Mustalipeä on jätettä, jota syntyy selluloosan tuotannossa paperia tuottavilla puutehtailla. Tällä hetkellä sitä käytetään keittokemikaalien talteenottoon ja korkeapainehöyryjen tuottamiseen, joita tarvitaan sellun- ja paperinvalmistusprosesseissa. Se sisältää erilaisia aineita, kuten ligniiniä, hemiselluloosaa, NaOH:ta (natriumhydroksidia) ja Na2S: ää (natriumsulfidia). Biopolttoainetta voidaan valmistaa mustalipeässä olevasta ligniiniyhdisteestä.
IEA:n raportin mukaan mustalipeällä energialähteenä on kuitenkin edessään valoisa tulevaisuus, koska sitä pidetään yhtenä viiden tärkeimmän energialähteen joukossa maapallolla!
Mustalipeän ominaisuudet
Perusominaisuudet ovat:
- Haihdutuslaitteiden suunnittelun perusteet: Optimoi suunnittelun lämmönsiirron, materiaaliominaisuuksien sekä prosessien perusteella.
- Viinakiertokemian muutosten vaikutus: Suunnitteluarvon poikkeaman säännöllinen valvonta on välttämätöntä höyrystimien suorituskyvyn varmistamiseksi.
- Viskositeetti: Se vaikuttaa liikkeeseen ja lämmönjohtoon; ja kasvaa korkeammissa kiintoainepitoisuuksissa ja lämpötiloissa.
- Kiehumispisteen nousu: Haihdutuksen aikana nousevien kiehumislämpötilojen ja kemiallisen koostumuksen ja pitoisuuden vaikutuksesta laitteiden on selviydyttävä.
Katso myös: Mitä ovat uusiutuvat energialähteet?
Mustalipeän lämpöominaisuudet
1. Lämmönjohtavuuden korrelaatio:
Mustalipeän lämmönjohtavuutta mallinnetaan korrelaatiolla ± 4 %k, W/m°C -0.58 +1.44 × 10⁻³ ( T°C) -3.35 × 10⁻³ (%S). Epävarmuudella noin kolme tämä yhtälö antaa tarkan arvon lämmönjohtavuudelle missä tahansa lämpötilassa kiintoainepitoisuuden (%) perusteella.
2. Ominaislämpö (Cp):
Sillä on epätasainen ominaislämpö, jota kutsutaan nimellä Cp, joka muuttuu kiintoainepitoisuuden ja lämpötilan mukaan. Tällainen vaihtelu vaihtelee välillä 2700 – 3900 J/kg/°C tai 0.65 – 0.95 Btu/lbm/°F. Tämä ymmärrys tulee välttämättömäksi mustalipeän lämpösiirtojen aikana.
3. Höyrystymislämpö:
Höyryn lämpöarvo on -2325 kJ/kg tai 1000 Btu/lb. Tämän parametrin läsnäolo on kriittistä mustalipeän haihduttamiseen liittyvän prosessin suunnittelussa ja optimoinnissa, mikä mahdollistaa faasimuutoksen aikana tarvittavan energian määrän määrittämisen.
Katso myös: Mitä biomassa on?
Paperiteollisuuden tuottama mustalipeä
Tämä aine sisältää valtavia määriä suspendoitunutta kiintoainetta, orgaanisia epäpuhtauksia ja myrkyllisiä yhdisteitä, jotka johtavat vakavaan saastumiseen, jos ne pääsevät suoraan läheiseen vesistöön. Pääasialliset vaarat ovat:
- Paperiteollisuuden jätteiden, joissa on ylimääräistä kuitua, pigmenttiä ja epäorgaanista suolaa, esiintyminen vesistössä antaa sille tumman mustan värin ja epämiellyttävän hajun.
- Paperiteollisuuden mustalipeä on jätettä, jossa on suuria pitoisuuksia orgaanisia epäpuhtauksia sillä on korkea biokemiallinen hapenkulutus (BOD) 5000-40000g/l.
- Pulpperointiprosessissa käytetyssä ekstrudoidussa mustalipeässä on a korkea ligniinipitoisuus. Ligniinisulfonaattituotteen täydellinen hyödyntäminen mustalipeän muodossa paperinvalmistukseen.
- Raaka-aineena tiivistetty, sulfonoitu ja pölytetty mustalipeä on hyödyntää kattavasti lignosulfonaattituotteiden valmistuksessa.
- Ekologisen turvallisuuden ja kehityksen luonnollisen harmonian vuoksi paperinvalmistuksen mustalipeä muunnetaan ligniinituotteiksi kokonaisvaltaisella hyödyntämisellä, mikä vähentää ekologista vaikutusta.
Lue myös: Mitä ovat sähköpolttoaineet?
Miksi paperinvalmistus tekee mustasta nestettä?
Syy lipeän olemassaoloon paperinvalmistusprosessissa johtuu kolmen tyyppisen veden purkautumisesta.
- Ensimmäinen niistä on massan valmistuksen ja kypsennyksen aikana syntyvä jäteneste, joka tunnetaan yleisesti paperinvalmistuslipeänä.
- Toinen tyyppi on vesi, jota käytetään massan pesuun, valintaan ja huuhteluun sen jälkeen, kun se on erotettu lipeästä, jota kutsutaan myös vedeksi.
- Lopuksi on paperikoneen vesi, joka voidaan käsitellä ja käyttää uudelleen.
Näistä vesistä keskivesi muodostaa yli 10 % mustalipeän uuttamisen jälkeen jäljelle jäävästä määrästä. On kuitenkin tärkeää huomata, että 90 % laitoksen päästöistä on peräisin mustalipeäpäästöistä. Näin ollen näistä päästöistä tulee paperitehtaiden saasteiden lähde.
Lipeän koostumusta muutetaan muokkausprosessin aikana. Paperinvalmistuksessa käytettävät materiaalit, kuten olki, sisältävät selluloosaa, ligniiniä ja hemiselluloosaa (glykaaneja). Paperinvalmistukseen käytetään vain selluloosaa (40 %), kun taas 25 % on peräisin puusta. 18 % koostuu hemiselluloosasta ja ksyloosista sekä kaliumista, typestä, fosforista ja muista alkuaineista, jotka poistuvat lipeän mukana. Mustalipeä sisältää aineita, kuten ligniiniä ja hemiselluloosaa, kuten ksyloosia, kaliumia, typpeä ja fosforia, joilla on merkittäviä teollisia ja maataloudellisia sovelluksia.
Lue myös: Mikä on uusiutuvien polttoaineiden standardi (RFS)?
