Techno-Economical Design and Pilot Production of Advanced & High-Added Value Materials from Rice Husk Ash Layman s Report
...forging a new life from rice husk ashes καινοτομία μέσα από τις στάχτες Introduction PYRICE II project is the work of continuous research in the field of agro-industrial waste management. It has been developed through funding from competitive Programme CIP Eco- Innovation of the European Union and in close collaboration with the Greek industry and research centers in Western Greece. It was selected as a method for addressing the challenge of creating innovative products from recycled materials. Σκοπός Η τέφρα φλοιών ρυζιού αποτελεί σημαντικό παραπροϊόν για την ελληνική βιομηχανία ρυζιού που στηρίζει το έργο PYRICE II με σκοπό την αναζήτηση βιώσιμων προτάσεων αξιοποίησης της τέφρα αυτής. Οι προτεινόμενες λύσεις επιτρέπουν τη μείωση του όγκου αλλά και την εκμετάλλευση του παραπροϊόντος που μπορεί να αποτελέσει απειλή για το περιβάλλον επηρεάζοντας το έδαφος και τον αέρα της ατμόσφαιρας. Εισαγωγή Το έργο αποτελεί συνέχεια πολυετούς έρευνας στο χώρο της ανακύκλωσης βιομηχανικών παραπροϊόντων αγροτικών εκμεταλλεύσεων και έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή αρχή για την καινοτομία και ανταγωνιστικότητα (EACI) και την ελληνική βιομηχανία τροφίμων. Επιλέχθηκε ως μια μέθοδος για τη δημιουργία καινοτόμων προϊόντων από ανακυκλώσιμα υλικά. Project Goal Τhe main supplier and driving force of this project is the Greek rice industry. Rice husk ash is produced in tones every day in rice mills and is considered to be a valuable raw material for the purposes of the PYRICE II project. The aim of PYRICE II is to look into the production of innovative Rice Husk Ash derivatives, taking into account the technical and market dimensions. The proposed solutions allows the decrease of the amount of the by-product, rice husk ash which nowadays constitutes a potential environmental threat that may cause serious impact to the soil and the atmosphere. 2
The situation as it stands Very few cereals hold the same importance in human nutrition as rice. 60% of the world population has a rice-based nutrition. Globally, approximately 600 million tonnes of rice paddy is produced each year. On average 20% of the rice paddy is husk, accounting for an annual total production of 120 million tones. Because of its high heat-generation value, rice husk is burned usually in the rice industries for energy purposes (heat, steam and electrical power production), but this process leads to the production of a high quantity of rice husk ash. At present, most Rice Husk Ash (RHA) remains unexploited and is disposed as waste, which remains in a potential environmental threat and a factor of soil and atmosphere pollution. The potential uses of this by-product include materials of high added value such as insulators, pozzolanic additives for the production of cement or concrete and zeolites. Σήμερα Πολύ λίγα σιτηρά έχουν την ίδια αξία στην ανθρώπινη διατροφή, όπως το ρύζι. Η διατροφή του 60% του παγκόσμιου πληθυσμού έχει βάση το ρύζι. Παγκοσμίως, παράγονται περίπου 600 εκατομμύρια τόνοι αναποφλοίωτου ρυζιού κάθε χρόνο. Κατά μέσο όρο το 20% του αναποφλοίωτου ρυζιού είναι φλοιός. Λόγω της υψηλής θερμικής του αξίας, ο φλοιός ρυζιού καίγεται συνήθως στις βιομηχανίες ρυζιού για την παραγωγή ενέργειας. Η διαδικασία όμως οδηγεί στην παραγωγή μιας μεγάλης ποσότητας τέφρας φλοιών ρυζιού. Σήμερα, η τέφρα φλοιών ρυζιού (ΤΦΡ) παραμένει ανεκμετάλλευτη και διατίθεται ως απόβλητο, αποτελώντας πιθανή απειλή για το περιβάλλον επηρεάζοντας το έδαφος και την ατμόσφαιρα. Πιθανές χρήσεις του εν λόγω παραπροϊόντος περιλαμβάνουν υλικά υψηλής - προστιθέμενης αξίας, όπως μονωτικά, ποζολανικά πρόσθετα για την παραγωγή τσιμέντου ή σκυροδέματος και ζεόλιθοι. Project Full Title / Πλήρης Τίτλος Έργου Financing Programme /Χρηματοδοτικό πρόγραμμα Techno-economical design & pilot production of advanced and high-added value materials from Rice Husk Ash (PYRICE II) CIP ECO-INNOVATION - First Application & Market Replication Projects. Main area: Materials recycling. Main key action: Innovative products using recycled materials Contract Number / Αριθμός Συμβολαίου ECO/08/239012/SI2.535991 Duration / Διάρκεια 21/07/2009 20/07/2012 3
Objectives PYRICE II project looks into the production of innovative Rice Husk Ash derivatives, taking into account the technical and market dimensions and risks. The main objectives of the project PYRICE II are: The development and pilot scale production of high-added value materials from Rice Husk Hush (insulators, pozzolans, zeolites) as well as the market approach (strategic objectives) Technology transfer and market analysis (specific objectives). The work programme includes market uptake & approach, techno-economical design, pilot production of Rice Husk Ash derivatives, optimization, communication, dissemination, exploitation & business plan elaboration. Στόχος Το έργο στοχεύει στην παραγωγή καινοτόμων προϊόντων τέφρας φλοιών ρυζιού, λαμβάνοντας υπόψη τεχνικές λεπτομέρειες, την αγορά αλλά και κινδύνους. Οι κύριοι στόχοι είναι: Η πιλοτική παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από τέφρα φλοιών ρυζιού (μονωτικά υλικά, ποζολάνες, ζεόλιθοι), καθώς και προσέγγιση της αγοράς (στρατηγικοί στόχοι) Μεταφορά τεχνολογίας και ανάλυση της αγοράς (ειδικοί στόχοι). Το έργο περιλαμβάνει προσέγγιση και αξιοποίηση της αγοράς, υλοποίηση τεχνο-οικονομικής μελέτης, πιλοτική παραγωγή προϊόντων τέφρας φλοιών ρυζιού και βελτιστοποίηση τους, διάχυση των αποτελεσμάτων και εκπόνηση επιχειρηματικού σχεδίου. Project Flowchart Progress WP1: Project Management WP2: Market Uptake Τ2.1: Market research Τ2.2: Market analysis WP3: Techno-economical Design Τ3.1: Preliminary design Τ3.2: Techno-economical study WP4: Pilot Production & Optimization Τ4.1: Pilot Plant (PP) Design WP5: Communication & Exploitation Τ4.2: PP Construction Τ4.3: PP Operation WP6: Common Dissemination Activities 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Start: 21/7/2009 Months End: 20/7/2012 4
PYRICE II Results...from by-products to products of added value A step further to ensure the project success is the creation of products from Rice Husk Ash with documented, market-oriented specifications and of relative low cost. Αποτελέσματα... προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας Ένα ακόμη βήμα προς την επιτυχία του έργου είναι η δημιουργία προϊόντων από Τέφρα Φλοιών Ρυζιού με τεκμηριωμένες προδιαγραφές, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της αγοράς και σχετικά χαμηλό κόστος. Insulators Development of Treated & Standard Rice Husk Ash as tundish powder or insulator for steel industry, insulator producers, etc. Μονωτικά υλικά Δημιουργία μονωτικών υλικών από επεξεργασμένη & τυποποιημένη Τέφρα Φλοιών Ρυζιού για τη βιομηχανία του χάλυβα, παραγωγούς μονωτικών υλικών, κλπ. Pozzolans Development of Milled & Standard Rice Husk Ash as pozzolanic material for construction industry (mortar & building materials industry, constructors, technical firms, etc.). Ποζολάνες Δημιουργία αλεσμένης & τυποποιημένης Τέφρας Φλοιών Ρυζιού ως ποζολανικό υλικό για τη βιομηχανία κατασκευών (βιομηχανία δομικών υλικών & κονιαμάτων, κατασκευαστές, τεχνικές εταιρείες, κλπ.). Zeolites Development of various Zeolites from Rice Husk Ash for detergent producers, for environment rehabilitation companies, etc. Ζεόλιθοι Παραγωγή διαφόρων τύπων ζεόλιθου από Τέφρα Φλοιών Ρυζιού με εφαρμογή στη βιομηχανία απορρύπανσης / επεξεργασίας αποβλήτων, κλπ. 5
A Techno-Economical Study was completed elucidating the economical profile of each Rice Husk Ash derivative industrial production. The assessment focused on the origin, quantity and characterization of the raw materials, proposed treatment process to produce high marketable products, fixed cost, required personnel, operational cost, product cost, market, sale price, profit, financing possibilities, firm lifetime, etc. Any limitations raised were examined, and the rate of return on investment was estimated as the first conclusions for the undertaking of this investment were drawn. Με την ολοκλήρωση της Τεχνο-Οικονομικής Μελέτης έγινε εφικτή η δημιουργία ξεχωριστών οικονομικών προφίλ σχετικά με τη βιομηχανική παραγωγή του κάθε προϊόντος από τέφρα φλοιών ρυζιού. Η αξιολόγηση επικεντρώθηκε στην προέλευση, την ποσότητα και τις πρώτες ύλες, την προτεινόμενη διαδικασία επεξεργασίας για την παραγωγή προϊόντων υψηλής εμπορευσιμότητας, στο πάγιο κόστος, το απαιτούμενο προσωπικό, τα κέρδη, τις δυνατότητες χρηματοδότησης, τη διάρκεια ζωής επιχείρησης, κλπ. Τέλος, εξετάστηκαν τυχόν περιορισμοί και η απόδοση της επένδυσης καθώς υπολογίστηκαν τα πρώτα συμπεράσματα για την ανάληψη μιας τέτοιας επένδυσης. Pilot Plants For the production of Rice Husk Ash derivatives (insulators, pozzolans, zeolites) at a pilot scale and the technical optimisation of the operational parameters, two pilot plants were designed and constructed. In this way, it became possible to regulate the operational parameters of the burners in order to optimize the ultimate production and exploitation of Rice Husk Ash at the lowest environmental cost. Πιλοτικές Μονάδες Για την παραγωγή προϊόντων από τέφρα φλοιών ρυζιού σε πιλοτική κλίμακα αλλά και την τεχνική βελτιστοποίηση λειτουργικών παραμέτρων, δύο πιλοτικές εγκαταστάσεις σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν. Με τον τρόπο αυτό, ρυθμίστηκαν παράμετροι λειτουργίας των καυστήρων, ώστε να βελτιστοποιηθεί η τελική παραγωγή και η αξιοποίηση της ΤΦΡ με το μικρότερο περιβαλλοντικό κόστος. 6
For the pilot production of upgraded Rice Husk Ash for use as tundish material/insulator: Design & construction of pilot plants (Agrinio & Sindos) Pilot operation, shipments & testing For the pilot production of pozzolan (biosilica): Vibrating mill purchase and installation in Sindos for RHA ultra milling (to sub-micron) Trial operation and pilot production (1 t/hr) Additionally, tests were conducted at existing mills in Agrinio plant: with satisfactory results Use of activators (acid or alkaline solutions Για την πιλοτική παραγωγή μονωτικών υλικών: Σχεδιάστηκαν & κατασκευάστηκαν πιλοτικές εγκαταστάσεις (Αγρίνιο&Σίνδο) Πιλοτική παραγωγή, μεταφορές & δοκιμές Για την πιλοτική παραγωγή ποζολανών: Αγορά & εγκατάσταση μύλου στη Σίνδο για την άλεση τέφρας φλοιών ρυζιού Δοκιμαστική λειτουργία & πιλοτική παραγωγή (1 t/hr) Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε υφιστάμενους μύλους στο Αγρίνιο με ικανοποιητικά αποτελέσματα Pilot Plant at Agrinio Πιλοτική Μονάδα στο Αγρίνιο Pilot Plant at Sindos (Thessaloniki) Πιλοτική Μονάδα στη Σίνδο (Θεσσαλονίκη) For the pilot production of zeolites: Subcontracted to FORTH/ICE-HT Purchase, installation and operation of prepilot plant Pilot operation, production and testing of LTA zeolite Για την πιλοτική παραγωγή ζεόλιθων: Υπεργολαβία στο ΕΙΧΗΜΥΘ/ΙΤΕ Αγορά, εγκατάσταση και λειτουργία ημιπιλοτικής μονάδας Πιλοτική παραγωγή, λειτουργία & δοκιμές για ζεόλιθους τύπου LTA 7
In Total Environment Reduction of environmental cost and increase of industrial ecology. There is significant protection from the disposal of a potentially dangerous material. 100% conversion of Rice Husk Ash to useful materials. Improving of buildings environmental footprint. Συνολικά Περιβάλλον Μείωση περιβαλλοντικού κόστους και ενίσχυση της βιομηχανικής οικολογίας. Σημαντική προστασία του περιβάλλοντος από την ασφαλή διαχείριση της τέφρας φλοιών ρυζιού. Επιτυγχάνεται 100% μετατροπή του παραπροϊόντος σε χρήσιμα & εμπορεύσιμα υλικά. Company New market with great potentials AGRINO is expected to have considerable benefits, as it enters a new market with substantial economic profit, it improves the quality of Rice Husk Ash by-product, and limits environmental pollution. Επιχείρηση Νέα αγορά με ικανοποιητικές οικονομικές δυνατότητες Η AGRINO αναμένεται να έχει σημαντικά οφέλη καθώς διεισδύει σε νέες αγορές με ικανοποιητικό οικονομικό κέρδος, βελτιώνει την ποιότητα του παραπροϊόντος τέφρα φλοιών ρυζιού και περιορίζει την πιθανότητα περιβαλλοντικής ρύπανσης. 8
Innovation The conversion of Rice Husk Ash into advanced and high-added value materials (insulators, pozzolans, zeolites) comprises an innovation and originality for rice-industry at an international level. Καινοτομία Η μετατροπή της Τέφρας Φλοιών Ρυζιού στα προηγμένα υλικά του έργου (μονωτικά υλικά, ποζολάνες, ζεόλιθοι) αποτελεί εξέχουσα καινοτομία και πρωτοτυπία για τη βιομηχανία ρυζιού σε διεθνές επίπεδο. Added Value to European Level The replication of the present results to the other rice-producers in many others countries of Europe are much easier. The potential extension to similar agricultural wastes, like biomass ashes from cotton grating sheds, sugar production, agricultural byproducts incineration, etc., creates substantial benefits. This project offers new modern perspectives in the agro-industry sector of the EU. Προστιθέμενη αξία σε Ευρωπαϊκό επίπεδο Η πιθανή αναπαραγωγή του παρόντος έργου και από άλλες παρόμοιες βιομηχανίες τροφίμων σε Ευρωπαϊκές χώρες γίνεται ευκολότερη. Το έργο προσφέρει νέες σύγχρονες προοπτικές στον αγρο-διατροφικό τομέα της Ευρωπαϊκής Ένωσης. 9
TECHNO-ECONOMICAL DESIGN AND PRODUCTION OF ADVANCED AND HIGH-ADDEDVALUE MATERIALS FROM RICE HUSK ASH PYRICE II COORDINATOR CONTACT MR. KONSTANTINE PISTIOLAS EV.GE. PISTIOLAS SA, GREECE ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ κ. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΠΙΣΤΙΟΛΑΣ ΕΥ.ΓΕ. ΠΙΣΤΙΟΛΑΣ ΑΕ, AGRINO INFO@PYRICE.GR CN_PISTIOLAS@AGRINO.GR FOR FURTHER INFORMATION, VISIT: WWW.PYRICE.COM ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ: WWW.PYRICE.GR 10