Perunan ja vihannesten sivuvirtojen arvokomponenttien hyötykäyttö

Abstract

Tässä raportissa sivuvirroilla tarkoitetaan kaikkia niitä perunan ja vihannesten käsittelyprosesseissa syntyviä jakeita, jotka eivät ole varsinaisia päätuotteita. Sivuvirtoja ovat esimerkiksi kuorimassa, soluneste, lajittelu- ja paloittelutähteet tai sadon noston yhteydessä peltoon jääneet perunat. Sivuvirran määrä vaihtelee käsittelyprosesseittain; joissakin kuorintaprosesseissa se voi olla jopa 50 100 % kuoritun tuotteen määrään nähden. Kansallinen biojätestrategia, kaatopaikkadirektiivi sekä uusi jätelaki ja siihen liittyvät muut lait asettavat jatkojalostuksessa syntyville sivuvirroille tiukat määritykset. Esimerkiksi kaatopaikkadirektiivi edellyttää, että biohajoavan yhdyskuntajätteen sijoittamista vähennetään asteittain siten, että vuonna 2016 kaatopaikoille saa sijoittaa enintään 25 % tuolloin syntyväksi arvioidusta biohajoavasta yhdyskuntajätteestä. Lisäksi EU-tavoite on nostaa uusiutuvien liikennepolttoaineiden osuus 10 %:iin vuoteen 2020 mennessä. Tiukentuvan lainsäädännön lisäksi yritysten tuotantoprosessien kehittäminen taloudellisesti kannattavammaksi vaatii sivuvirtojen tehokkaampaa ja kokonaisvaltaisempaa hyödyntämistä. Esimerkiksi perunan ja vihannesten jatkojalostusyrityksien sivuvirroista on mahdollista erottaa ensin kaupallisesti arvokkaita biokomponentteja, kuten tärkkelystä, proteiineja ja kuitua sekä sivuvirroista valmistaa bioetanolia ja -kaasua biojalostamossa. Yleensä biojalostamoissa tuotetaan kestävästi kemikaaleja, biopolttoaineita sekä energiaa mekaanisilla, kemiallisilla ja biologisilla prosesseilla. Perinteinen jalostusprosessi sisältää käytännössä vain yhden komponentin hyödyntämisen, esimerkiksi perunan tärkkelyksen valmistamisen perunasta. Pohjois- Pohjanmaalta puuttuu perunan ja juuresten sivuvirtoja hyödyntävä biojalostamo. Tämän vuosina 2011 2012 toteutetun esiselvitysprojektin kokonaistavoitteena oli kehittää Pohjois- Pohjanmaalle perunan ja vihannesten jatkojalostuksen sivuvirtoja hyödyntävä biojalostamokonsepti, jossa sivuvirtojen biomassoista tuotetaan teollisuuden raaka-aineita, elintarvikkeita, energiaa tai erilaisia biokomponentteja muille hyödyntäjätahoille. Biomassa pyritään hyödyntämään mahdollisimman tehokkaasti ja kokonaisvaltaisesti useita eri tekniikoita käyttäen. Biojalostamokonseptia varten tietoa kerättiin ja yhdistettiin pääosin tieteellisestä kirjallisuudesta, patenttitietokannoista ja laitevalmistajien verkkosivuilta perunan ja sen jalostusprosessien sivuvirtojen eri jakeiden ja biokomponenttien koostumuksesta, niiden käyttösovelluksista sekä erotus- ja valmistusteknologioista. Lisäksi biojalostamokonseptin laskelmia varten tehtiin kyselytutkimus, jossa selvitettiin peruna- ja vihannestuotannossa, jatkojalostuksessa ja myymälöissä syntyvän sivuvirran määrä ja laatu, niiden maantieteellinen sijainti ja nykyinen käyttökohde. Tulosten perusteella laadittiin laskelmat biojalostamosta kannattavuuslaskelmineen. Koska perunan osuus Pohjois- Pohjanmaan peruna- ja juurestuotannon sivuvirtamassoista oli niin merkittävä, biojalostamolaskelmissa huomioitiin vain perunaprosessien sivuvirtojen määrä.

In this report, by-products are defined as the fractions produced in processing of potatoes and vegetables in addition to the main products. These by-products include peels, potato pulp, potato fruit juice, leftovers from cutting processes and under-sized potatoes left in the field. The amount of the by-products varies depending on the process. For example, in peeling processes the amount of by-products can be as much as 50 100 % compared to that of the peeled product. The disposal of the by-products is strictly regulated by the national biowaste strategy, the landfill directive and the new waste legislation. The disposal of the by-products is strictly regulated by the national biowaste strategy, the landfill directive and the new waste legislation. For example, the landfill directive requires a gradual reduction in the amount of biodecomposable community waste. This means that in 2016, a maximum of 25 % of the estimated biodecomposable community waste produced can be placed in landfill sites. Moreover, the EU aims at increasing the amount of the renewable traffic fuels to 10 % by the year 2020. The utilization of the by-products in an effective and holistic way is not necessary only due to the tight legislative demands, but also n order to make the production economically profitable. For example, it is possible to separate from by-products of potatoes and vegetables commercially valuable biocomponents, such as starch, proteins and fiber, and to produce bioethanol and biogas in biorefinery plants. In the biorefinery plants, chemicals, biofuels and energy are produced sustainably using mechanical, chemical and biological processes. However, in a conventional refinery process usually only one component is utilized, for example potato starch. The North Ostrobothnia region is lacking the biorefinery that utilizes the by-products of potatoes and vegetables. This study was carried out in 2011 2012 by MTT Agrifood Research Finland Oulu. The objective was to develop a biorefinery concept in which by-products from potato and vegetables industry are manufactured to valuea-added products efficiently utilizing the biomass as raw materials, food items, energy or different biocomponents using different technologies. Information was collected from scientific articles, patent databases and web pages. Additionally, interviews were carried out to establish the amount and type of the by-products produced, the geographic location of the production sites and the present use of the byproducts. Based on the interviews, calculations were done for a biorefinery and its profitability. As the great majority of the by-products in the North Ostrobothnia are related to potato, the calculations for the biorefinery concept are based solely on by-products from potato production and processing.