Alkoholi/vesiseosten erotus pervaporaatiolla ultraohuita zeoliittimembraaneja käyttäen. Suorituskyky ja mallinnus

Väitöstyössä havaittiin, että biomassasta tuotettavien alkoholien, kuten bioetanolin ja -butanolin, talteenotto on teknisesti mahdollista käyttämällä pitkälle kehitettyjä zeoliittikalvoja. Tutkittava erotusmenetelmä oli kalvoerotustekniikoihin kuuluva pervaporaatio. Moniin perinteisiin erotusmenetelmiin verrattuna pervaporaatio on energiatehokas ja ympäristöystävällinen erotusmenetelmä, joka ei vaadi korkeaa lämpötilaa eikä haitallisia liuottimia. Väitöstyön tulosten pohjalta itse kalvoerotusprosessin kehitystyötä voidaan jatkaa. Lisäksi on todennäköistä, että bioalkoholeja valmistavien biojalostamojen kannattavuutta voidaan parantaa käyttämällä tarkasteltuja kalvoja.

Pervaporaatiossa on tärkeää, että erotettavaa ainetta kulkeutuu kalvon läpi kalvopinta-alaa kohden mahdollisimman nopeasti, eli ainevuo on suuri. Tässä työssä alkoholeja väkevöitiin ja niistä poistettiin vettä hyvin ohuita Luulajan teknillisessä yliopistossa valmistettuja zeoliittikalvoja käyttäen. Kalvojen ohuuden ansiosta työssä saavutetut ainevuot olivat korkeampia kuin aiemmin tutkituilla samantyyppisillä kalvoilla.

Pervaporaatiossa käytettävien kalvojen ja pervaporaatiota hyödyntävien prosessien kehitystyö on ollut pääasiassa kokeellista. Prosessisuunnittelu perustuu kuitenkin vahvasti prosessin toiminnan ja prosessissa tapahtuvien ilmiöiden matemaattiseen kuvaukseen eli prosessimallinnukseen. Jotta zeoliittikalvojen käyttöön perustuvia prosesseja saataisiin teollisuusmittakaavaan, prosessimallinnusta tarvitaan. Tässä väitöstutkimuksessa kehitettiin myös työkaluja pervaporaation mallinnukseen.