# Hiukkaskoon ja -pitoisuuden reaaliaikainen savukaasujenmittaus biohiilen tuotannon yhteydessä – Dekati® ELPI®+ - Savonia-AMK

> Varkauden tutkimushallin mittausvalmiudet kasvavat hiukkaskoon ja -pitoisuuden reaaliaikaiseen mittaukseen.

## Vesihiili-hanke
Vesihiili-hankkeessa selvitetään ja demonstroidaan biohiilen valmistusta ja käyttöä muun muassa vedensuodatussovelluksissa ja kasvatusalustana. Demonstraatioiden myötä hanke kartuttaa tietotaitoa biohiilen suodatuskäytöstä kenttäkokeiden kautta samalla parantaen biohiilen valmistukseen perustuvan kiertotalouden liiketoiminnan käynnistymistä. Toimenpiteiden kautta luodaan edellytyksiä biohiilen tuotantoon liittyvän uuden elinkeinotoiminnan muodostumiselle erityisesti haja-asutusalueilla.

## High Temperature HR-ELPI®+ -mittalaite
Energiatekniikan toteutuksessa on kehittämishankkeen rinnalla investointeja, jossa on hankittuna High Temperature HR-ELPI®+ (High Resolution Electrical Low Pressure Impactor).

ELPI®+ -mittalaitteella voidaan suorittaa reaaliaikaisena hiukkaskokojakauman ja kokonaispitoisuuden mittauksia. ELPI®+ kattaa laajan hiukkaskokojen alueen 6 nm:stä 10 μm:iin käyttäen yhtä mittaustekniikkaa. HT-yksikön ansiosta laitteella voidaan mitata kaasuja 10–180 °C lämpötilassa ilman laimennusta tai näytteen esikäsittelyä. Tämä mahdollistaa tarkat mittaukset myös alhaisilla hiukkaspitoisuuksilla ja ilman näytteen muuntumisriskiä laimennuslaitteistossa.

### Mittausprosessi
Mittausprosessi alkaa hiukkasten varauksella tunnetulle tasolle koronavaraajassa. Nämä varatut hiukkaset lajitellaan niiden aerodynaamisen hiukkaskoon mukaan 14-asteisessa alipaineisessa kaskadi-impaktorissa. 
*   **Esierotin:** Impaktorin ensimmäinen aste poistaa näytteestä yli 10 μm hiukkaset.
*   **Suodatinaste:** Viimeinen aste (6 nm – 16 nm) kerää hiukkaset, jotka ovat liian pieniä kerääntyäkseen impaktiolla edeltäville asteille.
*   **Analyysi:** Jokainen aste on sähköisesti eristetty ja varustettu herkällä elektrometrillä, joka mittaa kerättyjen hiukkasten kantaman varauksen. Tuloksena syntyvä virtasignaali on suoraan verrannollinen hiukkasten lukumääräpitoisuuteen ja kokoon.

ELPI®+ -mittalaite luokittelee hiukkaset 14 kokoluokkaan, mutta HR-ELPI®+ -ohjelmiston avulla luokitusta voidaan laajentaa jopa 500 kokoluokkaan.

## Sovellusalueet
Uuden HT-ELPI®+ -laitteen avulla voidaan mitata korkealämpötilaisia aerosoleja suoraan ilman laimennusta. Tämä mahdollistaa laajan sovellusalueen:
*   Palamisprosessien tutkimukset ja päästömittaukset
*   Savukaasun puhdistuslaitteiden kehitys ja optimointi
*   Yleinen hiukkastutkimus
*   Siirrettävyyden ansiosta mittaukset voidaan suorittaa suoraan asiakaskohteissa

Vesihiili-hankkeessa laitetta käytetään määrittämään biohiilen tuotannon aikana syntyvien aerosolihiukkasten koko ja pitoisuus. ELPI®+ mahdollistaa reaktorin prosessiparametrien (lämpötila, viipymäaika, raaka-aine) vaikutuksen arvioinnin aerosolipäästöihin.

## Vertailu gravimetriseen menetelmään
Energiatekniikan palveluihin kuuluu akkreditoitu päästöjenmittaus gravimetrisellä menetelmällä (SFS-EN 13284-1:2017). ELPI®+:n vertaaminen tähän standardireferenssimenetelmään (SRM) tuo esiin erot lukumäärään ja massaan perustuvissa lähestymistavoissa. ELPI®+:n tuloksia voidaan verrata laitoksen kiinteiden päästömittalaitteiden tuloksiin sekä gravimetriseen menetelmään laadunvarmistuskeinona.

## Koulutus ja osaaminen
Dekatin asiantuntijat järjestivät kahden päivän koulutuksen ELPI®+ -laitteesta Riikinvoiman voimalaitoksella. Koulutuksen aikana tutkimusryhmä sai tietoa:
*   Aerosolien perusteista
*   ELPI®+ ja HT-ELPI®+ -laitteiden rakenteesta ja toimintaperiaatteista
*   Keskeisistä huoltotoimenpiteistä
*   Käytännön harjoituksista (järjestelmän kokoaminen ja reaaliaikaiset mittaukset)
*   Datan analysoinnista DAT-ohjelmistolla

## Rahoitus
Vesihiili-hanke on EU:n osarahoittama hanke, jota on rahoitettu Oikeudenmukaisen siirtymän rahastosta (JTF) ja rahoittavana viranomaisena toimii Pohjois-Savon liitto.

## Kirjoittajat
*   Tutkimusinsinööri Raquel Mier González, Savonia-amk
*   TKI-asiantuntija Maarit Janhunen, Savonia-amk
*   Tutkimusinsinööri Janne Ylönen, Savonia-amk
*   Technical sales specialist Markus Nikka, Dekati Oy
*   Technical support engineer Paxton Juuti, Dekati Oy

## Lähteet
*   Dekati® 2024. ELPI®+ User Manual Ver 1.7.
*   Afshar, M. & Mofatteh, S. 2024. Biochar for a sustainable future: Environmentally friendly production and diverse applications. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102433
*   Riikinvoima s.a. Briefly in English. https://riikinvoima.fi/briefly-in-english/. Viitattu 12.11.2025.