Turkiseläinten lannan käsittely biokaasulaitoksessa

Abstract

Tässä tutkimuksessa selvitettiin turkiseläinten lannan käytettävyyttä biokaasulaitoksissa. Tutkimus toteutettiin määrittämällä minkin- ja ketunlannan metaanintuottopotentiaalit ja laskemalla ravinne- ja energiataseet turkiseläinten lantojen yhteismädätykselle kuvitteellisessa biokaasulaitoksessa. Ketunlannan metaanintuottopotentiaali orgaanista ainetta (VS) kohti oli 174–260 m3CH4/tVS ja minkinlannan 224–290 m3CH4/tVS. Tuorepainoa kohti lantojen metaanintuottopotentiaali oli 30–60 m3CH4/tFM. Tulokset osoittivat turkiseläinten lannan soveltuvan hyvin biokaasutuotantoon. Laskennallinen keskitetty biokaasulaitos sijoitettiin Pohjanmaalle Pedersören ja Uudenkaarlepyyn kuntien alueelle, jossa laitoksen käyttöön on saatavilla 25 kilometrin säteellä runsaasti sekä sian ja naudan lietelantaa että turkiseläinten lantaa. Märkämädätykseen perustuvan laitoksen käsittelykapasiteetti oli 100 000 tonnia vuodessa, jonka vuosittaisesta syötteestä turkiseläinten lannan osuus oli puolet. Olennaista laitoskonseptissa oli alueellisen kotieläintuotannon ja siten lantaravinteiden keskittymän purkaminen ravinteiden kierrätystä tehostamalla. Laitokseen oletettiinkin mädätteen jatkojalostus fosforipitoiseksi kuivajakeeksi ja nestemäiseksi NPK-konsentraatiksi. Lisäksi arvioitiin fosforipitoisen kuivajakeen kuljetustarvetta huomioiden laitoksen toiminta-alueen korkea lantafosforin ylijäämä ja tavoite laskea alueellista fosforitasetta. Tarkastellussa biokaasulaitoksessa pääosa syötteen orgaanisesta aineesta ja ravinteista tuli turkiseläinten lannasta. Laitoksen massataseessa pääosa (90 %) lantojen fosforista päätyi mädätteestä separoituun kuivajakeeseen, joka vastasi vain 19 % syötteen massasta. Jos kuivajae vielä pyrolysoitaisiin, sen osuus alkuperäisestä massasta olisi enää 3 %. Lantasyötteiden typestä 75 % puolestaan päätyi separoituun nestejakeeseen ja siitä väkevöityyn NPK-konsentraattiin. Näin ollen biokaasulaitos mahdollisti typen ja fosforin erottelun toisistaan ja siten tehokkaamman hyödyntämisen siellä, missä kutakin ravinnetta tarvitaan. Ravinteiden hyödyntämisen tehostamiseksi olennaista oli, että kuivajae tai siitä pyrolysoitu hiilijae kuljetetaan pois laitoksen sijoitusalueelta Pedersörestä. Hankkeessa tehdyn arvion mukaan kuivajakeen fosfori tulisi kuljettaa Pirkanmaan tai Keski-Suomen pohjoisimpien kuntien alueelle, jotta sille löytyy aitoa tarvetta kasvintuotannossa. Kuljetusmatka oli tällöin maksimissaan 180 km. Laitoksen lähialueilla Pohjanmaan ja Etelä-Pohjanmaan kunnissa lantafosforia on niin paljon tarjolla, ettei lyhyempi kuljetusmatka riitä eikä tarkasteltu laitos riittäisi yksin ylijäämää ratkaisemaankaan. Laitoksen myötä alueen lantafosforin ylijäämä pienenisi vasta 30 %. Tarkastellun laitoksen energiatase oli kaikissa vaihtoehdoissa positiivinen (laitos tuotti enemmän energiaa kuin kulutti), mutta riippuen energian hyödyntämisen ratkaisuista eri määrä biokaasusta päätyi laitoksen omaan käyttöön ja myyntiin. Yhdistetyn sähkön ja lämmön tuotannossa myytäväksi jäi laitoksen oman kulutuksen jälkeen vielä lähes 14 GWh/vuosi, kun taas pelkän liikennepolttoaineen tuotannossa (32 GWh) laitoksen olisi ostettava tarvitsemansa lämpö ja sähkö muualta. Biokaasun energiasisällön hyödyntämistapa vaikutti ratkaisevasti laitoksen kannattavuuteen. Kannattavinta oli kaiken biokaasun jalostus liikennekaasuksi ja myynti omalta tankkausasemalta. Myös laitoksen oman lämmönkulutuksen kattaminen biokaasulla ja tämän jälkeen lopun kaasun jalostus liikennekaasuksi oli kannattavaa. Sen sijaan sähkön ja lämmön yhteistuotanto ja laitoksen oman sähkönkulutuksen kattaminen biokaasulla osoittautui kannattamattomaksi tehdyillä lähtöoletuksilla.