23.8.2019
Tohtorinväitös lyijyn roolista ja korrosiivisuudesta kierrätyspuupolton aikana
DI Hanna Kinnusen väitöskirja epäorgaanisen kemian alalta esitetään julkisesti tarkastettavaksi Åbo Akademin luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa perjantaina 30.8.2019.
Väitöskirjan otsikkona on The role and corrosivity of lead in recycled wood combustion.
Jäteperäisten polttoaineiden, kuten kierrätyspuun, käyttö sähkön- ja lämmön tuotannossa on lisääntynyt viime vuosikymmenten aikana, johtuen mm. niiden CO2-neutraaliudesta fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Tässä työssä tutkittiin lyijyn roolia ja korrosiivisuutta kierrätyspuupolton aikana leijukattiloissa. Tuloksia voidaan hyödyntää kattilasuunnitellussa, mm. tulistimien sijoittelussa ja lämpöpintojen materiaalivalinnoissa.
Kierrätyspuu sisältää usein mekaanisia ja kemiallisia epäpuhtauksia, joiden vuoksi tämän tyyppisessä jätepuussa voi olla kohonneita lyijy (Pb)- ja sinkkipitoisuuksia (Zn), klooria (Cl), natriumia (Na) ja kaliumia (K). Kaikki nämä alkuaineet vaikuttavat lämpöpintojen korroosioon ja likaantumiseen polton aikana, jotka puolestaan laskevat kattilan tehokkuutta. Työn aikana tehdyt laitosmittaukset, laboratoriomittakaavan testit ja termodynaamiset tasapainolaskennat osoittivat, että suurin osa lyijystä on sitoutuneena klooriin kattilan tulipesässä sekä sellaisten lämpöpintojen kerrostumissa, joiden materiaalilämpötila on alle 440 °C.
Lyijykloridin havaittiin reagoivan kaliumkloridia ja/tai alkalisulfaatteja sisältävien kerrostumien kanssa aiheuttaen korroosiota kerrostuman ensisulamispisteen alapuolella. Karakoliitti-tyyppinen yhdiste, K3Pb2(SO4)3Cl, havaittiin testeissä ensimmäistä kertaa. K-Pb-Cl yhdisteitä sisältävät kerrostumat, jotka pääsevät kosketuksiin teräksen pinnan kanssa, aikaansaavat korroosioreaktion. Kerrostumat voivat edelleen reagoida keskenään korroosiotuotteen, rautakloridin, kanssa muodostaen sulaa tai sintraantuneita partikkeleita ja nopeuttaen korroosiota. Seostamattomalla teräksellä korroosiota havaittiin jo 300 °C:n lämpötilassa, kun kerrostumassa oli mukana rautakloridia. Seostuksen havaittiin parantavan terästen korroosionkestoa. Nikkelipohjainen teräs ei korrodoitunut korkeimmassakaan testilämpötilassa (375 °C), kun kerrostuma muodostui lyijykloridista ja kaliumsulfaatista.
Hanna Kinnunen väittelee tohtoriksi perjantaina 30. elokuuta 2019 klo 13 osoitteessa auditorio Salin, Axelia, Piispankatu 8, Turku. Vastaväittäjänä toimii professori Franz Winter, Technische Universität Wien, Itävalta ja kustoksena professori Leena Hupa, Åbo Akademi.
Hanna Kinnunen on syntynyt 12.12.1983 Vantaalla. Hän suoritti ylioppilastutkinnon 2002 Tampereen klassillisessa lukiossa ja DI-tutkinnon 2009 Tampereen teknillisessä yliopistossa.
Hanna Kinnunen on tavoitettavissa puhelimitse numerosta 044 357 9412 ja sähköpostitse osoitteesta hanna.kinnunen@valmet.com.
Väitös on sähköisessä muodossa Doriassa: https://www.doria.fi/handle/10024/169741?locale=lfi
Klikkaamalla kuvaa saat ladattua painokelpoisen kuvan väittelijästä.
Kuva on tiedotusvälineiden vapaasti käytettävissä.