BiofuelsLaajuus (5 op)

Opintojakson tunnus: TX00FW98

Opintojakson perustiedot

Laajuus: 5 op

Osaamistavoitteet

Opiskelija tutustuu tavallisimpiin biopolttoaineisiin ja niiden käyttökohteisiin sekä raaka-aineisiin ja valmistukseen. Opiskelija osaa kuvata biomassan kemiallisen rakenteen, funktionaaliset ryhmät sekä näiden tyypillisimmät reaktiot, jotka liittyen biopolttoaineiden valmistukseen. Opiskelija ymmärtää nykyisen fossiiliseen energiaan perustuvan polttoaine- ja kemikaalituotannon merkityksen sekä sen tyypillisimpien prosessien vaiheet ja toiminnan. Opiskelija pystyy kuvailemaan tavallisimmat menetelmät sekä prosessit ja näiden periaatteelliset erot. Opiskelija tunnistaa mistä uusiutuvista raaka-aineista voidaan valmistaa polttoaineita, mihin näitä voidaan käyttää ja miten niitä pystytään muokkaamaan ominaisuuksiltaan paremmin sopiviksi eri käyttökohteisiin. Opiskelija hallitsee yleisellä tasolla eri biopolttoaineiden ominaisuudet ja sopivimmat käyttökohteet sekä tulevaisuuden potentiaalin.

Sisältö

-Polttoaineiden nykytila: nestemäiset, kiinteät ja kaasumaiset polttoaineet, käyttökohteet, kestävyys ja ympäristövaikutukset, polttoaineiden ominaisuudet, standardit ja päästöt, öljynjalostus teollisuus vs. biopolttoaineet.
-Johdanto biopolttoaineisiin: Nykyiset biopolttoaineet, kestävyys ja ympäristöystävällisyys, käyttökohteet ja biopolttoaineiden ominaisuudet.
-Biomassan kemia: Biomassan rakenne (lignoselluloosa, rasvat ja lipidit ja sokerit), keskeiset reaktiot, biomassan prosessoinnin kemia ja katalyysi.
-Biopolttoaineiden valmistusprosessit: yleiskatsaus prosesseihin, raaka-aineisiin ja tuotteisiin.
-Biomassa monomeerien tuotanto ja esikäsittely: menetelmät, sokerista etanoliksi, ligniinin muuntaminen tuotteiksi, Tuotteiden (FAME, HDO) valmistus triglyserideistä. Prosessit, tuotteiden ominaisuudet ja käyttökohteet.
-Kaasutus: kemia, reaktioreitit, reaktorit, kaasun käsittely ja tuotteet.
-Synteesikaasuvalmistus ja käyttö: reaktiot, vedyn tuotanto, metanoliprosessi, Fischer-Tropsch-synteesi (reaktiot ja tuotteet, katalyytit, reaktorit).
-Bioöljyjen tuotanto ja jalostus: biomassan pyrolyysi ja nesteytys, tyypilliset tuotteet ja niiden ominaisuudet, reaktorit ja prosessit, bioöljyn jalostus (vetykäsittely sekä muut tekniikat).

Esitietovaatimukset

Kemian perusteiden ja kemiallisten rakenteiden osaaminen.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Opiskelija on ymmärtää biomassan rakenteeseen ja osaa kuvata keskeisimmät komponentit sekä miten näitä voidaan hyödyntää biopolttoaineiden valmistuksessa. Opiskelija ymmärtää öljynjalostuksen ja fossiilisten polttoaineiden tuotannon mittakaavan sekä merkityksen nyky-yhteiskunnassa. Opiskelija osaa luetella keskeisimmät biopolttoaineiden valmistusprosessit sekä prosessissa käytetyt raaka-aineet, tuotteet ja niiden tyypilliset käyttömahdollisuudet.

Arviointikriteerit, hyvä (3)

Opiskelija osaa kuvata biomassan rakenteen pääkomponentit sekä muut tavallisimman aineosat sekä miten komponentit hyödynnetään biopolttoaineiden valmistuksessa. Opiskelija ymmärtää öljynjalostuksen ja fossiilisten polttoaineiden tuotannon mittakaavan sekä merkityksen nyky-yhteiskunnassa. Opiskelija ymmärtää myös nykyiseen tuotantoon liittyvät kestävyys- ja ympäristöhaasteet sekä miten biopolttoaineet voivat näitä helpottaa. Opiskelija osaa kertoa polttoaineiden ja standardoinnin tärkeydestä sekä ymmärtää yhteyden polttoaineiden koostumuksen, moottorin valmistuksen ja päästöjen välillä. Opiskelija osaa kuvata biopolttoaineiden käytön ja valmistuksen tyypillisimmät hyödyt, haasteet sekä tulevaisuuden näkymät. Opiskelija tuntee keskeisimmät biopolttoaineiden valmistuksessa käytetyt prosessit, raaka-aineet sekä saadut tuotteet ja niiden tyypilliset käyttömahdollisuudet. Hän osaa perustiedot prosessien olosuhteista, saannoista, käytetyistä raaka-aineista ja katalyyteistä sekä myös prosessin vaiheista.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Opiskelija osaa kuvata eri biomassatyyppien rakenteen, pääkomponentit sekä molekyylit ja näiden tavallisimmat reaktiot biopolttoaineiden valmistuksessa. Opiskelija ymmärtää biomassan keräyksen, kasvatukseen ja satopotentiaalin mahdollisuudet ja rajoitukset. Opiskelija osaa kertoa raaka-aineen kestävyydestä sekä eettisyydestä biopolttoaineiden valmistuksessa case esimerkkejä ja kirjallisuutta hyödyntäen. Opiskelija ymmärtää öljynjalostuksen ja fossiilisten polttoaineiden tuotannon mittakaavan sekä merkityksen nyky-yhteiskunnassa sekä uusiutuvan biomassan potentiaalin eri käyttökohteissa. Opiskelija ymmärtää nykyiseen fossiiliseen energiaan pohjautuvan tuotantoon liittyvät kestävyys- ja ympäristöhaasteet, EU-n lainsäädännön pääkohdat sekä miten biopolttoaineet voivat osaltaan vastata EU:n asettamiin uusiutuvan energian sekä ilmastopäästöihin liittyviin tavoitteisiin. Opiskelija osaa kertoa polttoaineiden ja standardoinnin tärkeydestä sekä ymmärtää yhteyden polttoaineiden koostumuksen, moottorin valmistuksen ja päästöjen välillä. Opiskelija osaa kuvata biopolttoaineiden käytön ja valmistuksen tyypillisimmät hyödyt, haasteet sekä tulevaisuuden näkymät ja osaa analysoida näitä kriittisesti lähteitä hyödyntäen. Opiskelija osaa keskeisimmät biopolttoaineiden valmistuksessa käytetyt prosessit, raaka-aineet sekä saadut tuotteet ja niiden tyypilliset käyttömahdollisuudet. Opiskelija osaa kertoa yksityiskohtaisesti prosessien olosuhteista, saannoista, käytetyistä raaka-aineista ja katalyyteistä sekä myös prosessin eri vaiheista (mm. esikäsittely, prosessointi, puhdistus ja jatkojalostus).