Rypsipeltoa Sysmän Ravioskorvessa.

Rypsi

Suomalainen rypsinsiemen sisältää korkealaatuisen rasvahappokoostumuksen. Erityisesti tyydyttyneiden rasvahappojen pieni pitoisuus tekee siitä mainion elintarvikeöljyn. Lisäksi siitä saadaan elimistölle välttämättömiä linoli- ja alfalinoleenihappoa sekä rasvaliukoisia vitamiineja. Tälle korkealaatuiselle kotimaiselle tuotteelle löytyy myös muuta kuin elintarvikekäyttöä. Tässä esitellään rypsiöljyn käyttöä lämmitykseen ja moottoripolttoaineena.

Suomessa rypsin keskisadot ovat n. 1700 kg/ha, siemenen öljypitoisuus on n. 40%. Maatilan öljynpuristimella öljystä saadaan talteen yleensä n. 30%, joten hehtaari tuottaa öljyä keskimäärin 500 kg ja loppuosa (1200 kg) on korkelaatuista valkuaisrehua märehtijöille. Rypsirouhe korvaa eläimillä tuontisoijan, rouheen valkuaispitoisuus on n. 30 %.

Oheisen kuvan rypsikuormasta saadaan kotioloissa puristamalla rypsiöljyä yli 2000 litraa, kuorman kuivaamiseen kului rypsiöljystä tehtyä biodieseliä alle 100 litraa.

Rypsiöljyllä lämmitys

Sixtekin ja maatilan varasto- ja tuotantotiloja on lämmitetty tähän saakka vihreällä natura-sähköllä, syksystä 2009 alkaen lämmitys on hoitunut rypsiöljyllä - ilman hiilidioksidikuormitusta: viime kesänä rypsisadon sitomasta hiilidioksidista osa palaa takaisin ilmakehään kattilan piipusta - odottamaan tulevaa hyödyntämista seuraavalla kasvukaudella. Kaikki viljelytoimenpiteet tehdään tietysti rypsipohjaisella biodieselillä.

Kattilaksi valittiin ranskalainen DeDietrich -valurautakattila, jonka tulipesän syvyys on sopiva kevytöljyä pitempiliekkisen rypsipolttimen käytölle.

Käsittelemätöntä (vain suodatettua) rypsiöljyä polttaa saksalainen Tempratecin poltin. Poltin on hyvin kompakti paketti, joka esilämmittää rypsiöljyn (rypsiöljyä ei luokitella palavaksi nesteeksi...) lähelle leimahduspistettä, polttimen kaksoiskalvopumppu sekoittaa paineilmaa öljyyn ja tämä seos syttyy sähkökipinällä kuten tavallinen polttoöljy. Syttyminen ja palaminen on ongelmatonta ja puhdasta.

Poltin on hyväksytty myös tavallisen kevytöljyn käyttöön. Rypsiöljy on agressiivista eräille kumi- ja muovilaaduille, siksi polttoainesäiliön (Roth) ja putkistojen kaikki tiivisteet ovat PTFE:stä. Nitriili-kumiseokset turpoavat ja silikoni pehmiää rypsiöljyn vaikutuksesta.

Kattilahuone on muurattu kevytsoraharkoista entisen navetan ruokintapöydälle, ja rakennuksen betonilattioihin upotetuista lämpöputkista (n. 250 m) lämpö jakautuu tasaisesti koko varstorakennukseen. Seuraava hanke on lisätä järjestelmään 10 m²:n aurinkokeräimet...

Aurinkokeräimien käyttöönotto

Maaliskuun alkupäivinä valmistui aurinkokeräimien asennus ja öljypoltin sammutettiin tämän talven osalta. Saksasta tilatut komponentit oli helppo asentaa kotivoimin, mitä nyt keräimen yläosan putkitöissä meinasi näpit palaa - vaikka hommat tehtiin pakkasessa.

Keräinten teho on ollut mieluinen yllätys, vaikkei päivällä aurinkoa näy pilvien takaa, niin automatiikka pyörittää kiertovesipumppua 30 %:n teholla ja lämpö siirtyy varaston lattialämmitykseen. Asennusvaiheista on kuva-albumissa muutama kännykkäkuva.

Tässä on tuote-esitteet laiteista, joilla auringon lämpöenergiaa otetaan talteen:

• Aurinkokeräimet
• Pumppuryhmä
• Ohjauskeskus

Pellervo puristin

Sixtekin omassa käytössä on kiinalaisesta öljynpuristimesta viritetty "Pellervo 6YL-80". Normaali puristustahti koneella on 1 kg siementä minuutissa, tunissa menee läpi n. 60 kg rypsiä ja öljyä saadaan reilut 20 litraa.

Tämän koneen koeajosta löytyy muutamia kuvia kuva-albumista. Öljynpuristus ei ole puhdasoppista "kylmäpuristusta", sillä käytössä on rypsin esilämmitys kuljettimen vesivaipassa. Rypsinsiemen lämpiää kuljettimessa n. 20 °C, minkä ansiosta talvella siilosta tulevan raaka-aineen lämpötila on aina plussan puolella. Ennen puristuksen aloitusta puristin esilämmitetään sen omilla vastuksilla n. 70 - 80 °C:een, jolloin öljyä saadaan heti. Koneen käydessä prosessin lämpö riittää pitämään puristinrungon 70 °C:ssa.

Pellervo-puristimen toiminta perustuu puristusruuviin ja siiviläsauvoihin ja -renkaisiin. Kuvasivulta löytyy lisätietoa aiheesta. Puristusruuvin pyörimisnopeus on 28 - 38 r/min. Karkaistut puristimen osat kestävät kulutusta pitkään, mutta tarvittavat varaosat ovat edullisia. Jos esim. ylimääräinen metalliesine vaurioittaa puristinta, ei tarvitse uusia koko ruuvia, sillä ruuvi on koottu n. 10 cm lohkoista, jotka voi vaihtaa vaikka yksitellen. Samoin siivilärenkaat voi vaihtaa yksitellen ja tasata kulutusta vaihtamalla niiden paikkaa ajoittain.

Käytännön puristustyössä 6YL-80 -puristinmallilla öljysaanto on n. 35 %, rouheeseen jäävän öljyn määrä on ollut n. 15 %. Pellervo 6YL-80-puristin oli mukana Laurea-ammattikorkeakoulun puristinkokeissa, tutustu koetuloksiin. Öljysaantoa on mahdolista parantaa vähentämällä syötön määrää ja lisäämällä puristustehoa, tässä tulokset yhdestä kokeesta, jonka tulokset on punnittu 20 min ajalta: rypsiä 18,2 kg (54,6 kg/h) öljyä kertyi 7,1 kg (n. 23,5 l/h), saanto on 39 %.

Omassa käytössä oleva kone on varustettu 5,5 kW:n moottorilla, puristettaessa 20 litraa öljyä tunnissa moottori ottaa sähköverkosta n. 6 A:n virran, mikä vastaa noin 3 kW:n tehoa. Saksalaisen rypsiöljystandardin mukainen rypsiöljyn energiasisältö on 35MJ/kg, tiheys n. 915 kg/m³ ja käytetyn kattilan hyötysuhde 95%. Näistä lähtöarvoista voidaan laskea, että 3 kw:n teholla käyvä puristin tuottaa öljyä, jonka lämpöteho on 169 kW. [Kuvassa 1 px = 1 kW].

Tätä lämpöenergiaa ei ole tarvinnut rahdata laivoilla ja rekoilla maailman ääristä, se on tuotettu ihan näköetäisyydellä käyttöpaikasta. Ja ainakaan vielä Arkadialla ei ole keksitty asettaa tälle ilmaston kannalta hiilidioksidineutraalille lämmitysmuodolle rangaistusveroa, kuten esim. autossa (36,4 snt/l) ja traktoreissa (8,7 snt/l) käytetystä biodieselistä on maksettava.

Biodieselin valmistaminen puhtaasta rypsiöljystä on hyvin yksinkertainen prosessi. Ensikokeiluihin ei tarvita juuri muovikanistereita kummempia tarvikkeita! Raaka-aineita tarvitaan 3: rypsiöljy, metanoli ja lipeä.

Biodiesel, RME (rypsimetyyliesteri) tai FAME (Fatty Acid Methyl Esther) valmistuu vaihtoesteröinti-reaktiossa. Kemiallisia kaavoja en tässä tarjoa, netti on niitä väärällään... Reaktiossa rypsiöljyn sisältämä glyseroliosa vaihdetaan metanoliin. Reaktio tapahtuu varsin nopeasti, kun öljy lämmitetään ennen metanolin lisäystä. Voimakas sekoitus yhdessä katalyyttinä toimivan lipeän kanssa varmistaa täydellisen reaktion.

Maatilamme käytössä on hollantilaisen BioKingin valmistama BK-300-SS biodieselreaktori. Tällä laitteistolla 240 litran biodiesel-erä valmistuu 1,5 tunnissa. Erillisessä 300 l:n pesutankissa poistetaan valmistuneesta erästä glyseroli ja pestään lipeä- ja metanolijäämät.

Sixtekillä biodieseliä on käytetty ilman mitään ongelmia kaikissa traktoreissa (MF-65, IH-845, Case CS-94), leikkuupuimurissa (MF-487) ja tietysti kuivurin kattilassa. Talvikaudella moottoripolttoaine on tyypiltään B20, eli biodieselin osuus on 20 %, koska kotitekoiseen biodieseliin ei kannata lisätä kylmänkestoa parantavia lisäaineita.

BK-300-SS biodieselin valmistuksessa

Koskaan ei voi liikaa painottaa sitä, että tässä menetelmässä käytetyt metanoli ja lipeä (NaOH) ovat ihmisille myrkyllisiä! Näitä aineita ei saa päästä iholle tai hengityselimiin, lisäksi syntyvät höyryt ovat syttymisherkkiä. Luonnossa ne kuitenkin ovat "haitattomia", esim. metanoli hajoaa maastossa n. viikossa (esim. autojen tuulilasinpesulaitteiden tienvarsille levittämät tuhannet metanolilitrat eivät kulkeudu pohjavesiin... -toivottavasti)

Biokingin reaktoria käytettäessä menetelmän kulku on tässä:

• Avaa hanat rypsiöljyn pumppausta varten ja käynnistä pumppu. Pinnankorkeusmittarista näet, kun öljyä on sopiva määrä (240 l).
• Avaa hanat metanolitankkiin. Käynnistä pumppu ja seuraa tankin täyttymistä. Metanolia tarvitaan n. 20 % rypsiöljyn määrästä (48 l).
• Kytke reaktiotankin lämmitys päälle. Digitaaliseen lämpötilannäyttöyksikköön on asetettu maksimilämpötilaksi esim. 50 °C (metanolin kiehumispiste on n. 67 °C).
• Valmista metanolilipeää (metoksidia) lisäämällä metanolitankkiin lipeää. Tarvittavan lipeän määrä on aiemmin selvitetty titrauksella (=selvitetään vapaiden rasvahappojen määrä). Käännä hanat metanolilipeän sekoitukseen ja käynnistä pumppu n. 10 minuutiksi. Reaktio tuottaa lämpöä metanolilipeään.
• Kun rypsiöljy on saavuttanut halutun lämpötilan, pumppaa metanolilipeä reaktiotankkiin. Käännä hanat reaktiotankin sekoitukselle ja käynnistä pumppu. Ajastin huolehtii pumpun sammuttamisesta esim. 45 min kuluttua.
• Pumpun sammuttua reaktio on valmis, käännä hanat ja pumppaa liuos pesutankkiin.
• Pesutankin tilavuudesta tai määrästä riippuen voit aloittaa uuden 240 litran erän valmistuksen vaikka heti.
• Pesutankissa glyseroli painavampana laskeutuu pohjakartioon, mistä se voidaan hanasta laskea talteen.
• Ph-indikaattoripaperilla voi todeta, että valmistunut biodiesel on emäksistä. Lipeä, saippua ja metanolijäämät pestään vedellä. Tankin vesiliitäntään kytketään painevesi n. tunnin ajaksi, siinä ajassa vesisumua kulkeutuu biodieselin läpi n. 20 l. Vesi poistetaan pohjakartiosta, ja sama toistetaan. Puhtaan biodieselin Ph on noin 7 ja se on läpikuultavan kirkasta.