haku: @keyword carbon footprint / yhteensä: 22
viite: 3 / 22
| Tekijä: | Pietiläinen, Antti |
| Työn nimi: | Sustainability evaluation of the valorisation of Brewer's grains |
| Mäskin hyötykäyttövaihtoehtojen teknistaloudellinen- ja ympäristöarviointi | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2015 |
| Sivut: | iv + 100 s. + liitt. 25 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Kemian tekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Sellutekniikka (P3002) |
| Valvoja: | Dahl, Olli |
| Ohjaaja: | Hytönen, Eemeli ; Kemppainen, Katariina |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201506303471 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 2926 | Arkisto |
| Avainsanat: | Brewer's grains techno economic evaluation carbon footprint process modelling mäski teknistaloudellinen arvio hiilijalanjälki prosessimallinnus |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää taloudellisesti mielekäs mutta ympäristöä mahdollisimman vähän kuormittava prosessi panimomäskin fraktioimalla toteutettavaan jatkojalostukseen. Tutkimus tehtiin varhaisen vaiheen käsitteellisellä prosessisuunnittelu- ja taloudellisella kustannus-hyötyanalyysimallilla, jossa oli mukana hiilijalanjälkilaskelma ympäristöelementtinä. Analyysit suoritettiin mallintamalla materiaali- ja lämpövirtoja eri mäskin fraktiointivaihtoehdoissa Balas® steady-state mallinnusohjelmalla. Tätä seurasi teknistaloudellinen arvio sekä hiilijalanjälkilaskelma, joka suoritettiin Sulca 5.0 -ohjelmalla. Fraktiointiprosessien arvot kerättiin laboratoriokokeista, teoreettisista maksimiarvoista ja kirjallisuudesta. Näiden tulokset ovat jossain määrin epätarkkoja, eikä niitä tulekaan pitää eksakteina viittauksina teollisen mittakaavan tuotantoprosesseille, vaan implikaationa siitä kuinka kustannukset, hyödyt ja ympäristövaikutukset muodostuvat. Kirjallisuusosassa käydään läpi useampi eri fraktiointimenetelmä, ja lisäksi esitellään suunnitelma fraktioinnin ja energiantuotannon yhdistämiseksi. Katsauksen perusteella päädyttiin valitsemaan mallinnettaviksi menetelmiksi lipidien liotus n-heksaanilla, selluloosan entsymaattinen hydrolyysi sekä proteiinien alkalinen hydrolyysi. Esikäsittelyvaihtoehdoista mallinnettaviksi valittiin höyryräjäytys ja jauhaminen. Useiden eri fraktiointimenetelmien kombinaatioiden analysoinnin jälkeen selvisi, että kannattavimmat tapaukset vaikuttivat olevan sellaisia, joissa erotettiin joko pelkät proteiinit tai sekä proteiinit että lipidit. Näissä tapauksissa saatiin tuottoa 52,43 E/t(mäskiä) ja 48,46 E/t(mäskiä). Tapaukset, joissa oli mukana selluloosan hydrolyysi, vaikuttivat kaikki olevan tappiollisia johtuen sellulaasientsyymin korkeasta hinnasta. Tappioiden suuruudet olivat välillä -74,71-(-30,22) E/t(mäskiä). Tapauksessa, jossa erotettiin pelkästään proteiini, oli samankokoinen hiilijalanjälki kuin verrokkitapauksessa, jossa erotettiin proteiini herasta. Muissa tapauksissa hiilijalanjäljet olivat suuremmat, mutta tämä ei tarkoita sitä, että tapaukset olisivat ympäristön kannalta haitallisia. Se tarkoittaa vain sitä, että niiden hiilipäästöt ovat valittuja verrokkitapauksia suuremmat. |
| Tiivistelmä (eng): | This thesis aims to find an economically feasible and yet environmentally sound method for producing value-added products from BSG by fractionation. The study was done as an early stage conceptual process design and economic cost-benefit analysis model with an environmental element represented by a carbon footprint calculation. The analyses were conducted by modelling the material and heat balances of the different BSG fractionation cases with Balas® steady-state simulation software following a techno-economic evaluation, and the carbon footprint calculation using Sulca 5.0 software. The values for the fractionation processes were gathered from laboratory experiments, theoretical maximum values and results found in literature. The precision of these results are somewhat suspect, and they should be taken as an implication of how the costs, benefits and environmental impacts are formed, rather than an exact reference for industrial scale production processes. In the literature review is discussed several different fractionation methods, as well as a combined fractionation and energy production scheme. Based on the review, the chosen methods for modelling were: lipids extraction with n-hexane, enzymatic hydrolysis of cellulose and alkaline hydrolysis of proteins. Also included in the model as pretreatment methods are steam explosion and milling. After analysing cases of several combinations of fractionation methods, it was found that the most profitable cases seemed to be the ones with protein extraction or protein and lipids extraction, which yielded profits of 52.43 E/t(BSG) and 48.46 E/t(BSG), respectively. Cases that incorporated cellulose hydrolysis seemed all unprofitable in the range of -74.71-(-30.22) E/t(BSG). This can be attributed mostly to the high cost of cellulase enzyme. The case with only protein extraction also had a similar carbon footprint as the reference case of protein extraction from whey. The other cases had larger carbon footprints, but this does not mean that they are huge polluters, only that they generate higher carbon footprints than their reference processes. |
| ED: | 2015-08-16 |
INSSI tietueen numero: 51880
+ lisää koriin
INSSI