TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Töödeldud taimse biomassi tehnoloogilised omadused ning rakendusvõimalused

Uibokand, Tanel; Vahtrik, Kaur (2017) Töödeldud taimse biomassi tehnoloogilised omadused ning rakendusvõimalused. [thesis] [en] Technological properties and areas of application of processed biomass.

[img]
Preview
PDF - Published Version
Download (4MB) | Preview
[img] Archive (ZIP) (lisad ja lihtlitsents) - Supplemental Material
Download (331kB)

Abstract

Antud lõputöö eesmärgiks oli leida kiiresti taastuv looduslik ressurss, mille rakendamine alternatiivina pikalt taastuvate ning taastumatute looduslike ressursside asemel vähendaks nende ülemäärast tarbimist. Eestis tekib aastas keskmiselt 700 tuhat tonni põhku, millest oleks võimalik ära kasutada ligi 300 tuhat tonni nii, et ei kahjustata viljapõldude jätkusuutlikkust. Käesoleval ajal ei rakendata Eestis põhku ressursitõhusalt ega täispotentsiaalis. Mitmetes riikides maailmas on leitud põllul seisvale põhule kasutust nii energia,- ehitus,- kui ka paberitööstuses. Põhu tõhus kasutamine loob ka põllumeestele lisatuluallika ning aitab maksimeerida nende viljakasvatuse tulusust. Antud uurimuse käigus selgitati välja töödeldud taimse biomassi ehk põhu tehnoloogilised ja mehaanilised omadused ning rakendusvõimalused. Kõige tähtsamaks välja selgitatud näitajaks võib lugeda survetugevust, mis vastavalt fraktsioonile ja pressitud jõule jääb vahemikku 55-107 N/mm² ning mis on kohati ligikaudu kaks korda kõrgem näitaja, kui puidu survetugevus pikikiudu. Uurimustöö selgitas välja, kui palju energiat kulub ühe tonni põhu jahvatamiseks soovitud osakeste suuruse saavutamiseks, mis on kindlasti tähtis näitaja tootmiskulude ning tootearendusprotsesside prognoosimiseks ja eelarvestamiseks. Purustatud ja jahvatatud põhuproovidele teostatud sõelanalüüs tõi välja erinevate fraktsioonide jaotumise osakaalud, millest sõltub katsekehade survetugevus. Lisaks selgitati välja purustatud põhu erinevate proovide puistetihedused ja põletustehnilised näitajad, mis ka iseloomustavad materjali tehnoloogilisi omadusi. Põhu segamine tärklisega kui sideainega annab põhule hea vormitavuse ning annab soovijatel vormida erinevaid kujundeid ja vorme. Vastavalt välja selgitatud töödeldud põhu omadustele toodi välja kasutusvaldkondi erinevatesse tööstussektorisse ning paberi- ja tselluloositööstusele arendati välja reaalne toode koos prototüübi, turundusstrateegia ning omahinna arvutustega. Toodeti esimene valmistoodang – kolmsajane tootepartii ning leiti tootele esmatarbijad, kellelt saadud tagasiside oli väga positiivne ning kes näitasid valmisolekut edaspidiseks koostööks. Lõputöö autorite hinnangul on põhu näol tegemist kahtlemata suurt potentsiaali omava ressurssiga, mis põllul kasutuna seistes väärtust kaotab. Sellele kiiresti taastuvale ressursile on võimalik anda oluliselt suurem lisandväärtus leides põhule rakendusvõimalusi ning kasutades seda tõhusalt. Läbi põhu rakendamise alternatiivse materjalina on võimalik edendada säästvat arengut ja ressursitõhusat ringmajandust.

Abstract [en]

The aim of current thesis was to find a natural resource which is rapidly renewable, by the implementation of an alternative, reduction of excessive consumption of long-renewable and non-renewable natural resources will be potentially possible. Approximately 700 thousand tons of straw per year is generated in Estonia, from which almost 300 thousand tons can be used without jeopardazing the sustainability of the cornfields. At present, straw is not implemented in Estonia neither in a resource-efficient way nor in its full potential. Several countries in the world, have implemented the use of different applications from straw in energy, - construction,- and paper industry. Efficient use of straw will create additional source of revenue for farmers and helps them to maximize the profitability of crop-growing. The technological and mechanical properties of processed wheat straw were studied during current research along with the areas of application. The most studied parameter was compressive strength of corresponding fractions of wheat straw and the tendency of it. The test specimens were pressed together under different force to evaluate its potential influence. The results revealed that the range of compressive strenght of the specimens is from 55 to 107 N/mm² , which is at times approximately two times higher than the compressive strength of wood measured by lengthwise. The research determined how much energy is needed per tonne of straw milling to achieve desired fraction size, which is certainly an important indicator for prognostication and budgeting the cost of production and the development processes. Sieve analysis were carried out to fractured and milled wheat samples, which revealed the distribution of the various fractions. Results of futher testings showed that compressive strength of wheat samples depends on the size of fractions. In addition flammability and bulk density tests were carried out to get more characteristic parameters for the technological properties of the material. Mixing straw with starch gives to the mixture great formability and provides an opportunity to mold a variety of shapes and forms from the mixture. According to the identified properties of processed straw, different areas of application were suggested from which paper and pulp industry applications proved to be most potentially useable for testing. A real product prototype from processed wheat straw was developed with collaboration of the company Eesti Vanapaber OÜ. Initial marketing strategy and cost calculations were composed for the product. The first batch of 300 products were produced and tested by the primary consumers whose feedback proved to be very positive, in addition to that, willingness for further cooperation were shown. To summarize the authors of current thesis consider straw as a resource with great potential, which unfortunately loses its value when lying unused. It is possible to give this rapidly renewable resource a much higher added value through opportunities of implemation and utilization. Last but not least the implemation of straw as an alternative material will offer possibilities to promote sustainable development and resource-efficient economy.

Item Type: thesis
Advisor: Toomas Pihl
Subjects: Mechanical Engineering > Engineering Materials
Mechanical Engineering > Production Development
Mechanical Engineering > Engineering Materials > Material and Technology Selection
Divisions: Institute of Circular Economy and Technology > Engineering Materials and Marketing
Depositing User: Tanel Uibokand
Date Deposited: 08 Jun 2017 08:40
Last Modified: 08 Jun 2017 08:40
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/2894

Actions (login required)

View Item View Item