Botnia ravinteet kiertoon

Biokaasujärjestelmä tuottaa yhteiskunnalle monia hyötyjä. Nykyisin biokaasun tuotantoa arvostetaan lähinnä sen tuottamien ilmastohyötyjen ansiosta, joita ovat lämpö, sähkö ja ajoneuvokaasu. Botnia ravinteet kiertoon -hankkeessa olemme kuitenkin tutkineet, miten mädätysjäämät eli jätteet voidaan käyttää uudelleen. Tämän tavoitteena on parantaa biokaasun tuottajien taloutta sekä kehittää hyvä, kestävän kehityksen tuote perustuen kierrätettyihin ravinteisiin, kuten fosforiin ja typpeen. Paremmin käytettävä mädätysjäämä lisää maatalouden omavaraisuutta sekä kiertotaloutta.

Vuoden 2019 syksyllä aloimme kartoittaa mädätysjäämien määrää sekä nykyistä osaamista Botnia-Atlantica-ohjelman alueella. Tämän perusteella olemme sitten tutkineet, miten kompostointia voidaan tehostaa, mikromuovien esiintymistä sekä lääkeaineiden hajoamisastetta. Koeviljelmät sekä Suomessa että Ruotsissa ovat osoittaneet, miten erilaiset mädätysjäämätuotteet toimivat lannoitteena eri viljelykasveilla. Voimme myös esitellä arviointeja kierrätystekniikoista sekä ensimmäisen markkinointistrategian näille käytössä oleville ja uusille tuotteille.

Hanke on toteutettu yhdessä kohderyhmiemme eli yritysten, jotka tuottavat biokaasua, yrittäjien, jotka voivat kehittää kaupallistetun mädätysjäämätuotteen, loppuasiakkaiden ja alan organisaatioiden kanssa. Työskentely on toteutettu projektitapaamisten, workshoppien sekä referenssi- ja ohjausryhmien kokouksien avulla. Lisäksi olemme kertoneet tuloksista yleisölle, päätöksentekijöille ja rahoittajille. Kaikki toiminta on ollut rajat ylittävää, ja olemme pyrkineet parantamaan projektin laatua käyttämällä osallistavia menetelmiä tasa-arvoisen yhteistyön varmistamiseksi.

TULOSTEN YHTEENVETO

Lääkeaineiden väheneminen hapettomassa mädätyksessä
Novia-ammattikorkeakoulu on tutkinut 12 tavallisen lääkeaineen hajoamista hapettomassa mädätyksessä 55 °C lämpötilassa. Eri lääkeaineiden hajoamisasteessa ilmeni suurta hajontaa. Esimerkiksi parasetamoli ja trimetopriimi-antiobiootti hajosivat täysin hapettoman mädätyksen aikana. Diklofenaakin, jota käytetään muun muassa kipua lievittävässä Voltaren-geelissä, kohdalla mitattiin vain 30 % vähennys lääkeaineessa 30 päivän kuluessa ja 23 % vähennys 45 päivän kuluessa. Hormonin 17α-etinyyliestradioli, jota käytetään esimerkiksi monissa ehkäisypillereissä, vähennys oli keskimäärin 72 % 30 päivän jälkeen ja 52 % 45 päivän jälkeen. Vähentynyt hajoaminen pitkän mädätyksen jälkeen voi johtua useista syistä, esimerkiksi farmaseuttiset hajoamistuotteet regeneroituvat takaisin emolääkkeeksi.

Tämä ja monet aiemmat tutkimukset osoittavat, että anaerobinen mädätys ei ole tehokas menetelmä lääkeainejäämien poistamiseen viemärilietteestä ja on kehitettävä täydentävä jälkikäsittely lääkeainejäämien vähentämiseen, kun lääkeaineita ei haluta levittää ympäristöön.

Näkyvä muovi
On kehitetty menetelmä näkyvien muoviepäpuhtauksien määrittämiseksi. Tavoitteena on osoittaa näkyvän muovin ilmeneminen biokaasulaitoksessa sekä se, missä kohtaa prosessia voidaan parhaiten vähentää muovin määrää. Menetelmä itsessään on yksinkertaistettu, jotta biokaasulaitokset voivat suhteellisen helposti ja nopeasti analysoida muovin määrän mädätysjäämissä ja verrata sitä standardien arvoihin.

Menetelmät mikromuovien määrittämiseen
Mikromuovien esiintymistä mädätysjäämissä ja rejektivedessä on tutkittu. Mädätysjäämänäytteiden esikäsittelymenetelmiä on testattu Novialla, mutta täysin tyydyttävää tulosta ei ole saatu. Menetelmää on edelleen parannettava ei-toivotun orgaanisen materiaalin poistamiseksi näytteistä ennen mikroskoopilla tarkastelua ja visuaalista tutkimista. Kaupallinen laboratorio ALS Scandinavia on parhaiten selvittänyt mikromuovien määrittämistä mädätysjäämä- ja rejektivesinäytteistä ja sitä voidaan suositella muille biokaasulaitoksille, jotka haluavat selvittää mikromuovien määrää.

Hankkeen aikana on tutkittu mädätysjäämät ja rejektivesi kolme kertaa biojätereaktorista ja kaksi kertaa viemärilietereaktorista. Mikromuovia on löydetty kaikista näytteistä, ja hiukkasten ja muovityyppien määrä on vaihdellut paljon eri näytteenottoaikoina.

Koeviljelmät käyttäen mädätysjäämiä lannoitteena
Ruotsin maatalousyliopisto on suorittanut viljelykokeita yhteistyössä luonnonvara-alan koulujen kanssa Suomessa ja Ruotsissa. Lietelanta voidaan ehkä korvata maanparannuskompostilla viljeltäessä maissia, vaikka kompostissa on pieniä pitoisuuksia typpeä. Maissia viljeltäessä NPK tuotti suurimman sadon. HEMAB:n biolannoite ja biohiili täydennettyinä talteen otetulla ammoniumsulfaatilla tuottivat hieman pienemmän sadon ja lannoittamatta jättäminen tuotti pienimmän sadon. HEMAB:n biolannoite soveltuu paremmin maissille kuin ruoholle, koska paksu lannoite ei tunkeutunut ruohon läpi.

Menetelmä optimoituun kompostointiprosessiin
Ab Stormossen Oy on testannut menetelmää entistä varmemman ja luotettavamman tavan löytämiseksi lämpötilan mittauksessa biokaasulaitosten mädätysjäämien kompostoinnissa. Johtopäätöksenä on, että kompostointiprosessia pystytään valvomaan, säätämään ja seuraamaan paremmin päivitetyllä menetelmällä. Sillä saadaan selkeämpi kuva prosessin lämpötiloista, säästetään aikaa ja vaatimusten täyttäminen helpottuu.

Struviitti
Struviittia (magnesiumammoniumfosfaattia) on yritetty ottaa talteen rautapitoisista mädätysjäämistä. Kaasufaasia muuttamalla on vaikutettu mädätysjäämien olosuhteisiin joko struviitin tai vivianiitin (rautafostaafin) saamiseksi pääasialliseen saostukseen. ”Vivianiitille optimaaliset olosuhteet on suhteellisen helppo saavuttaa (koska viemäriliete sisältää rautaa puhdistusprosesseista), kun taas struviitti vaatii enemmän sekä voimakkaasti pelkistävien olosuhteiden että riittävän suuren rikkipitoisuuden osalta.”

Kierrätystekniikat
Tekniseltä kannalta lietteen pyrolyysi (hapettoman ympäristön kuumennus) on kaupallinen ratkaisu, joka poistaisi monet ongelmat mädätysjäämien epäpuhtauksien osalta, mutta kustannukset ovat suuret. Lietebiohiilen käyttöalueita on selvitettävä. Se toimii fosforilannoitteena, mutta fosfori on suhteellisen tiukasti sitoutunutta rautapohjaisten saostuskemikaalien vuoksi. Myönteistä on se, että lietteen pyrolyysi on sisällytetty Europeans Biocharin metodologiaan. Se puolestaan merkitsee mahdollisuutta myydä hiilidioksidin kompensointioikeuksia ja luoda näin lisätuloja.

Ammoniakin strippaustekniikan käyttö ammoniumsulfaatti-typpilannoitteen valmistuksessa on teknisesti mahdollista. Tekniikka on kaupallisesti saatavilla ja sitä on testattu. Tämän tekniikan testaukseen suositellaan pilottimittakaavaa. Kiteytetty ammoniumsulfaatti on helpompi varastoida ja myydä viljelykaudella tai kuljettaa pitempiä matkoja bulkkiostajalle kuin juokseva ammoniumsulfaatti.

Markkinointistrategia
Tuotteiden on oltava sellaisessa muodossa, että niitä on helppo käyttää, ja hintatason on oltava kohtuullinen. Laajemmin ajatellen mädätysjäämien käyttö- tai jalostustapaa ei pitäisi määrittää mädätysjäämien alkuperän, vaan kasviravinteiden puhtauden ja laadun perusteella. Teollisten sovellusten voidaan odottaa olevan vakaampia ja hinnaltaan kilpailukykyisempiä kuin maanviljelyssä käytettävät sovellukset, mutta niiden kysyntä on todennäköisesti rajallisempaa.

Talteen otettujen lopputuotteiden hintatasoa on arvioitu fossiilisten vaihtoehtojen perusteella, ja ne ovat nykyään kalliimpia. Sekä typpi- että fosforilannoitteiden saatavuus on voimakkaasti sidoksissa ympäröivän maailman riskitekijöihin. Jos otettaisiin käyttöön kiintiöt talteen otetun typen ja fosforin sekoittamista varten, kierrätetyistä mädätysjäämätuotteista tulisi kilpailukykyisempiä. Tässä on otettava huomioon myös loppukuluttajan näkökulma.

Lataa teksti tästä