan tuki ry:ltä. Yhdistyksen rahoittamia valmistuneita hankkeita voi tarkastella verkkosivuilla:

http://www.mvtt.fi/fi/apurahat/selaa-tuettuja-hankkeita/

Vesitalouden uutiskirjeSyyskuu 201630.9.2016