Pyrolyysi turkiseläinten lannan käsittelymenetelmänä : TURKISTEHO-hankkeen osaraportti

Abstract

Turkiseläinten kasvatus on Suomessa keskittynyt Pohjanmaan maakuntiin, joissa on paljon muutakin kotieläintaloutta. Alueella muodostuu lantafosforia yli kasvintuotannon tarpeen, ja sen kuljettamiseksi alueelta lantaa tulisi prosessoida väkevämmiksi lannoitevalmisteiksi. Yksi keino voisi olla pyrolyysi, jossa lantaa kuumennetaan (350–700 °C) vähähappisissa tai hapettomissa oloissa. Tällöin osa lannan eloperäisestä aineesta hajoaa muodostaen kiinteää hiilijaetta, haihtuvia kaasuja ja nesteitä. Hiilijakeen massa ja tilavuus ovat tällöin huomattavasti alkuperäistä lantaa pienemmät ja fosforipitoisuus korkeampi. Osana TURKISTEHO-hanketta tutkittiin pyrolyysiä yhtenä turkiseläinten lannan prosessointimenetelmänä ja arvioitiin hiilijakeen soveltuvuutta lannoitevalmisteeksi, pyrolyysikaasun ja -nesteen energiamäärää sekä nesteen soveltuvuutta biokaasulaitoksen syötteeksi. Lisäksi kartoitettiin toimintaan liittyvän lainsäädännön nykytilanne. Varjotalojen alta kerättyä, esikuivattua ja homogenisoitua ketun- ja minkinlantaa pyrolysoitiin laboratoriolaitteistolla kahdessa eri lämpötilassa (340 ja 470 °C). Eri tavoin käsiteltyjen lantojen (tuoreet, kuivatut ja hiilijakeet) ominaisuuksia lannoitevalmisteina (mm. ravinteet, fosforin liukoisuus) tutkittiin laboratorioanalyysein. Lisäksi fosforin käyttökelpoisuutta kasville selvitettiin astiakokeella (koekasvina raiheinä, verrokkina superfosfaatti). Pyrolyysikaasusta mitattiin kaasun pääkomponentit, joiden mukaan arvioitiin kaasun energiasisältö (alempi lämpöarvo). Pyrolyysinesteistä määritettiin alempi lämpöarvo ja metaanintuottopotentiaali laboratoriokokein. Ketun- ja minkinlanta soveltuvat esikuivattuina pyrolysoitaviksi. Pyrolyysilämpötilan nousu vaikuttaa muodostuvien jakeiden ominaisuuksiin ja määriin. Esimerkiksi fosforin pitoisuus hiilijakeessa kasvaa lämpötilan noustessa, mutta typpeä siirtyy enemmän kaasu- ja nestejakeisiin. Typpeä haihtuu myös esikuivauksessa. Hiilijakeiden fosforipitoisuudet olivat korkeita (64–96 g/kg kuiva-aineessa), minkä lisäksi ne sisälsivät myös sivu- ja hivenravinteita. Typpitoisuudet olivat alhaiset (3–6 % kuiva-aineessa), ja haitallisten metallien pitoisuudet alittivat kansallisen lainsäädännön raja-arvot. Fosforin liukoisuus heikkeni tuoreeseen lantaan verrattuna, mutta oli minkinlannan hiilijakeilla käyttökelpoisuudeltaan lähellä superfosfaattifosforin sekä tuoreen ja kuivatun lannan käyttökelpoisuutta. Ketunlannan pyrolyysi heikensi fosforin käyttökelpoisuutta suhteessa superfosfaattifosforiin. Pyrolyysikaasun ja –nesteiden polttaminen voisi tuottaa lannan esikuivaukseen tarvittavan energian. Pyrolyysinesteet voisivat soveltua myös lisäsyötteeksi biokaasun tuotantoon ainakin vähäisenä osana syöteseosta. Pyrolyysinesteen eri faasien erottelu voisi tehostaa nesteen hyötykäyttöä. Tulokset vaativat tuekseen lisätutkimusta mm. typen talteenoton mahdollisuuksista, nesteiden energiahyödyntämisestä ja hiilijakeen fosforin käyttökelpoisuudesta. Käytännön mittakaavan laitteistolla tehdyt kokeet antaisivat lisätietoa mm. prosessin hyötysuhteista ja energian tarpeesta sekä pyrolyysinesteen hyödynnettävyydestä. Myös lannan pyrolyysiin ja siinä syntyvien eri jakeiden hyödyntämiseen liittyvä lainsäädäntö on osittain vielä tarkentumatta.