VeliPohjonen Jos metsään haluat mennä nyt

Kesytetty tornado bioenergian avuksi

1980-luvulla teksasilainen viljelijä Frank Polifka mietiskeli preerian yli vyöryvien tornadojen voimaa. Miksi myrskyisä tuuli ei tyytynyt kaatamaan esteitä tieltään, miksi raivoisa pyörre murskasi esteet pikku palasiksi, olkipaalit silpuksi ja ladot päreiksi?

Polifka päätteli, että tornadossa täytyy olla muutakin kuin pelkkä tuulen kaatava voima. Tornadon prosessissa voisi olla jotain hyödyllistä hänen maatilalleen. Niinpä Teksasin Pelle Peloton päätti kesyttää tornadon.

Polifka kehitteli keinotekoista tornadoaan 15 vuotta. Lopulta hän sai luotua tornadolle tunnusomaisen kaksoispyörteen ylösalaisin kääntämäänsä metallikartioon. Polifka puhalsi kartioon lietsolla yliäänennopeuteen kiihdytettyä ilmaa. Ilma pyöri kartion ulkokehällä vinhasti. Sopivilla ohjareilla Polifka erotti ulkopyörteestä vastasuuntaan kulkevan sisäpyörteen.

Kaksoispyörteestä syntyi tölkkitornado, kuten Polifka keksintöään alun perin nimitti (Tornado in a Can). Seuraavaksi hän kokeili syöttää tornadoonsa jotain kiinteää, aluksi vain käteensä sattuneen lasitölkin. Kaksoispyörre murskasi sen lasijauhoksi, joka valui alas kartiosta.

Sitten hän syötti tornadoon maatilansa ongelmajätettä, broilerintuotannon perkkeitä. Nekin tulivat ulos jauhona. Yllättävää oli se, että jauho oli kuivaa, vaikka broilerin nahat, höyhenet ja muu perke olivat tornadoon syötettäessä nihkeän kosteita.

Kuiva jauho oli edelleen saman lämpöistä kuin pyörteeseen syötetty raaka-aine. Tornado ei ollut ajanut kuumentamalla vettä ulos perkkeistä, vaan kuivumisessa olivat vaikuttaneet muut voimat.

Sen jälkeen tornadokuivurissa on kokeiltu monia biomassoja: kasviksia, puuta, puun kuorta, viljan jyviä ja hevosen lantaakin. Lähes kaikki jauhaantuvat ja kuivuvat.

Asiantuntijat olivat ihmeissään. Osa piti Polifkan tölkkitornadoa fysiikan puolesta mahdottomana, osa suoranaisena huijauksena.

Polifka sai kuitenkin vuonna 2002 patentin keksinnölleen, nimellä Windhexe (tuulinoita). Sittemmin menetelmä on jatkanut USA:ssa Vortex dehydration –käsitteen alla. Jo vuonna 2003 Windhexen patentti hankittiin Ruotsiin, missä Airgrinder -niminen yhtiö alkoi kokeilla tornadokuivureita.

Myös tornadokuivurin toiminnan teoria selvisi. Kyseessä on käytännön sovellus 1900-luvulla keksitystä Hilschin pyörreputkesta, jolla huoneenlämpöisen paineilman voi jakaa kuuman ja kylmän ilman suihkuiksi. Polifka lisäsi Hilschin putkeen kolmannen tekijän, sopivan esteen jonka pyörre hetkessä jauhaa ja kuivaa. Niin luonnon tornadokin tekee.

Tornadokuivurista kiinnostui ensiksi elintarviketalouden jätteitä käsittelevä kiertotalous. Esimerkki menetelmän soveltamisesta liittyy ruotsalaisten rakastamiin katkarapuihin. Niistä syödään puolet, ja loput on kuorijätettä. Jos sen vie kaatopaikalle, on maksettava jätteen käsittelymaksu.

Airgrinder esitteli, että tornadokuivuri jauhaa katkaravun kuoret kalkkipitoiseksi jauhoksi. Tornadomylläri voi myydä sen naapuritilalle luomukalkkina.

Suurimmat mahdollisuudet saattoivat silti piillä bioenergiassa ja ilmastokamppailussa. Heti hiilidioksidin päästökaupan alussa (2006) esimerkiksi terästeollisuudelle ehdotettiin, voisiko tornadokuivurilla jauhaa metsähakkeen kuivaksi biomassajauhoksi niin, että sen voi puhaltaa masuuniin alakautta. Näin korvautuisi fossiilista energiaa (raskasta polttoöljyä), ja hiilidioksidin päästöt ilmakehään vähenisivät.

Fossiilista kivihiiltä korvaavan puupelletin tuotanto oli nousussa päästökaupan alussa. Sahoille ehdotettiin pelletin puristamista runsaasta sivutuotteestaan sahanpurusta. Ongelma oli vesi. Puru on sahauksen jälkeen edelleen kaatokosteaa, ja se täytyy kuivata ennen kuin se pelletöityy puristimen matriisissa.

Kun kostean sahanpurun ajaa tornadokuivurin läpi, puru kuivuu kuten muukin biomassa. Elektronimikroskooppi kertoo lisää. Pyörrejauhaminen vaikuttaa solutasolla niin, että puun kuituisuus vähenee. Tikkumaiset kuidut pyöristyvät, ellei aivan palloiksi niin ainakin makkaroiksi. 

Tikkuisuuden vähenemä on puun pelletöinnille ilmeinen etu. Puujauhe soljuu matriisiin vähemmällä kitkalla, ja pellettikoneen voimantarve vähenee. Etua ei kuitenkaan ehditty käytännön kokeilla varmentaa.

Paljon jäi tutkimatta tornadokuivauksesta muutakin, kun hiilioksidin päästökauppa romahti kymmenen vuotta sitten. Tornadokuivuri saa voimansa sähköstä. Esimerkiksi kiistatonta energiavertailua tornadokuivauksen ja lämpökuivauksen välillä ei ole tehty. Monin patentein suojatun tornadokuivurin lopullinen hintakin on arvoitus.

Pariisin ilmastokokouksen (2015) ja kansainvälisen ilmastopaneelin IPCC analyysin (2018) jälkeen bioenergia nousi ilmastokamppailussa uuteen sfääriin. Paneelin esittämä BECCS –menetelmä (BioEnergy with Carbon Capture and Storage) tarvitsee kuljetuksissaan kuivaa biomassaa, kuten puupelletin kuljetusta metsäseuduilta rintamaiden voimaloihin. Tulisiko tornadokuivaus tässä bioenergian avuksi?

Frank Polifkan sitkeä kehitystyö on joka tapauksessa oiva osoitus siitä, että yllättävien keksintöjen aika ei ole suinkaan ohi – edes biomassan kuivauksessa.

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

1Suosittele

Yksi käyttäjä suosittelee tätä kirjoitusta. - Näytä suosittelija

NäytäPiilota kommentit (3 kommenttia)

Käyttäjän JukkaKeskinen kuva
Tapio Keskinen

Tämä menee siihen samaan kategoriaan kuin SOLETAIR. Prosessi vie energiaa enemmän kuin se tuottaa energiaa.

Käyttäjän jlinjama kuva
Jussi Linjama

Todennäköisesti pienin ostoenergian kulutus on kondensoivassa kuivurissa, joka toimii yön ja päivän välisen lämpötilaeron avulla (aurinkokeräimillä saa 50-100 asteen eron). Ilmeisesti ainoastaan polttopuukauppiailla marginaalit ovat niin pieniä, että vaihtoehtoiset menetelmät kannattavat. Muut ottavat töpselistä sähköä ja paistavat tuotteensa kuiviksi säästä riippumatta.

Käyttäjän rjaaskel kuva
Risto Jääskeläinen

Nettihakuni ei tuottanut mitään täsmällisiä mittaustietoja tästä tornadomyllystä. Voi tietenkin olla, että patentit ja vähäinen pääoma ovat selityksenä hiljaisuudelle, mutta kyllä siinä voi olla sekin syy, että mylly toimii, muttei kilpailukykyisesti. Esimerkiksi kuivumista ei saa tapahtumaan ilman energiaa.

Toimituksen poiminnat

Tämän blogin suosituimmat kirjoitukset