Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 Lantaravinteiden kestävä hyödyntäminen tiloilla ja keskitetyssä biokaasulaitoksessa Teija Paavola, Erika Winquist, Ville Pyykkönen, Sari Luostarinen, Juha Grönroos, Kaisa Manninen, Katri Rankinen Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 Lantaravinteiden kestävä hyödyntäminen tiloilla ja keskitetyssä biokaasulaitoksessa Teija Paavola, Erika Winquist, Ville Pyykkönen, Sari Luostarinen, Juha Grönroos, Kaisa Manninen, Katri Rankinen Luonnonvarakeskus, Helsinki 2016 3 ISBN: 978-952-326-257-7 (Painettu) ISBN: 978-952-326-258-4 (Verkkojulkaisu) ISSN 2342-7647 (Painettu) ISSN 2342-7639 (Verkkojulkaisu) URN: http://urn.fi/URN:ISBN: 978-952-326-258-4 Copyright: Luonnonvarakeskus (Luke) Kirjoittajat: Teija Paavola, Erika Winquist, Ville Pyykkönen, Sari Luostarinen, Juha Grönroos, Kaisa Manninen, Katri Rankinen Julkaisija ja kustantaja: Luonnonvarakeskus (Luke), Helsinki 2016 Julkaisuvuosi: 2016 Kannen kuva: Maarit Hellstedt, Luke Painopaikka ja julkaisumyynti: Juvenes Print, http://luke.juvenesprint.fi Luonvarnona- ja biotalouden tutkimus 33/2016 3 Tiivistelmä Teija Paavola, Biovakka Suomi Oy Erika Winquist, Ville Pyykkönen ja Sari Luostarinen, Luonnonvarakeskus Luke Juha Grönroos, Kaisa Manninen ja Katri Rankinen, Suomen ympäristökeskus SYKE Kotieläintiloilla lannan kestävän hyödyntämisen haasteena on useimmiten ylimäärä fosforia suhtees- sa typpeen, kasvien tarpeisiin ja levityspinta-aloihin. Tällöin lannan ravinteita ei pystytä hyödyntä- mään kasvintuotannossa optimaalisesti, mikä rasittaa tilan taloutta ja aiheuttaa haitallisia ympäristö- vaikutuksia. Haaste korostuu etenkin sikataloudessa. Tilojen kannalta olisi tärkeää löytää uusia ja kustannustehokkaita hyödyntämismalleja ylimääräiselle fosforille. Lannan sisältämä typpi tarvitaan yleensä oman tilan kasvintuotantoon. Tässä tutkimuksessa selvitettiin linkouksen soveltuvuutta ja ravinteiden erottelutehoa erilaisten sian lietelantojen käsittelyssä, koska sian lietelannan linkouksesta ei ole juuri kokemusta Suomessa. Samalla selvitettiin tuoreen sian lietelannan ja siitä erotettujen jakeiden metaanintuottopotentiaalit. Linkotestauksen tuloksia sovellettiin tilatason ja aluetason tarkasteluissa. Tilatasolla tarkasteltiin lin- kouksen rinnalla ruuvipuristinta ja molempien erottelumenetelmien taloudellista kannattavuutta ja ympäristövaikutuksia. Aluetason tarkastelu tehtiin Vakka-Suomeen, jonka sikojen, nautojen ja muni- tuskanojen lantamäärät sekä typpi- ja fosforimäärät laskettiin alueellisen ravinnetaseen lähtökoh- daksi. Aluetasolla keskityttiin erityisesti sikatalouteen ja linkousmenetelmien vaikutuksiin aluetason ravinnetaseisiin. Lisäksi tehtiin vertailua laskeutuksesta tilatason fosforin erottelumenetelmänä. Kes- kitettynä lannankäsittelymenetelmänä tarkasteltiin biokaasulaitosta, joka ottaa väkevöitynä talteen mädätysjäännöksen ravinteet. Keskitetyn biokaasulaitoksen taloudellista kannattavuutta tarkasteltiin kolmella erilaisella maatalouden massoihin perustuvalla käsittelykonseptilla sekä erilaisilla biokaasun hyödyntämisvaihtoehdoilla. Lopuksi arvioitiin myös aluetason ympäristövaikutuksia tilatason tarkas- telujen pohjalta. Linkous todettiin tehokkaaksi fosforin erotusmenetelmäksi, mutta sen kustannukset olivat suu- remmat kuin ruuvipuristimen ja lietelantana hyödyntämisen. Yksikkökoon kasvaessa erot kuitenkin pienenevät. Tutkimuksessa tarkastelluilla separointimenetelmillä ei ole mahdollista päästä kuivaja- keessa 30 % kuiva-ainepitoisuuteen ilman kustannusten kasvua ja/tai fosforin erotustehokkuuden heikkenemistä. Kuivajakeen peltovarastoaumojen peittäminen vähentää varastoinnin aiheuttamia ammoniakkipäästöjä selvästi, samoin kuin se, että ne levitetään sijoittaen tai levityksen jälkeen no- peasti maahan mullaten. Ylipäänsä aumojen peittäminen ja altaiden kattaminen on ammoniakkipääs- töjen kannalta olennaista sekä raakalannalla että biokaasulaitoksen tuottamilla ravinnetuotteilla. Biokaasukäsittelyyn lanta tai sen jakeet tulisi saada mahdollisimman tuoreena, että mahdollisimman suuri osa energiantuotantopotentiaalista säilyy käsittelyyn saakka. Lyhyillä varastointiajoilla voidaan myös alentaa lannankäsittelyn ympäristövaikutuksia. Lantojen keskitetyssä käsittelyssä on mahdollis- ta tuotteistaa ja uudelleenjakaa merkittävä määrä alueellisesta lantafosforista edellyttäen, että laitos käyttää mädätysjäännöksen jalostamisessa ravinteiden talteeotto- ja väkevöintimenetelmiä, joiden ravinnehävikit minimoidaan. Lannan keskitetty biokaasulaitoskäsittely on mahdollista toteuttaa kan- nattavasti sähkön tuotantotuella tai biokaasun myynnillä liikennepolttoaineeksi. Jos biokaasulaitos tuottaa päästöt minimoiden kannattavasti kuljetettavia ravinnetuotteita, jotka voidaan hyödyntää niitä tarvitseville alueille ravinneylijäämän alueen sijaan, saavutetaan ympäristöhyötyjä. Asiasanat: biokaasu, separointi, ravinteet, keskitetty, kannattavuus, ympäristövaikutukset Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 4 Abstract Teija Paavola, Biovakka Finland Ltd Erika Winquist, Ville Pyykkönen and Sari Luostarinen, Natural Resources Institute Finland (Luke) Juha Grönroos, Kaisa Manninen and Katri Rankinen, Finnish Environmenta Instititute SYKE The challenge for sustainable manure use on animal farms is usually a surplus of manure phosphorus in relation to manure nitrogen, plant need and available field area. This makes optimal use of manure nutrients difficult and results in restrained farm economy and a risk for emissions into the environ- ment. The challenge is especially profound in Finnish pig production. The farms need new, cost- efficient solutions for managing the surplus of manure phosphorus. Manure nitrogen is usually need- ed in farms’ own plant production. In this study, the feasibility and nutrient separation efficiency of decanter centrifuge was tested with different pig slurries. There was little previous experience of it in Finland. Simultaneously the biological methane production potentials (BMP) of the slurries and the separated fractions were de- termined. The results of the tests were used in assessing the impact of increased centrifuging on farm-scale and regionally as compared to using slurry as such. On farm-scale, a screw press was also considered and the economic and environmental impacts of both separation methods were as- sessed. Regional assessments were made for Vakka-Suomi – a group of municipalities in South-West Fin- land. The manure and manure nutrients produced by the cattle, pigs and poultry in the region were included as the basis for regional manure nutrient balance. The assessment focused on pig produc- tion and the potential impact of centrifuging pig slurry on regional manure nutrient balance. Addi- tional comparisons were made to settling of pig slurry as the separation method. The centralised manure processing unit included was a biogas plant which produces concentrated nutrient products out of digestate. The economic profitability of the biogas plant was assessed for three different con- cepts based on agricultural raw materials and different biogas utilisation options. Finally, rough esti- mates of regional environmental impacts were made. Decanter centrifuge was found an efficient separation method, but its costs were significantly higher than those of screw press or using slurry as such. With increasing farm size, however, the costs decreased. On farm-scale, 30% dry matter content in the solid fraction was difficult to reach without significant increase in costs or decrease in phosphorus separation efficiency. The manure and separated fractions should be delivered to the biogas plant as fresh as possible to minimize loss- es of BMP and nitrogen. Storage of the solid fraction in covered field heaps decreases ammonia emissions, as does quick incorporation after its spreading. Overall it is environmentally important to cover all storages for manure, separated fractions and the end-products from the biogas plant and keep the storage periods as short as possible. Centralised manure processing in biogas plants enables productisation and regional redistribu- tion of manure nutrients, provided the digestate is refined with nutrient recovery and concentration technologies and the emissions in each step are minimised. The plant reaches economic profitability with either the current Finnish feed-in tariff for electricity or via biomethane production for transpor- tation fuel. If the nutrient recovery into transportable products can be achieved with minimised emissions and the products can be distributed to regions needing the nutrients, environmental bene- fits can be achieved. Keywords: biogas, separation, nutrients, centralised, profitability, environmental impacts Luonvarnona- ja biotalouden tutkimus 33/2016 5 Sisällys 1. Tausta ................................................................................................................................ 6 2. Erotusprosessien perusteet ................................................................................................ 7 3. Sian lietelannan linkouskokeet ........................................................................................... 10 3.1. Koejärjestelyt ............................................................................................................................. 10 3.2. Tulokset ...................................................................................................................................... 11 3.2.1. Massa-, typpi- ja fosforitaseet ................................................................................................. 11 3.2.2. Kalium, hivenravinteet ja haitalliset metallit .......................................................................... 13 3.2.3. Metaanintuottopotentiaali ..................................................................................................... 14 4. Separoinnin kannattavuus ja ympäristövaikutukset sikatilalla ............................................ 18 4.1. Separoinnin kannattavuus esimerkkitilalla ................................................................................ 18 4.1.1. Tila 1: Sian lietelantaa 3 000 m3/vuosi .................................................................................... 22 4.1.2. Tila 2: sian lietelantaa 6 000 m3/vuosi .................................................................................... 24 4.2. Separoinnin ympäristövaikutukset esimerkkitilalla ................................................................... 27 4.2.1. Menetelmät ............................................................................................................................ 27 4.2.2. Tulokset ja tulosten tarkastelu ................................................................................................ 31 5. Lantafosforin uudelleenjako keskitetyn biokaasulaitoksen kautta Vakka-Suomessa ........... 35 5.1. Vakka-Suomen lanta- ja ravinnemäärät .................................................................................... 35 5.2. Keskitetty lannankäsittelykonsepti ja laskentaskenaariot ......................................................... 36 5.3. Ravinteiden siirtyminen ja energiapotentiaali ........................................................................... 38 5.4. Keskitetyn käsittelyn taloudellinen kannattavuus ..................................................................... 42 5.4.1. Lähtötiedot .............................................................................................................................. 42 5.4.2. Kannattavuuslaskennan tulokset ............................................................................................ 43 6. Tulosten tarkastelu ja alueelliset vaikutukset ..................................................................... 47 6.1. Tilakohtaiset tarkastelut ............................................................................................................ 47 6.2. Käsittely keskitetyssä biokaasulaitoksessa ................................................................................ 47 6.3. Alueellisen ravinnekierron edistämisen mahdollisuudet .......................................................... 48 7. Johtopäätökset ja jatkotutkimustarpeet ............................................................................. 50 7.1. Johtopäätökset .......................................................................................................................... 50 7.2. Jatkotutkimustarpeet ................................................................................................................. 51 Luonvarnona- ja biotalouden tutkimus 33/2016 6 1. Tausta Kotieläintiloilla lannan hyödyntämisen haasteena on yleensä ylimäärä fosforia suhteessa typpeen, kasvien tarpeisiin ja levityspinta-aloihin. Tällöin lannan ravinteita ei pystytä hyödyntämään kasvintuo- tannossa optimaalisesti, mikä rasittaa tilan taloutta ja aiheuttaa haitallisia ympäristövaikutuksia. Haaste korostuu etenkin sikataloudessa, jonka viljelykasvina on pääosin ohra. Ohran ravinteiden tar- ve on karjaloudessa yleisemmin viljeltyä nurmea vähäisempää. Keskittyneillä sikatalousalueilla, kuten Vakka-Suomessa, nurmea ei välttämättä ole viljelykierrossa juuri lainkaan, koska sille ei ole käyttäjiä. Vakka-Suomen peltojen fosforiluvut ovat korkeahkot ja alueella on myös intensiivistä kananmunan tuotantoa, mikä lisää alueen lantaravinteiden määrää. Lannan kuljetus- ja levityspinta-alan tarpeet ovatkin alueella kasvaneet ja alkavat paikoin käydä taloudellisesti kestämättömiksi. Tilojen kannalta olisi tärkeää löytää uusia ja kustannustehokkaita hyödyntämisreittejä ylimääräiselle fosforille. Käy- tännössä vaihtoehdot ovat joko lannan luovutus toiselle tilalle tai toimitus keskitettyyn käsittelylai- tokseen. Molemmissa tapauksissa optimaalisinta olisi jakaa nimenomaan fosforia pois tilalta, koska typpi tarvitaan yleensä oman tilan kasvintuotantoon. Tilatasolla fosforia voidaan erottaa lietelannasta mm. laskeuttamalla ja erilaisilla mekaanisilla menetelmillä (separointi, jakeistaminen), kuten ruuvipuristimella tai lingolla. Fosforia erotetaan täl- löin nimenomaan kuivajakeeseen, joka on kannattavammin kuljetettavissa tilalta pois. Linkoa pide- tään separointilaitteista tehokkaimpana ravinteiden erottelijana. Sian lietelannan linkouksesta ei kuitenkaan ole juuri kokemusta Suomessa. Keskitetty lannan prosessointi koostuu tilatason toimenpiteistä ja keskitetystä käsittelylaitokses- ta. Käsittelylaitos voi käyttää erilaisia prosessointiketjuja, kuten biokaasuprosessia ja erilaisia mädä- tysjäännöksen jatkojalostusprosesseja. Keskitetyllä lannan prosessoinnilla voidaan saavuttaa mitta- kaavaetuja. Keskitetty käsittelylaitos mahdollistaa pitkälle viedyn jatkuvatoimisen ja jatkuvasti valvo- tun prosessointiketjun, jolla lannan ravinteita voidaan jalostaa pidemmälle paremmin kuljetettavaan ja hyödynnettävään muotoon kuin ainakaan toistaiseksi tilamittakaavassa on mahdollista. Kokonai- suuden on kuitenkin oltava taloudellisesti kestävä sekä tilan että käsittelylaitoksen näkökulmasta. Tässä hankkeessa selvitettiin linkouksen soveltuvuutta ja erottelutehoa erilaisten sian lietelanto- jen käsittelyssä. Samalla tutkittiin hivenravinteiden jakaantumista. Lisäksi selvitettiin tuoreena erote- tun lannan eri jakeiden metaanintuottopotentiaalit. Linkotestauksen tuloksia sovellettiin tilatason ja aluetason tarkasteluissa. Tilatasolla tarkasteltiin kahden eri separointimenetelmän, ruuvipuristimen ja dekantterilingon, taloudellista kannattavuutta sekä käsittelyketjujen ympäristövaikutuksia. Alueta- son tarkastelu kiinnitettiin Vakka-Suomeen, jonka sikojen, nautojen ja munituskanojen lantamäärät sekä typpi- ja fosforimäärät selvitettiin alueellisen ravinnetaseen lähtökohdaksi. Aluetasolla keskityt- tiin erityisesti sikatalouteen ja linkousmenetelmien vaikutuksiin aluetason ravinnetaseisiin. Vertailu- na tarkasteltiin tilatason fosforin erottamisessa laskeutusmenetelmää. Keskitettynä käsittelylaitokse- na tarkasteltiin keskitettyä biokaasulaitosta, joka ottaa väkevöitynä talteen mädätysjäännöksen ra- vinteet. Taloudellista kannattavuutta tarkasteltiin kolmella erilaisella maatalouden massoihin perus- tuvalla käsittelykonseptilla. Tarkastelussa huomioitiin erilaiset biokaasun hyödyntämismuodot sekä erilaiset reunaehdot, joilla peruslaskennassa kannattamattomiksi osoittautuneet konseptit voisivat olla kannattavia. Lisäksi arvioitiin aluetason ympäristövaikutuksia tilatason arviointien pohjalta. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 7 2. Erotusprosessien perusteet Lietelantaa ja muita vastaavia materiaaleja voidaan separoida (jakeistaa, erotella) mekaanisten ero- tusmenetelmien avulla. Erottelun peruslähtökohtana on pyrkiä erottamaan kiintoaine erilleen, mutta usein samalla haetaan myös fosforin mahdollisimman tehokasta erotusta. Erotusprosesseja on lukui- sia ja ne voidaan jakaa toimintaperiaatteeltaan kolmeen ryhmään eli eroteltavien komponenttien ominaispainoeroihin perustuviin menetelmiin, partikkelikokoon perustuviin menetelmiin ja haihdu- tus-/kuivausmenetelmiin (Taulukko 1). Taulukko 1. Erotusprosessien toimintaperiaatteet ja menetelmät (Luostarinen ym. 2011). Toimintaperiaate Menetelmä Ominaispainoeroihin perustuvat Laskeutus, linko Partikkelikokoon perustuvat Seula, suotonauha, ruuvikuivain, kalvotek- niikat Termiset Haihdutus, kuivaus Ominaispainon ja partikkelikoon eroihin perustuvissa erotusprosesseissa muodostuneet jakeet, kui- vajae ja nestejae, sisältävät edelleen sekä typpeä että fosforia, mutta ravinnesuhteet ovat muuttu- neet. Kuivajakeessa on fosforia suhteessa kasveille käyttökelpoiseen typpeen, eli liukoiseen typpeen, selvästi enemmän kuin lietelannassa. Nestejakeessa taas suurin osa typestä on liukoisessa muodossa ja fosforia on vähäisempiä määriä. Yleisimmin mekaanisessa erottelussa käytetään ruuvipuristinta, suotonauhakuivainta tai linkoa. Menetelmien kuiva-aineen ja ravinteiden erotteluteho on kuitenkin hyvin erilainen. Myös laskeutta- mista voidaan jossain tapauksessa hyödyntää, jos eroteltavan materiaalin kuiva-ainepitoisuus on riittävän alhainen. Lannan separointiin termiset menetelmät ovat yleensä liian kalliita tai muutoin teknisesti soveltumattomia toisaalta lannan kiintoainepitoisuuden ja toisaalta taas kosteuspitoisuu- den vuoksi. Termisiä menetelmiä, kuten haihdutusta, voidaan kuitenkin hyödyntää keskitetyssä käsit- telyssä, kuten keskitetyllä biokaasulaitoksella mädätysjäännöksestä erotetun nestejakeen jatkokäsit- telyssä. Erotustehoon voidaan vaikuttaa kemikaalein, ja yleisesti käytetäänkin polymeerejä (polyelektro- lyyttejä), etenkin suotonauha- ja linkokuivauksessa. Nykyisin käytössä olevat polymeerit ovat pää- sääntöisesti pitkäkejuisia, vesiliukoisia, synteettisiä orgaanisia kemikaaleja, joilla on suuri molekyyli- paino. Yleisin polymeeri on polyakryyliamidi. Polymeerit jaotellaan varauksen mukaan kationisiin, anionisiin ja varauksettomiin. Lisäksi jaottelua tehdään molekyypainon ja joskus myös muodon (haa- roittunut, haaroittumaton) mukaan. Polymeerien tehtävänä on muuttaa erikokoisten partikkelien varauksia siten, että mahdollistetaan partikkelien yhdistyminen (flokkautuminen) isommiksi partikke- leiksi, jotka erottuvat paremmin. Polymeerien tarkempia rakennekaavoja ei yleensä luovuteta julki- suuteen. Yleistäen kationisia polymeerejä käytetään mekaanisten ja biologisten prosessien yhteydes- sä ja anionisia kemiallisen lietteen käsittelyn yhteydessä. Ruuvipuristimella saadaan useimmiten tuotettua hyvinkin kuivaa kuivajaetta riippuen käytetystä seulakoosta ja puristusvoimasta. Laite kuitenkin puristaa helposti hienojakoista ainetta seulan läpi nestejakeeseen, jolloin ravinteiden erotteluteho jää massataseena tarkasteltuna alhaiseksi. Suotonauhan toiminta riippuu erityisesti veden ja kiintoaineen erottuvuusominaisuuksista. Yleensä sillä ei ylletä yhtä kuivaan kuivajakeeseen kuin lingolla tai ruuvipuristimella. Kuivajakeen saaminen kasalla pysyvään muotoon voi olla haastavaa. Suotonauhoihin on saatavilla erilaisia viira- kankaita, joiden valinnalla laitteen toimintaa voi optimoida. Suotonauha on melko tilaa vievä ja tekni- sesti haastava ratkaisu, eikä niitä tilamittakaavassa juurikaan hyödynnetä. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 8 Tehokkaimpana menetelmänä, erityisesti ravinteiden erotuksen näkökulmasta, on pidetty lin- koa. Lingot ovat yleisesti käytössä isommilla biokaasulaitoksilla (Kuva 1) ja jätevedenpuhdistamoilla, mutta lietelannan linkoamisesta on niukalti kotimaista kokemusta. Linko toimii useimmiten myös sellaisissa tapauksissa, joissa käsiteltävä materiaali on hyvin hienojakoista eikä enää juurikaan sisällä mitään kuituja, toisin kuin ruuvipuristin. Linko vie myös vähemmän tilaa kuin suotonauha. Kuva 1. Vehmaan biokaasulaitoksella mädätysjäännöksen erottelussa käytetään linkoa (Noxon DC20). Kuvan mukaisten linkojen kapasiteetti on 800 kg kuiva-ainetta/tunti. Linkoamisessa eli sentrifugoinnissa hiukkasiin kohdistetaan pyörivän rummun aiheuttama keskipa- koisvoima. Pyörintänopeutta kasvattamalla voidaan saavuttaa 1000–4000-kertainen kiihtyvyys ver- rattuna maan vetovoimaan. Useimmiten lietteisiin lisätään polymeeriä ennen linkoamista veden erottamisen tehostamiseksi. Yleisimmin käytössä ovat dekantterilingot (Kuvat 1 ja 2), joissa käsiteltä- vä liete pumpataan pyörivän rummun sisään. Pyöritys ajaa ominaispainoltaan muita raskaammat hiukkaset rummun ulkoreunalle. Rummun sisällä on laakeroitu ruuvi, jonka nopeus poikkeaa hieman rummun nopeudesta. Nopeuseron vuoksi ruuvi siirtää ulkokehälle kertynyttä kiintoainetta kohti rummun kartiomaiseksi muotoiltua kiintoaineen poistopäätä. Rummun vastakkaisessa päässä ovat nestejakeen poistoaukot, jotka sijaitsevat kuivajakeen poistoaukkoja ulommalla kehällä. Dekantterilingon erotteluominaisuuksiin, kapasiteettiin ja energiankulutukseen vaikuttavat lait- teen ominaisuuksien lisäksi käyttösäädöt, kuten pyörimisnopeus, pyörimisnopeuden ero, patolevyjen korkeus, viipymä ja erottelutilavuus. Yleensä tavoitteena on mahdollisimman kirkas nestejae ja mah- dollisimman kuiva, kasalla pysyvä kuivajae. Kaikilla materiaaleilla tämä ei kuitenkaan aina ole edes mahdollista. Apuaineena käytettäviä polymeerivaihtoehtoja on vähintäänkin kymmeniä erilaisia, jotka toimi- vat eri tavoin eri raaka-aineilla ja eri lämpötiloissa. Myös polymeerin syöttökohdalla eli reagointiajalla käsiteltävän lietteen kanssa ennen varsinaista veden erotuskohtaa on merkitystä, ja se vaihtelee eri polymeerien kesken. Liian lyhyt reagointiaika ei mahdollista optimaalista flokkautumista. Vastaavasti liian pitkä reagointiaika voi aiheuttaa lingon tukkeutumista tai flokin hajoamisen jo ennen veden ero- tusvaihetta. Optimaalisen polymeerin löytymiseen saattaa mennä hieman aikaa, mutta polymeeri- toimittajat auttavat toiminnanharjoittajia tämän haasteen ratkaisemisessa. Käytännössä käsiteltäväl- le materiaalille pyritään löytämään tavoitteeseen nähden mahdollisimman hyvä kompromissi kaikista säädöistä ja polymeereistä. Lietelantaa voidaan separoida myös laskeuttamalla fosforipitoisempi kiintoaine lietesäiliön poh- jalle ja hyödyntämällä levityksessä ensin erottunut, typpifosforisuhteeltaan edullisempi pintaneste (ei sekoitusta). Laskeutunut fosforipitoisempi lanta hyödynnetään lopuksi fosforia enemmän sallivilla peltolohkoilla. Menetelmä on yleisesti käytössä hieman eri tavoin sovellettuna erityisesti sikatiloilla, joiden lietelanta on helposti laskeutuvaa. Mikäli tilalla on useita lietesäiliöitä, voidaan niitä hyödyntää sarjassa. Lietelanta johdetaan yhteen säiliöön, josta pintaneste johdetaan seuraavaan säiliöön jne. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 9 Keskitetyssä lannankäsittelyssä laskeutettu pohjalanta täytyisi kuitenkin optimitilanteessa saada lai- toskäsittelyyn jatkuvatoimisemmin ympäri vuoden, mikä edellyttää tähän soveltuvan teknologian kehittämistä. Kuva 2. Dekantterilingon (DC10) läpileikkauskuva (Kuva: Noxonin arkisto). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 10 3. Sian lietelannan linkouskokeet Linkouskokeiden päätavoitteena oli saada käytännön tietoa lingon soveltuvuudesta erilaisten sian lietelantojen käsittelyyn sekä kuiva-aineen että ravinteiden erotuksen näkökulmasta. Sian lietelannan linkousta testattiin ensin eri kokoluokan laitteistoilla käytännön mittakaavassa (liikuteltava konttirat- kaisu, Turun biokaasulaitoksen uusi linko). Koeajoissa oli varsin paljon teknisiä haasteita, mutta nii- den perusteella kävi selväksi, että sian lietelannan linkoaminen ilman polymeeriä on hyvin haasteel- lista, ellei jopa mahdotonta. Koska tavoitteena oli kuitenkin saada luotettavaa tietoa ravinteiden erottuvuudesta massataseiden tasolla, toteutettiin kolmas koeajo kolmella erilaisella lietelannalla pilot-mittakaavan lingolla. 3.1. Koejärjestelyt Koeajoissa tutkittiin kolmen erilaisen sian lietelannan käyttäytymistä linkouksessa. Lannat olivat pe- räisin välikasvattamosta ja kahdesta lihasikalasta, ja niiden kuiva-ainepitoisuudet (TS) vaihtelivat 2,7– 10,1 % (Taulukko 2). Yhtä lannoista testattiin yhden päivän ajan. Lannat otettiin tuoreina suoraan eläinsuojista ja kuljetettiin Vehmaan biokaasulaitokselle, jossa kuorma purettiin välivarastona toimi- vaan konttiin (Kuva 3). Kontissa oli jatkuva sekoitus laskeutumisen estämiseksi ja lannan pitämiseksi tasalaatuisena koeajon ajan. Taulukko 2. Linkokoeajoissa tutkittujen sian lietelantojen kuiva-aineen ja orgaanisen aineen sekä pääravintei- den pitoisuudet (tulokset tuorepainona; lisää analyysituloksia taulukossa 5). TS (%) VS (%) Nkok (kg/t) Nliuk (kg/t) Pkok (kg/t) Pliuk (kg/t) K (kg/t) Lanta 1: Välikasvattamo 10,1 8,3 5,8 3,6 1,6 0,21 3,9 Lanta 2: Lihasikala 6,9 6,4 4,3 2,6 1,4 0,16 2,7 Lanta 3: Lihasikala 2,7 1,9 3,7 2,5 0,5 0,34 1,1 TS=kuiva-aine, VS=orgaaninen aine, Nkok=kokonaistyppi, Nliuk=vesiliukoinen typpi, Pkok=kokonaisfosfori, Pliuk=vesiliukoinen fosfori, K=kalium Linkouksen apuaineena käytettiin kahta nestemäistä polymeeriä (Flopam EM 640 CT ja Flopam EM 840 CT) polymeeritoimittajan esikokeiden perusteella. Nestemäiset polymeerit ovat jauhemaisia kalliimpia, mutta esikokeissa toimivat jauhemaisia paremmin. Koeajossa nestemäiset polymeerit laimennettiin varastoliuoksesta (40 %) syöttöliuokseksi (0,1 %) ennen käyttöä. Polymeeriannokset laskettiin kiloina kuivaa polymeeriä (100 %). Koeajossa säädettyjä parametreja olivat: lannan syöttömäärä, polymeeri, polymeeriannos, po- lymeerin syöttöpaikka (vaikutusaika), lingon kierrosnopeus ja lingon patolevyjen korkeus. Varsinainen linkokoeajo ostettiin alihankintana VTT:ltä. Koeajossa käytettiinn liikuteltavaa linkoa (Vestfalia UCD 205; kapasiteetti 0–4 m3/h, g-arvo max. 3400 ja kierrosnopeus max. 3 000 rpm). Koeajon lähtökohtana oli saada aikaan mahdollisimman kirkas nestejae siten, että erottuva kui- vajae pysyi kasalla. Linkouksen aikana optimaalisia säätöjä (lingon säädöt, polymeerin syöttö) haettiin silmämääräisesti kuiva- ja nestejakeen ominaisuuksia arvioimalla (kuivajakeen läjitysominaisuudet, nestejakeen sameus; Kuva 3). Silmämääräisen arvioinnin perusteella valittiin parhaat näytepisteet, joista mitattiin virtaamat (lantavirtaama, neste- ja kuivajaevirtaama) sekä otettiin näytteet kaikista jakeista tarkempia analyysejä varten. Valittujen näytepisteiden näytteiden kuiva-ainepitoisuudet mitattiin myös paikanpäällä pikakuiva-aineanalysaattorilla, mutta tässä raportoinnissa käytetään standardimenetelmin analysoituja tuloksia (Eurofins Viljavuuspalvelu). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 11 Kuva 3. Koeajolinko (yläkuvat), nestejakeen sameuden arviointia eri polymeeriannoksilla (vasen alakulma) ja lannan välivarastokontti Vehmaan biokaasulaitoksella (oikea alakulma). 3.2. Tulokset Näytepisteitä oli tutkistusta lietelannasta riippuen kolmesta viiteen. Tulosten tarkastelussa huomioi- tiin 2–4 parhaimman näytepisteen tulokset jokaista tutkittua lantaa kohden. 3.2.1. Massa-, typpi- ja fosforitaseet Lannoilla 1 ja 2 nestejaetta muodostui 75–87 % ja lannalla 3 vastaavasti 93–96 % lingon syöttövir- taamasta (lanta+polymeeriliuos). Polymeerin kulutus oli alhaisimman kuiva-ainepitoisuuden lannalla (lanta 3, TS 2,7 %) selvästi suurempaa kuin kuiva-ainepitoisuuksiltaan 10,1 %:n ja 6,4 %:n lannoilla 1 ja 2 (Taulukko 3). Lanta 2 oli kaikkein helpoin lingottava. Tuloksissa ei ollut merkittäviä eroja eri asetusten ja poly- meerien välillä. Lannalla 1 linkoaminen saatiin myös onnistumaan hyvin. Parhaimmillaan nestejakeen fosforipitoisuudeksi jäi vain 0,05 kg/t (Taulukko 4) ja Nkok:Pkok-suhde oli 40–50 (raakalietteissä 1,7– 3,6; Taulukko 2). Tällöin myös kuivajakeet olivat varsin kuivia (TS 28 %; Taulukko 4). Alhaisimman kuiva-ainepitoisuuden lanta 3 (TS 2,7 %) oli haastava lingottava. Tämänkin lannan kiintoaineen ja ravinteiden erottuvuus oli saatavissa lähes vastaavalle tasolle kuin korkeamman kui- va-aineen lannoilla, mutta polymeeriä kului paljon. Syöttövirtaama lingolle oli selvästi alkuperäistä lantavirtaamaa suurempi, jolloin linkouksessa muodostuvan nestejakeen määrä nousi jopa kolmin- kertaiseksi alkuperäiseen lantamäärään verrattuna (Taulukko 3). Toisaalta, jos jakeiden laatutavoit- teista hiukan tingittiin, niin melko hyvä linkoustulos saavutettiin kohtuullisella polymeerin kulutuksel- la. Tällöin nestejaetta muodostui 1,6-kertainen määrä verrattuna alkuperäiseen lantamäärään (Tau- lukko 4, Lanta 3B). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 12 Taulukko 3. Linkokoeajon tulokset testatuilla lannoilla näytepisteiden keskiarvona tai vaihteluvälinä. Lanta 1 Lanta 2 Lanta 3 TS (%) 10,1 6,4 2,7 Lantavirtaama (m3/h) 1–2 1–2 1–2 Kierrosnopeus (rpm) 2000–3000 2000–3000 3000 Patolevyjen asento keski matala – keski matala – keski Polymeeriannos1 (l/t-FM) 400–900 500–600 700–2000 Polymeerin kulutus2 (kg/t-TS) 4,8–7,9 8,0–9,4 25–73 Nestejae (% virtaamasta) 75–77 79–87 93–96 Nestejae: -TS (%) -Nkok (kg/t) -N vesiliukoinen (kg/t) -Pkok (kg/t) -P vesiliukoinen (kg/t) 0,9 2,6 1,9 0,06 0,03 0,9 2,0 1,6 0,06 0,03 0,6 1,2 0,8 0,1 0,08 Kuivajae: -TS (%) -Nkok (kg/t) -N vesiliukoinen (kg/t) -Pkok (kg/t) -P vesiliukoinen (kg/t) 23 7,4 2,3 3,2 0,3 25 10,9 2,0 5,8 0,4 22 10,2 2,3 3,6 0,7 Nestejakeen määrä suhteessa alkuperäiseen lantamäärään 1,1–1,5 1,3–1,4 1,6–2,9 1 Polymeeriannos käyttövahvuudessa 0,1 %; 2 Polymeerin kulutus 100 %:na lannan kuiva-ainekiloa kohden Taulukko 4. Linkokoeajojen parhaat tulokset testatuilla lannoilla. Lanta 1 Lanta 2 Lanta 3A Lanta 3B TS (%) 10,1 6,4 2,7 2,7 Lantavirtaama (m3/h) 1 2 1 2 Kierrosnopeus (rpm) 2000 3000 3000 3000 Patolevyjen asento keski matala keski matala Polymeeriannos1 (l/t-FM) ja käytet- ty polymeeri 400 EM 640 500 EM 840 2000 EM 640 700 EM 840 Polymeerin kulutus2 (kg/t-TS) 4,8 8,0 73 25 Nestejae (% virtaamasta) 75 87 96 94 Nestejae: -TS (%) -Nkok (kg/t) -N vesiliukoinen (kg/t) -Pkok (kg/t) -P vesiliukoinen (kg/t) 0,9 2,5 2,0 0,05 0,04 0,8 2,0 1,6 0,05 0,03 0,5 0,85 <0,5 0,08 0,06 0,7 1,3 1,0 0,11 0,10 Kuivajae: -TS (%) -Nkok (kg/t) -N vesiliukoinen (kg/t) -Pkok (kg/t) -P vesiliukoinen (kg/t) 28 9,8 2,6 3,8 0,4 28 12,0 1,7 6,8 0,4 25 13,0 2,2 4,9 0,3 21 12,0 2,3 4,4 0,4 Nestejakeen määrä suhteessa alku- peräiseen lantamäärään 1,1 1,3 2,9 1,6 1 Polymeeriannos käyttövahvuudessa 0,1 %; 2 Polymeerin kulutus 100 %:na lannan kuiva-ainekiloa kohden Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 13 Lannan kuiva-ainepitoisuus vaikutti fosforin erotustehoon myös massataseina tarkasteltaessa. Korke- amman TS-pitoisuuden lannoilla kuivajaetta muodostui 13–25 % lingon kokonaisvirtaamasta sisältä- en 93–96 % kokonaisfosforista (Kuva 4). Nestejakeeseen jäi pienen fosforimäärän lisäksi 44–53 % kokonaistypestä, josta vesiliukoista typpeä oli 70–80 %. Nkok:Pkok-suhde muuttui lietelannan 3,1– 4,6:sta nestejakeen 28–55:een. Alhaisimman TS-pitoisuuden lannan kokonaisfosforista keskimäärin 70 % erottui kuivajakeeseen. Nkok:Pkok-suhde muuttui siten myös selvästi vähemmän (7,4:stä 8,5– 14:ään) kuin korkeamma kuiva-aineen lannoilla. Kuva 4. Sian lietelantojen 1-3 linkouksen massatase massan, kuiva-aineen, typen ja fosforin jakautumisesta neste- ja kuivajakeisiin. Liukoisen fosforin osuus kokonaisfosforista vaihteli tutkittujen lietelantojen välillä. Korkeamman kui- va-ainepitoisuuden lannoilla 1 ja 2 vesiliukoisen fosforin osuus oli 11–13 %, kun taas lietelannassa 3 vesiliukoista oli 68 % kokonaisfosforista. Lannan 3 nestejakeen fosforipitoisuus jäi myös lingotessa hiukan muita lantoja korkeammalle tasolle. Tulosten perusteella voidaan todeta, että polymeerin kulutus kasvaa kuiva-ainepitoisuuden alen- tuessa, mikä lisää nestejakeen määrää. Lisävarastotarve voi olla varsin suuri ja aiheuttaa siten merkit- täviä lisäkustannuksia tilalle. Taloudellista kannattavuutta tarkastellaan tarkemmin luvussa 4. 3.2.2. Kalium, hivenravinteet ja haitalliset metallit Linkokoeajojen näytteistä analysoitiin pääravinteista myös kalium ja hivenravinteista rikki, mangaani ja boori sekä haitalliset metallit (Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, As, Hg ja Pb). Kaliumin havaittiin jakaantuvan pi- toisuutena tarkasteltuna melko tasan kuiva- ja nestejakeiden välillä (Taulukko 5). Massataseen kes- kiarvona kuitenkin 88 % kaliumista päätyi nestejakeeseen. Kaliumin jakaantuminen tutkituilla liete- lannoilla vastasi massan jakaantumista eri jakeisiin. Muiden analysoitujen hivenravinteiden havaittiin päätyvän enemmän kuivajakeeseen, koska niiden pitoisuudet ovat nestejakeessa alemmat kuin liete- lannassa. Täsmällisemmän massatasetarkastelun tekeminen ei aineistosta onnistu, koska useat pitoi- suudet ovat hyvin lähellä alimpia määritysrajoja tai sen alle, jolloin laskennan virhemarginaali kasvaa suureksi. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 14 Taulukko 5. Linkokoeajossa testattujen lantojen, kuiva- ja nestejakeiden kaliumin, hivenravinteiden ja haitallis- ten metallien pitoisuudet sekä tuorepainoa että kuiva-ainetta kohden. K kg/tFM g/kgTS S kg/tFM g/kgTS Mn g/tFM g/kgTS B g/tFM mg/kgTS Cd g/t-FM mg/kgTS Cr g/t-FM mg/kgTS Cu g/tFM mg/kgTS Ni g/tFM mg/kgTS Zn g/tFM mg/kgTS Lanta 1: Välikas- vattamo 3,9 38 0,6 6,0 20 0,2 3,8 38 0,02 0,21 0,85 8,4 12,7 125 0,85 8,1 61 600 Lanta 1/ kuivajae 1,3 5,6 1,1 4,5 49 0,2 6,1 26 0,04 0,17 2,8 11,5 30 130 2,2 9,2 125 545 Lanta 1/ nestejae 1,4 160 0,10 6,9 <10 0,05 0,65 74 <0,1 <0,12 <3 <3 0,1-<1,5 9,6 0,10 5,2 0,35 43 Lanta 2: Liha- sikala 2,7 42 0,4 6,2 <10 0,3 2,6 41 0,02 0,33 <0,2 <3 7,4 120 0,5 7,2 37 570 Lanta 2/ kuivajae 1,4 5,8 1,3 5,2 100 0,4 7,0 27 0,10 0,4 1,1 4,4 40 157 2,2 8,7 190 740 Lanta 2/ nestejae 1,4 160 0,10 7,0 <10 0,10 2,8 76 <0,1 <0,1 0,20 5,7 <1,5 4,0 0,13 12 0,10 13 Lanta 3: Liha- sikala 1,1 40 0,2 8,1 <10 0,3 1,3 48 0,01 0,26 0,2 7,5 5,4 200 0,3 9,6 16 600 Lanta 3/ kuivajae 0,73 3,8 1,3 7,4 100 0,4 5,5 31 0,073 0,41 3,8 20 64 355 3,3 18 187 1025 Lanta 3/ nestejae 0,68 107 0,10 13 <10 0,2 0,60 99 <0,1 0,22 <3 <3 0,30 45 0,10 7,2 0,75 122 K=kalium, S=rikki, Mn=mangaani, B=boori, Cd=kadmium, Cr=kromi, Cu=kupari, Ni=nikkeli, Zn=sinkki Arseenin (As), elohopean (Hg) ja lyijyn (Pb) pitoisuudet olivat alle määritysrajojen. 3.2.3. Metaanintuottopotentiaali Metaanintuottopotentiaali (BMP) määritettiin yhteensä 14 linkokeajon näytteelle. Näistä kolme oli alkuperäisiä sian lietelantoja ja loput niistä separoituja neste- ja kuivajakeita. Kokeessa olleet materi- aalit ja niistä määritettyjen kuiva-aineen (TS) ja orgaanisen kuiva-aineen (VS) pitoisuudet on esitetty taulukossa 6. TS- ja VS-määritykset tehtiin standardin SFS 3008 mukaisesti. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 15 Taulukko 6. Näytteiden TS- ja VS-pitoisuudet tuorepainoa kohti. Näytteen nimi TS (g/kg) VS (g/kg) Lanta 1 7,37 58,06 Lanta 1: piste 2, neste 0,75 2,36 Lanta 1: piste 2, kuiva 24,07 205,82 Lanta 1: piste 3, neste 1,14 4,95 Lanta 1: piste 3, kuiva 28,78 246,09 Lanta 2 5,34 39,16 Lanta 2: piste 1, kuiva 16,04 132,62 Lanta 2: piste 3, neste 0,82 3,25 Lanta 2: piste 3, kuiva 26,54 219,86 Lanta 3 3,56 24,42 Lanta 3: piste 1, neste 0,56 3,99 Lanta 3: piste 1, kuiva 21,88 183,22 Lanta 3: piste 4, neste 0,602 3,95 Lanta 3: piste 4, kuiva 21,41 182,95 Metaanipotentiaalikoe suoritettiin kolmena rinnakkaisena käsittelynä. Koe toteutettiin 500 ml lasi- pulloissa, joihin kaikkiin lisättiin mikrobiymppiä. Lietelannoille ja kuivajakeille näytteen ja ympin VS/VS -suhde kokeessa oli 0,75. Nestejakeille näytteen ja ympin VS/VS –suhde oli 0,15 (poislukien yksi näyte, jonka TS ja VS määritykset tehtiin myöhemmin). Näytemäärä mitoitettiin siten, että lisä- tyssä näytemäärässä oli lietelannoilla ja kuivajakeilla keskenään sama määrä orgaanista kuiva- ainetta. Samoin nestenäytteillä oli keskenään sama määrä orgaanista kuiva-ainetta. Pullot täytettiin ionivaihdetulla vedellä 400 ml nestetilavuuteen, paitsi yhden nestenäytteen kohdalla tilavuus oli jo näytteen myötä suurempi, 433 ml. Koe toteutettiin 37±1 °C:ssa ja kokeen kokonaiskesto oli 31 vuorokautta. Ymppinä käytettiin täy- den mittakaavan biokaasulaitoksen reaktorilietettä (Envor Biotech Oy, Forssa). Pulloihin lisättiin pH:n puskuroimiseksi natriumbikarbonaattia (NaHCO3) annostuksella 3 g/l. Näyteseosten pH:t olivat ennen koetta tasolla 7,5–7,9, eikä pH:n nostoa tarvittu. Pullot suljettiin kaasutiiviisti korkeilla, joihin kiinnittyy kaasuletkut. Pulloissa muodostuva biokaa- su johdettiin letkuilla CO2-sitomisyksikköön, jossa biokaasun sisältämä hiilidioksidi reagoi natrium- hydroksidin kanssa. Jäljelle jäävä metaani johdettiin edelleen kaasun tilavuusmittaukseen, joka pe- rustuu nesteensyrjäytykseen. Ennen kokeen alkua pullojen kaasutila ja letkulinjat huuhdeltiin hiilidi- oksidilla, jotta olosuhteet saatiin hapettomiksi. Tulokset Lietelantojen metaanintuottopotentiaali orgaanista ainetta kohden vaihteli välillä 384–643 m3CH4/t- VS (Taulukko 7) ollen korkein alhaisimman kuiva-ainepitoisuuden lannalla 3 ja alhaisin korkeimman kuiva-ainepitoisuuden lannalla 1. Tuorepainoa (FM) kohden tulos oli päinvastainen metaanintuotto- potentiaalien ollessa välillä 15,7–22,3 m3CH4/t-FM. Tuorepainoa kohti kuivajakeet tuottivat odotetusti eniten metaania (37–62 m3CH4/t-FM) ja nes- teet vähiten (2,7–5,4 m3CH4/t-FM; Taulukko 7). Kuiva-ainetta ja orgaanista kuiva-ainetta kohti tilanne oli luonnollisesti päinvastainen. Nestejakeiden VS-kohtaiset metaanintuotot ovat erittäin korkeita, koska nestejakeessa on paljon liuennutta orgaanista ainetta, mikä ei näy VS-analyysissä. Nestejakeille kuvaavampi analyysi olisikin kemiallisen hapenkulutuksen (COD) määritys ja metaanintuoton suh- teuttaminen COD:n määrään. Kaikki näytteet hajosivat varsin nopeasti (Kuva 5), ts. 20 päivän viipy- män jälkeen 94–100 % kokonaismetaanintuotosta oli jo saavutettu. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 16 Taulukko 7. Tutkittujen näytteiden metaanintuottopotentiaalit tuorepainoa, kuiva-ainetta ja orgaanista kuiva- ainetta kohden (tulokset NTP, lämpötila 0 °C = 273,15 K, paine 1 atm). Mikrobiympin vaikutus on vähennetty. Metaanintuottopotentiaalit (m3 CH4/t-FM) (m3 CH4/t-TS) (m3CH4/t-VS) keskihajonta Lanta 1 22,3 302 384 0,88 % N = 3 Lanta 1: piste 2, neste 4,0 540 1715 3,42 % N = 2 Lanta 1: piste 2, kuiva 41,1 171 200 2,61 % N = 3 Lanta 1: piste 3, neste 5,4 471 1085 0,89 % N = 3 Lanta 1: piste 3, kuiva 42,7 148 174 4,89 % N = 2 Lanta 2 18,3 342 466 1,67 % N = 3 Lanta 2: piste 1, kuiva 37,3 233 281 0,45 % N = 3 Lanta 2: piste 3, neste 4,6 558 1407 4,19 % N = 3 Lanta 2: piste 3, kuiva 57,3 216 261 0,58 % N = 3 Lanta 3 15,7 441 643 0,26 % N = 3 Lanta 3: piste 1, neste 2,7 475 667 3,22 % N = 3 Lanta 3: piste 1, kuiva 61,7 282 337 5,24 % N = 2 Lanta 3: piste 4, neste 4,5 743 1132 8,62 % N = 3 Lanta 3: piste 4, kuiva 58,8 275 322 1,17 % N = 3 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 17 Kuva 5. Metaanintuottopotentiaalikuvaajat tuorepainoa kohden lanta-/jaekohtaisesti. Mikrobiympin vaikutus on vähennetty. Lietelannoista erotettujen kuivajakeiden metaanintuottopotentiaalit tuorepainoa kohden olivat sel- västi korkeammat kuin lietelantojen, mikä parantaa sen kuljetettavuutta mahdollisen biokaasu- hyödyntämisen energiatehokkuuden näkökulmasta. Huomattavaa on myös, että kokeessa käytetyn tuoreena eläinsuojasta kerätys lannan ja siten siitä erotetun kuivajakeiden metaanintuottopotentiaa- lit orgaanista ainesta kohden olivat selvästi korkeammat kuin usein erilaisissa laskennoissa keskiar- vona käytetyt luvut, jotka on usein määritetty varastoidusta lannasta (lietelanta kokeessa 384–643 m3CH4/t-VS vs. kirjallisuudessa ~300 m3CH4/t-VS, kuivajae kokeessa 174–337 m3CH4/t-VS vs. kirjalli- suudessa ~200 m3CH4/t-VS). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 18 4. Separoinnin kannattavuus ja ympäristövaikutukset si- katilalla 4.1. Separoinnin kannattavuus esimerkkitilalla Separointitarkastelua varten luotiin kaksi kuvitteellista esimerkkiä sikatiloista, jotka sijaitsevat koti- eläintuotannon ja siten lannan keskittymässä: Tila 1. Lihasikala: 1500 sikapaikkaa 3000 m3/a lantaa 100 ha omaa peltoa Tila 2. Lihasikala: 3000 sikapaikkaa 6000 m3/a lantaa 100 ha omaa peltoa Tila 1 voi levittää lietelanta omille pelloilleen ilman, että EU:n nitraattidirektiivin ja sen kansallisen asetuksen (1250/2015) mukaista typpirajaa (170 kg/ha) ylitetään. Ympäristökorvausjärjestelmässä (Maaseutuvirasto 2015) mukana oleminen (fosforiraja <15 kg/ha) vaatii kuitenkin, että noin puolet lannasta luovutetaan joko naapuritilalle tai läheiseen biokaasulaitokseen. Tilan 2 tuotanto on kaksin- kertainen. Tällöin lietelantaa täytyy joka tapauksessa kuljettaa tilalta pois, koska omat pellot eivät riitä levitykseen edes nitraattidirektiivin ehtojen täyttymiseksi. Lietelannan separointi neste- ja kuivajakeeseen tuo tiloille mahdollista hyötyä erityisesti kulje- tus- ja levityskustannuksissa. Separoinnin kustannuksia ja hyötyjä tiloille selvitettiin kummassakin tarkastellussa vaihtoehdossa arvioimalla erilaisten lannankäsittelyn ratkaisujen kannattavuutta. Vaih- toehdoissa tilan lietelantaa joko ei separoida tai se separoidaan ruuvipuristimella tai dekantterilingol- la (Taulukko 8). Lähtötilanteeksi valittiin lannankäsittely A, jossa tila jättäytyy ympäristökorvausjärjes- telmän ulkopuolelle. Muissa lannankäsittelyissä (B – E) tila on ympäristökorvausjärjestelmässä muka- na. Taulukko 8. Esimerkkitilojen vaihtoehtoiset tavat lietelannan käsittelyyn. Tila 1: 1A Ei separointia, ei ympäristö- korvausta. Lietelannan levitys omille pelloille. 1B Ei separointia, ympäristökor- vaus. Lietelannan levitys omille ja naapurin pelloille. 1C Ruuvipuristin. Nestejakeen levitys omille ja naapurin pelloille, kuivaja- keen levitys naapurin pelloille. 1D Dekantterilinko. Nestejakeen levitys omille pelloille, kuivajakeen levitys omille ja naapurin pelloille. 1E Urakoitsija (ruuvip.). Nestejakeen levitys omille ja naapurin pelloille, kuivaja- keen kuljetus biokaasulaitok- seen. Tila 2: 2A Ei separointia, ei ympäristö- korvausta. Lietelannan levitys omille ja naapurin pelloille. 2B Ei separointia, ympäristökor- vaus. Lietelannan levitys omille ja naapurin pelloille. 2C Ruuvipuristin. Nestejakeen levitys omille ja naapurin pelloille, kuivaja- keen levitys naapurin pelloille. 2D Dekantterilinko. Nestejakeen levitys omille pelloille, kuivajakeen levitys omille ja naapurin pelloille. 2E Urakoitsija (ruuvip.). Nestejakeen levitys omille ja naapurin pelloille, kuivaja- keen kuljetus biokaasulaitok- seen. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 19 Lietelannalle on kehitetty useita erilaisia separointitekniikoita, joiden kuiva-aineen ja ravinteiden erotuskyky vaihtelevat. Tässä hankkeessa tarkasteltaviksi valittiin ruuvipuristin ja dekantterilinko, koska niillä molemmilla saadaan aikaan kasalla pysyvää kuivajaetta. Ruuvipuristin on tilalle huomat- tavasti edullisempi hankinta, mutta erityisesti fosforin erotusteho kuivajakeeseen ei ole yhtä korkea kuin dekantterilingolla. Dekantterilingon hankintahinta on ruuvipuristimeen verrattuna moninkertai- nen, mutta sillä saavutetaan myös parempi erotusteho (Taulukko 9). Taulukko 9. Sian lietelannan (Taulukot 13 ja 16) ja siitä separoitujen neste- ja kuivajakeiden ominaisuudet. Sekä kuiva- että nestejakeiden typen pitoisuuksissa huomioitiin häviöt varastoinnissa (Taulukko 15). Ruuvipuristin Lietelanta Erottelukerroin1 Kuivajae Nestejae Massa (t) 1,0 6 1,0 1,0 Kuiva-aine (kg/t) 59 26 257 47 Orgaaninen aines (kg/t) 48 26 210 38 N kok (kg/t) 3,7 8 4,0 3,5 N liuk (kg/t) 2,4 4 1,7 2,4 P kok (kg/t) 1,0 14 2,4 0,9 K (kg/t) 1,7 4 1,1 1,7 Dekantterilinko Lietelanta Erottelukerroin2 Kuivajae Nestejae Massa (t) 1,0 15 1,0 1,0 Kuiva-aine (kg/t) 59 82 220 8,4 Orgaaninen aines (kg/t) 48 88 190 4,6 N kok (kg/t) 3,7 48 6,4 1,4 N liuk (kg/t) 2,4 37 2,8 1,1 P kok (kg/t) 1,0 94 4,3 0,05 K (kg/t) 1,7 15 1,1 1,1 1 Luostarinen ym. 2011; 2 Tämän hankkeen tulokset, ks. Taulukko 4 (Lanta 2). Lietelantaa separoitiin tiloilla noin 2 kuukauden välein erissä (Kuva 6) ja lietelantaa varastoitiin täten välivarastoaltaassa vain lyhyesti (keskimäärin 1 kk) ennen separointia. Näin lyhyelle varastoinnille ei huomioitu typpihävikkiä. Typpihävikki laskettiin sen sijaan separoitujen kuiva- ja nestejakeiden varas- toinnille ennen levitystä. Myös pelkälle lietelannalle ilman separointia oletettiin typpihävikiksi 6,2 % kokonaistypestä ja 9,5 % liukoisesta typestä (Taulukko 15). Separoitu nestejae varastoitiin tilalle investoitavassa lietesäiliössä. Separoitua kuivajaetta varas- tointiin aluksi jonkin aikaa tilan olemassa olevassa avoimessa kuivalantalassa, josta se siirrettiin pel- toaumaan varastoitavaksi peitettynä. Vaikka Nitraattiasetuksen (VNA 1250/2015) mukaan aumava- rastoitavan separoidun kuivajakeen kuiva-ainepitoisuuden tulisi olla vähintään 30 % ja laskennassa käytetyn kuivajakeen kuiva-ainepitoisuus jää hieman sen alle (22–26 %), peltovarastointia käytettiin siitä huolimatta (kork. 4 vko separoivalle sikatilalle, naapuritiloille pidempi varastointi). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 20 Kuva 6. Lietelannan ja separoitujen jakeiden varastointi esimerkkitiloilla ja kuivajaetta vastaanottavilla naapuri- tiloilla. Suurimmat säästöt separoinnilla saavutetaan kuljetus- ja levityskustannuksissa. Tilan voi myös olla helpompi järjestää kuivajakeen kuljetus tilan ulkopuolelle, jolloin mahdollisuudet olla mukana ympä- ristökorvausjärjestelmässä paranevat. Pientä säästöä saadaan lisäksi vähentyneestä varastointitilan tarpeesta, jos separointi tehdään ruuvipuristimella. Dekantterilingolla polymeerin käyttö päinvastoin lisää nestejakeelle tarvittavaa varastokapasiteettia. Merkittävä säästö saavutetaan myös lannan ra- vinteiden optimaalisemmalla käytöllä. Muodostuvan nestejakeen N:P-suhde on korkeampi kuin liete- lannalla. Koska lietelannan levitystä rajoittaa fosforin määrä, pystytään nestejaetta käyttämällä levit- tämään peltoon enemmän lantaperäistä typpeä ja saavutetaan säästöjä mineraalityppilannoitteiden käytössä. Kaikkia separoinnin hyötyjä, kuten vähentyneet hajuhaitat ja nestejakeen helpompi käsitel- tävyys, ei kuitenkaan voi mitata suoraan rahassa, vaikka niilläkin saattaa olla vaikutusta investointi- päätöstä tehtäessä. Separoinnin kustannukset muodostuvat separaattorin hankinta- ja ylläpitokustannuksista, työ- ajasta ja sähkönkulutuksesta. Molemmille mallitiloille ja tarkastelluille lannankäsittelyvaihtoehdoille laskettiin separoinnin kustannukset ja hyödyt käyttäen taulukossa 10 esitettyjä lähtöarvoja. Sikala: lietelanta Välivarastoallas (ei katettu) Separointi (2 kk välein) Nestejae (lietesäiliö) Kuivajae (varastointi kuivalantalassa tai pelto- aumassa peitettynä) Syyskuu – huhtikuu (8 kk): Toukokuu – elokuu (4 kk): Varastointi lietelantana keskimäärin 1 kk Varastointi nestejakeena keskimäärin 4 kk Varastointi kuivajakeena keskimäärin 4 kk Sikala: lietelanta Välivarastoallas (ei katettu) Separointi (2 kk välein) Nestejae (lietesäiliö) Kuivajae (varastointi kuivalantalassa tai pelto- aumassa peitettynä) Varastointi lietelantana keskimäärin 1 kk Varastointi nestejakeena keskimäärin 2 kk Varastointi kuivajakeena keskimäärin 2 kk Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 21 Taulukko 10. Kustannuslaskennassa käytettyjä lähtöarvoja. Hinta Yksikkö Lähde Ravinteiden hinnat: N 0,95 €/kg Kasper-fosforilaskuri P 1,95 €/kg Kasper-fosforilaskuri K 0,90 €/kg Kasper-fosforilaskuri Lannan kuljetus ja levitys: Lietelannan sijoituslevitys 2,75 €/m3 Palva 2015 Kuivalannan levitys 2,45 €/m3 Palva 2015 Lannan siirtoajo levityksen yhtey- dessä 0,40 €/m3/km Palva 2015 Omien peltojen keskimääräinen etäisyys tilakeskuksesta (Varsi- nais-Suomi) 2,9 km Hiironen ja Ettanen 2012 Kuljetus, traktori ja perävaunu (15 m3) 57,00 €/h Palva 2015 Traktorin ajonopeus 30 km/h Kuljetus, kuorma-auto (20 m3) 63,00 €/h Palva 2015 Kuorma-auton ajonopeus 50 km/h Kuormaustyö 47,20 €/h Palva 2015 Separointi: Työmenekki, separointi 0,025 h/m3 lietelanta Kässi ym. 2013 Työ 16,30 €/h Palva 2015 Sähkönkulutus, ruuvipuristin 0,173 kWh/m3 Kässi ym. 2013 Sähkönkulutus, dekantterilinko 0,345 kWh/m3 Kässi ym. 2013 Sähkönkulutus, lietepumppu 0,173 kWh/m3 Kässi ym. 2013 Sähkö 0,094 €/kWh www.sahkonhinta.fi Polymeerinkulutus 1,28 l/t tp Tämä hanke Polymeeri 2,60 €/kg Biovakka Suomi Oy, suul- linen tiedonanto Investointikustannuksia: käyttöikä: Ruuvipuristin (kiinteästi asennettu) 23 500 € 12 Kässi ym. 2013 Dekantterilinko 80 000 € 12 Paavola ym. 2015 Huolto ja varaosat 2 % investointikustannuksista Kässi ym. 2013 Lietepumppu 4 500 € 12 Kässi ym. 2013 Lietesäiliö 24 €/m3 20 MMM 2015 Kuivalantala, avoin 23 €/m3 20 MMM 2015 Kuivalantalan kiinteä vesikatto ja seinät 100 €/m2 20 MMM 2015 Annuiteetin laskennassa käytetty korkokanta 5 % Ympäristökorvaus Vaihtoehtoa A lukuun ottamatta molempien mallitilojen oletettiin olevan mukana ympäristökorvaus- järjestelmässä. Ympäristökorvauksesta huomioitiin seuraavat: • Ravinteiden tasapainoinen käyttö (54 €/ha) • Sijoituslevitys (40 €/ha) • Peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys (54 €/ha) Todennäköisesti tiloilla olisi käytössä myös suojavyöhykenurmet vesistöön rajoittuvilla pelloilla, mut- ta niiden pinta-alaa on vaikea arvioida, joten toimenpidettä ei otettu mukaan tarkasteluun. Sijoitus- levityksen käytöstä saatavaa tukea arvioitiin myönnettävän enintään 60 %:lle tarkasteltavan alueen Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 22 (Vakka-Suomi) peltolohkoista, jolloin hehtaarikohtaiseksi tueksi saatiin 24 €/ha. Yhteensä ympäristö- korvausjärjestelmässä mukana oleva viljelijä voisi siis saada ympäristötukea 132 €/ha. Lannoitussuositukset Tilalla oletettiin olevan viljelyssä rehuohra, jolle suositeltaviksi lannoitusmääriksi oletettiin 14 kgP/ha, 90 kgN/ha ja 20 kgK/ha (Raisio Agro 2012). Lisälannoituksena tarvittiin ainoastaan typpeä. Lisäksi tilan 2 lannankäsittelyissä A (ei separointia, ei ympäristökorvausta) ja D (dekantterilinko) ei tarvittu lainkaan lisälannoitusta. Typpilannoitustarve laskettiin lannan sisältämän liukoisen typen mukaan. Sen sijaan nitraattidirektiivin mukainen typenlevityksen yläraja (170 kg / ha) laskettiin lannan sisäl- tämän kokonaistypen mukaan. Fosforin levitystä rajoitti ympäristökorvausjärjestelmä. Alueen pelto- lohkoista on viljavuusluokassa hyvä noin 60 % ja korkea noin 40 % (Lemola 2015). Fosforitasoltaan hyville peltolohkoille saa levittää fosforia lantapoikkeusta hyödyntäen enintään 15 kg/ha ja korkean fosforin lohkoille satotasokorjausta maksimaalisesti hyödyntäen enintään 6 kg/ha (Maaseutuvirasto 2015). Laskuissa käytettiin aluetason (Vakka-Suomi) keskiarvona fosforin levitykselle rajaa 11,4 kg/ha. 4.1.1. Tila 1: Sian lietelantaa 3 000 m3/vuosi Tilalle 1 laskettiin kustannukset perusvaihtoehdolle, jossa tila jättäytyi pois ympäristökorvausjärjes- telmästä (Taulukko 11). Tällöin tilan lannat mahtuivat omille pelloille ilman, että nitraattidirektiivin typpirajaa ylitettiin. Rehuohrasadon maksimoimiseksi pelloille oletettiin levitettävän lannan lisäksi mineraalityppeä (25 kg/ha). Lietelannan kuljetus ja levityskustannuksia arvioitaessa kuljetusmatka laskettiin kertomalla kuljetusetäisyys (omat pellot: 2,9 km) kahdella (meno- ja paluumatka). Lietelan- nan varastointitilavuuden tarve arvioitiin 12 kk:n lantamäärän mukaan ja lietesäiliöön laskettiin 10 %:n varmuusvara. Kaikille lannankäsittelyvaihtoehdoille laskettiin uuden lietesäiliön rakennuskustan- nus. Tällä tavoin pystyttiin huomioimaan separoinnin vaikutus varastointikustannukseen vaihtoehtoja vertailtaessa. Jotta tila 1 voisi olla mukana ympäristökorvausjärjestelmässä, olisi sen luovutettava noin kaksi kolmasosaa lietelannasta naapuritiloille. Naapuritilojen oletettiin olevan mukana ympäristökorvaus- järjestelmässä ja siis noudattavan fosforin enimmäislevitysmäärää (11,4 kg/ha). Lannankäsittelyllä 1B tila sai ympäristökorvausta, mutta kuljetus- ja levityskustannukset sekä mineraalilannoitustarve kas- voivat. Naapurin peltojen keskimääräisenä kuljetusetäisyytenä käytettiin kolme kertaa omien pelto- jen kuljetusetäisyyttä (8,7 km), jolloin kuljetusmatkaksi saatiin 17,4 km (meno- ja paluumatka). Luo- vuttava tila maksoi sekä lietelannan kuljetuksen että levityksen, koska tarkastelussa mukana olevat tilat sijaitsivat kotieläinkeskittymässä, jossa lannasta oli ylitarjontaa ja lannan levitysalasta puutetta. Lannankäsittelyissä 1C ja 1D tarkasteltiin tilannetta, jossa tilan lannat separoidaan. Omille pelloil- le levitettiin lähinnä nestejaetta ja naapurin pelloille loput nestejakeesta sekä kuivajaetta. Ruuvipu- ristin (C: 23 500 €) oli huomattavasti dekantterilinkoa (D: 80 000 €) edullisempi vaihtoehto. Lisäksi separointia varten tarvittiin lietepumppu (4 500 €) ja dekantterilinkoa käytettäessä myös polymeeriä. Dekantterilingon etuna oli kuitenkin parempi kiintoaineen ja fosforin erotusteho, mikä säästi kulje- tus-, levitys- ja lannoituskustannuksissa. Tämä siksi, että nestejae levitettiin lähimmille pelloille ja kuivajae kauimmaisille. Nestejakeen N:P-suhde oli viljelykasvien tarpeen kannalta parempi ja lisätyp- pilannoitteen tarve väheni tai jopa poistui. Tilan 1 lietelantamäärällä ei separaattorin hankinnalla tilalle saavutettu riittävän suurta hyötyä, vaan lietelanta kannatti levittää sellaisenaan (1B; Taulukko 11). Jos taas lähiseudun naapuritiloilla ei ole halukkuutta vastaanottaa lietelantaa, tilan kannatti jättäytyä pois ympäristökorvausjärjestelmästä ja levittää lietelanta omille pelloilleen (1A). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 23 Taulukko 11. Esimerkkitilan 1 lietelannan käsittelyvaihtoehtojen kustannukset ja hyödyt. Tila 1 A: Ei ympäristökorvausta B: Ympäristökorvaus KULJETUS & LEVITYS t km € t km € Lietelanta, omat pellot 3 000 5,8 1 107 5,8 Lietelanta, naapurille 1 893 17,4 kuljetus & levitys -12 810 -21 594 MINERAALITYPPI kg €/kg € kg €/kg € Tarve 2 484 -0,95 -2 360 6 596 -0,95 -6 266 Yht. -15 170 -27 861 YMPÄRISTÖKORVAUS ha €/ha € ha €/ha € Ympäristökorvaus 100 0 0 100 132 13 200 MUUTTUVAT YHT. -15 170 -14 661 INVESTOINNIT € €/a € €/a Separaattori - - Pumppu - - Lieteallas 79 200 -6 355 79 200 -6 355 KIINTEÄT YHT. -6 355 -6 355 KAIKKI YHT. -21 525 -21 016 Tila 1 C: Ruuvipuristin D: Dekantterilinko SEPAROINTI € € Separointityö -1 223 -1 223 Sähkönkulutus -98 -146 Polymeerikustannus -9 984 Ylläpito -470 -1 600 Yht. -1 790 -12 953 KULJETUS & LEVITYS t km € t km € Nestejae, omat pellot 1 210 5,8 3 824 5,8 Nestejae, naapurille 1 610 17,4 - Kuivajae, omat pellot - 222 5,8 Kuivajae, naapurille 180 17,4 453 17,4 Kuljetus & levitys -21 063 -22 915 MINERAALITYPPI kg €/kg € kg €/kg € Tarve 6 084 -0,95 -5 780 4 021 -0,95 -3 820 yht. -26 843 -26 735 YMPÄRISTÖKORVAUS ha €/ha € ha €/ha € Ympäristökorvaus 100 132 13 200 100 132 13 200 MUUTTUVAT YHT. -15 433 -26 488 INVESTOINNIT € €/a € €/a Separaattori 23 500 -2 651 80 000 -9 026 Pumppu 4 500 -508 4 500 -508 Lieteallas 74 448 -5 974 100 980 -8 103 KIINTEÄT YHT. -9 133 -17 637 KAIKKI YHT. -24 566 -44 124 Vaihtoehtona separaattorin hankinnalle saattaa lähiseudulla olla mahdollisuus ostaa separointipalve- luja urakoitsijalta. Jos lisäksi lähiseudulla on biokaasulaitos, kannattaisi tilan 1 ehkä hyödyntää ura- koitsijan separointipalveluja, kuljettaa kuivajae biokaasulaitokseen ja päästä mukaan ympäristökor- vausjärjestelmään. Käyttämällä seuraavia urakointihintoja, laskettiin kustannus urakointina tehtäväl- le separoinnille sekä kuljetukselle biokaasulaitokseen (www.separointi.fi): • perusmaksu: 80 €/tila • separointikustannus: 0,70 €/m3 • separointikaluston kuljetusmaksu: 0,98 €/km Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 24 Biokaasulaitoksen etäisyys (26 km) oletettiin kolme kertaa pidemmäksi kuin etäisyys naapuritilalle ja kuljetuskustannus laskettiin meno- ja paluumatkalle (52 km). Separointi tehtiin ruuvipuristimella. Nestejae levitettiin omille ja naapurin pelloille. Tila säästi separaattorin hankintakuluissa ja kuivaja- keen levityskuluissa. Vaihtoehdon kokonaiskustannuksiksi saatiin 21 315 €, joka on kilpailukykyinen lietelannan levityksen kanssa (Kuva 7, lannankäsittely E). Mitä lyhyempi etäisyys biokaasulaitokseen oli, sitä houkuttelevammaksi vaihtoehto muodostui. Lietelannan eri käsittelyvaihtoehtojen kustannukset koostuivat separoinnista tilalla, kuljetukses- ta ja levityksestä, ympäristökorvauksesta ja investoinneista (Kuva 7). Kaikkein edullisimmaksi muo- dostui vaihtoehto 1B, jossa ylimääräinen lietelanta kuljetettiin sellaisenaan naapuritilan pelloille. Naapuritila sai kuitenkin sijaita enintään 8,7 km:n etäisyydellä (kolme kertaa kauempana kuin omat pellot), jotta saatu ympäristökorvaus riitti kattamaan lisääntyneet kuljetuskustannukset. Kuva 7. Esimerkkitilan 1 lietelannan käsittelyvaihtoehtojen kustannukset. Lannankäsittelyt A – E on kuvattu taulukossa 8. Separaattorin hankinta tilalle 1 ei ollut kannattavaa. Investointi oli liian suuri saavutettuun hyötyyn nähden. Dekantterilingon (1D) käyttökustannuksia nostivat lisäksi polymeerikustannus ja lisääntynyt varastointikapasiteetin tarve. Varastointikustannukset olisivat nousseet vieläkin suuremmiksi, jos kustannuslaskentaan olisi olemassa olevan kuivalantalan ja aumavarastoinnin sijaan sisällytetty kate- tun kuivalantalan rakentaminen separoidulle kuivajakeelle. Ruuvipuristimen (1C) tapauksessa katettu kuivalantala olisi maksanut 16 000 € (kuivajaetta 180 m3/a) ja dekantterilingon (1D) tapauksessa 51 500 € (kuivajaetta 575 m3/a). Investoinnin vuosittainen kustannus 20 vuoden käyttöiällä olisi vas- taavasti ollut 1 300 € (1C) ja 4 130 € (1D). Separoinnin teettäminen urakointina ja kuivajakeen kulje- tus biokaasulaitokseen (1E) oli kilpailukykyinen vaihtoehto lietelannan peltolevitykselle. Tosin vaihto- ehdon houkuttelevuutta lisäsi se, että kuivajakeelle ei oletettu porttimaksua. 4.1.2. Tila 2: sian lietelantaa 6 000 m3/vuosi Tilan 2 lannat eivät enää mahdu omille pelloille ilman, että nitraattidirektiivin typpiraja ylitetään. Osa lietelannasta on siis joka tapauksessa vietävä tilan ulkopuolelle. Lannankäsittelyssä 2A oletettiin, että tila jättäytyy pois ympäristökorvausjärjestelmästä ja omille pelloille levitetään nitraattidirektiivin sallima lietelantamäärä. Loput lietelannasta kuljetetaan naapuritilan pelloille. Naapuritilan oletettiin olevan mukana ympäristökorvausjärjestelmässä ja etäisyytenä käytettiin samaa kuin tilalla 1 (8,7 km, -20000 -10000 0 10000 20000 30000 40000 50000 A B C D E separointi kuljetus & levitys ympäristökorvaus investoinnit yhteensä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 25 edestakainen matka 17,4 km). Kustannuslaskennassa oletettiin, että luovuttava tila maksaa lietelan- nan kuljetuksen ja levityksen (Taulukko 12). Jotta tila 2 voisi olla mukana ympäristökorvausjärjestelmässä, on sen luovutettava suurin osa lie- telannasta naapuritiloille (2B). Vastaavasti kuin tilalle 1, laskettiin, mitä hyötyä separoinnista voisi olla, kun lietelantaa lähdetään kuljettamaan tilan ulkopuolelle (2C ja 2D). Näillä oletuksilla edullisin lannankäsittelyn vaihtoehto oli 2A, jossa tila jättäytyy pois ympäristökorvausjärjestelmästä (Taulukko 12). Lannankäsittelyt 2B – 2D perustuivat oletukseen, että lähiseudulta (etäisyys enintään 8,7 km) löytyy tiloja, jotka ovat halukkaita vastaanottamaan lietelantaa, separoitua nestejaetta tai kuivajaet- ta. Tiheimmillä sikatalousalueilla lisää lannanlevitysalaa on kuitenkin vaikea löytää. Ratkaisu tähän voisi olla keskitetty biokaasulaitos, joka vastaanottaisi separoidun kuivajakeen, hyödyntäisi sen bio- kaasupotentiaalin ja väkevöisi mädätysjäännöksen ravinteet muotoon, jossa niitä on mahdollista kuljettaa kauemmas ja käyttää joko lannoitteina tai teollisuudessa korvaamaan typpi- ja fosforipitoi- sia kemikaaleja. Tilalle 2 laskettiin lisäksi kustannukset urakoitsijalta ostetulle separoinnille ja kuivajakeen kulje- tukselle biokaasulaitokseen (2E). Vaihtoehdon kokonaiskustannuksiksi saatiin 55 532 €, joka on vain hiukan kalliimpi verrattuna vaihtoehtoon 2B, jossa tila on luovuttaa osan lietelannasta sellaisenaan naapuritilalle. Tilalle, joka haluaa olla mukana ympäristökorvausjärjestelmässä, mutta jolla ei ole mahdollisuutta luovuttaa lietelantaa naapuritiloille, keskitetyn biokaasulaitoksen hyödyntäminen voisi hyvinkin olla toimiva ratkaisu. Kun kuivajae kuljetetaan biokaasulaitokseen, vältetään myös mahdollisesti tarvittavan uuden ka- tetun kuivalantalan rakennuskustannukset. Ruuvipuristimen (2C) tapauksessa katettu kuivalantala olisi maksanut 32 000 € (kuivajaetta 360 m3/a) ja dekantterilingon (2D) tapauksessa 103 000 € (kuiva- jaetta 1 150 m3/a). Investoinnin vuosittainen kustannus 20 vuoden käyttöiällä olisi vastaavasti ollut 2 600 € (2C) ja 8 300 € (2D). Tässä kuitenkin oletettiin käytettävän tilalla olevaa kuivalantalaa ja auma- varastointia vaihtoehdoissa, joissa tila käyttää itse ja/tai luovuttaa kuivajakeen naapureille. Tilalle 2 saadun ympäristökorvauksen suhteellinen merkitys oli tilaa 1 pienempi (Kuva 8). Selke- ästi edullisin vaihtoehto oli jättäytyä pois ympäristökorvausjärjestelmästä (2A) ja levittää nitraattidi- rektiivin ylittävä lietelanta naapuritilan pelloille. Tilalla, joka haluaa olla mukana ympäristökorvausjär- jestelmässä, on kuitenkin useampia vaihtoehtoja: kuljettaa lietelantaa sellaisenaan levitettäväksi naapuritilan pelloille (2B), separoida lietelanta ruuvipuristimella (2C) tai teettää separointi urakoitsi- jalla ja kuljettaa kuivajae biokaasulaitokseen (2E). Vaikka oman ruuvipuristimen hankinta on edelleen näistä vaihtoehdoista kallein, on suhteellinen ero suuremmalla lantamäärällä pienempi. Sen sijaan dekantterilinko on edelleen selvästi kallein vaihtoehto. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 26 Taulukko 12. Esimerkkitilan 2 lietelannan käsittelyvaihtoehtojen kustannukset ja hyödyt. Tila 2 A: Ei ympäristökorvausta B: Ympäristökorvaus KULJETUS & LEVITYS t km € t km € Lietelanta, omat pellot 4 898 5,8 1 107 5,8 Lietelanta, naapurille 1 102 17,4 4 893 14,7 Kuljetus & levitys -30 732 -48 324 MINERAALITYPPI kg €/kg € kg €/kg € Tarve 0 -0,95 0 6 596 -0,95 -6 266 Yht. -30 732 -54 591 YMPÄRISTÖKORVAUS ha €/ha € ha €/ha € Ympäristökorvaus 100 0 0 100 132 13 200 MUUTTUVAT YHT. -30 732 -41 391 INVESTOINNIT € €/a € €/a Separaattori - - Pumppu - - Lieteallas 158 400 -12 710 158 400 -12 710 KIINTEÄT YHT. -12 710 -12 710 KAIKKI YHT. -43 442 -54 101 Tila 2 C: Ruuvipuristin D: Dekantterilinko SEPAROINTI € € Separointityö -2 445 -2 445 Sähkönkulutus -195 -293 Polymeerinkulutus -19 968 Ylläpito -470 -1 600 Yht. -3 110 -24 306 KULJETUS & LEVITYS t km € t km € Nestejae, omat pellot 1 210 5,8 7 650 5,8 Nestejae, naapurille 4 430 14,7 - Kuivajae, omat pellot - 179 5,8 Kuivajae, naapurille 360 14,7 1 171 14,7 Kuljetus & levitys -47 739 -46 520 MINERAALITYPPI kg €/kg € kg €/kg € Tarve 6 084 -0,95 -5 780 0 -0,95 0 Yht. -53 519 -46 520 YMPÄRISTÖKORVAUS ha €/ha € ha €/ha € Ympäristökorvaus 100 132 13 200 100 132 13 200 MUUTTUVAT YHT. -43 429 -57 625 INVESTOINNIT € €/a € €/a Separaattori 23 500 -2 651 80 000 -9 026 Pumppu 4 500 -508 4 500 -508 Lieteallas 148 896 -11 948 201 960 -16 206 KIINTEÄT YHT. -15 107 -25 740 KAIKKI YHT. -58 536 -83 365 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 27 Kuva 8. Esimerkkitilan 2 lietelannan käsittelyvaihtoehtojen kustannukset. Vaihtoehdot A – E on kuvattu taulu- kossa 8. 4.2. Separoinnin ympäristövaikutukset esimerkkitilalla 4.2.1. Menetelmät Yleinen menetelmäkuvaus Ympäristövaikutuksia tarkasteltiin elinkaariarviointiin (Life cycle assessment, LCA) perustuvalla mene- telmällä. Elinkaariarviointi koostuu neljästä vaiheesta seuraavasti (ISO 14040): 1. Tavoitteen ja soveltamisalan määrittelyssä määritellään muun muassa arvioinnin yksityiskohtai- suus (järjestelmärajaus) ja tarkasteltava ajanjakso. Lisäksi päätetään, mitkä ympäristövaikutusluokat tarkasteluun sisällytetään ja valitaan toiminnallinen yksikkö. Toiminnallinen yksikkö on elinkaariarvi- oinnin yksi peruselementeistä, jota kohden ympäristövaikutukset kohdennetaan. 2. Inventaariotiedon keräämisessä kerätään tarvittavat tiedot tarkastelun kohteena olevasta järjes- telmästä. Tyypillisimpiä tietoja ovat energiankulutus- ja päästötiedot. Tiedon luotettavuuteen tulisi kiinnittää huomioita ja käyttää mahdollisimman hyvin tarkasteltavaa järjestelmää tai sen osaa kuvaa- vaa tietoa. Tarkat mittaukset tuotantoprosessista ovat yleensä luotettavia, mutta käytännössä tietoa joudutaan yleensä keräämään useita eri reittejä hyödyntämällä kirjallisuutta, tietokantoja, asiantunti- ja-arvioita ja mallilaskelmia. Kerättyjä inventaariotietoja käytetään vaikutusarvioinnissa. 3. Vaikutusarvioinnissa inventaariotiedot muutetaan ympäristövaikutuksiksi. Sitä varten eri päästöt karakterisoidaan, eli muutetaan yhteismitallisiksi kunkin ympäristövaikutusluokan sisällä. Esimerkiksi ilmastonmuutoksen osalta kaikki kasvihuonekaasupäästöt muutetaan hiilidioksidiekvivalenteiksi. Lisäksi yhteismitallistetut ympäristövaikutusluokkatulokset voidaan normalisoida. Normalisointi voi- daan toteuttaa esimerkiksi suhteuttamalla tuotteen ilmastonmuutosvaikutukset koko Euroopan il- mastonmuutosvaikutukseen. Tällöin voidaan arvioida, kuinka merkittäviä eri ympäristövaikutukset ovat toisiinsa nähden. Normalisoidut ympäristövaikutusluokkatulokset voidaan lisäksi painottaa vai- kutusten vähentämisen tärkeyden mukaan, minkä jälkeen erilaisia vaikutuksia voidaan laskea yhteen. Normalisointi ja painotus ovat kuitenkin vapaaehtoisia vaiheita. -20000 0 20000 40000 60000 80000 100000 A B C D E separointi kuljetus & levitys ympäristökorvaus investoinnit yhteensä Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 28 4. Tulosten tulkinnan aikana arvioidaan tuloksiin vaikuttavia tekijöitä sekä arvioidaan tulosten herk- kyyttä, täydellisyyttä ja johdonmukaisuutta. Johtopäätökset tehdään tulosten pohjalta. Tulokset esi- tetään kohderyhmälle ja laaditaan jatkotoimenpiteet. Ympäristövaikutusten arviointi toteutettiin käyttäen seurannaisvaikutuksellista elinkaariarviointime- netelmää. Siinä esimerkkitilan nykytilannetta (sian lietelannan käsittely nykyään; ei separointia) ver- rataan vaihtoehtoiseen tapaan käsitellä lantaa (sian lietelannan separointi). Tarkastelussa otettiin huomioon suorat vaikutukset päästöihin ja energiankulutukseen varsinaisessa järjestelmässä, mutta myös seurannaisvaikutukset muihin tuotejärjestelmiin, kuten energian- ja lannoitteiden tuotantoon ja niistä aiheutuviin ympäristövaikutuksiin. Elinkaariarviointimallinnus toteutettiin käyttämällä Sima- Pro-ohjelmistoa, johon on kytketty laaja Ecoinvent-tietokanta. Tavoite ja soveltamisala Arvioinnin tarkoitus Työn tarkoituksena oli arvioida sian lietelannan separoinnista aiheutuvat muutokset tilan lantaketjun elinkaarisissa ympäristövaikutuksissa. Toiminnallinen yksikkö Tässä tutkimuksessa toiminnallisena yksikkönä oli 1000 kg eläinsuojasta ulos tulevaa sian lietelantaa. Järjestelmä ja sen rajaukset Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin perustilanteen (tavanomainen lietelannan käsittelyketju; Kuva 9) rinnalla yhtä lietelannan separointiin perustuvaa lannan käsittelyvaihtoehtoa (Kuva 10), jossa esi- merkkitilan kaikki lietelanta käsitellään dekantterilingolla polymeerilisäyksellä. Linkous oletetaan tapahtuvan tilalla kahden kuukauden välein, ja varastoidut jakeet levitetään pääosin (loka-toukokuun aikana muodostunut lanta, eli noin 70 % lannasta) toukokuussa, osin myös syyskuussa (kesä- syyskuun aikana muodostunut lanta, eli noin 30 % lannasta). Perustilanteessa lietelannan jakautumi- nen levitysajankohdittain on keväällä 90 % ja syksyllä 10 %. Perustilanteen lietelannan tapaan myös nestejae varastoidaan pääosin kattamattomissa lietesäiliöissä. Kuivajae oletettiin varastoitavan pei- tettynä peltoaumoissa, vaikka sen kuiva-ainepitoisuus jääkin alle aumavarastoinnille asetetun 30 %:n vähimmäisrajan (ks. luku 4.1). Perustilanteessa lietelanta ja separointivaihtoehdossa nestejae levitetään kaksoiskiekkomul- taimella. Kuivajae levitetään pellon pinnalle ja muokataan maahan 12 - 24 tunnin sisällä levityksestä. Keväällä lietelanta tai nestejae levitetään ennen kevätviljan kylvöä. Syksyllä levitys tapahtuu mahdol- lisuuksien mukaan syysviljan alle. Tarkasteluun sisällytettiin suoraan päätuotejärjestelmiin (lannankäsittelyketjut) liittyvät muut tuotejärjestelmät, joita ovat energian (sähkö) ja mineraalilannoitteiden tuotanto sekä polymeerin valmistus (Kuva 14). Lietelannan käsittely eläinsuojassa oli kaikissa vaihtoehdoissa samanlainen, mut- ta myös se sisällytettiin tarkasteluun, jotta nähtäisiin siitä aiheutuvat ympäristövaikutukset suhteessa käsittelyketjun muiden osien vaikutuksiin. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 29 Kuva 9. Perustilanne eli tavanomainen lietelannan käsittelyketju. Kuva 10. Vaihtoehtoinen käsittelyketju lietelannan separoinnilla. Laskennassa käytettyjen tietojen lähteet ja laskentatavat Päästöjen arvioiminen lannankäsittelyketjun eri vaiheissa pohjautui samoihin menettelytapoihin kuin Baltic Manure –hankkeessa (Hamelin ym. 2013), ja mahdollisuuksien mukaan hyödynnettiin kyseises- sä hankkeessa lihasikojen lannan käsittelyketjuille käytettyjä päästöjen laskentamenetelmiä. Käytän- nössä kaikki päästöt ammoniakkipäästöjä lukuunottamatta laskettiin ko. hankkeessa käytetyillä, IPCC:n ja EMEP/EEA:n päästölaskentaohjeita noudattavilla menetelmillä. Ammoniakkipäästöjen arvi- oinnissa hyödynnettiin kansallista maatalouden typpimallia (Grönroos ym. 2009). Päästölaskelmien pohjana toimivat lietelannan ja separointijakeiden laskennalliset ominaisuustiedot (Taulukko 13) sekä tiedot lannankäsittelymenetelmistä esimerkkitilalla. Vesiin kohdistuvan ravinnekuormituksen arvioinnissa keskityttiin fosforiin. Lannan fosforikuormi- tuspotentiaalissa tapahtuvaa muutosta arvioitiin lannan levityskohteen ja siten sen ominaisuuksien muuttumisen kautta. Tarkastelussa käytettiin Ekholmin ym. (2005) arviointimallia, joka hyödyntää Suomessa tehtyjä pitkäaikaisia kokeita erilaisten fosforilannoitustasojen vaikutuksesta maan helppo- liukoisen fosforin pitoisuuteen ja fosforipäästöihin vesiin. Sekä perustilanteessa että separointivaih- toehdossa oletuksena oli, että peltoja lannoitetaan ympäristökorvauksen ehtojen mukaisesti. Tarkas- telluille vaihtoehdoille sovellettiin seuraavia oletuksia: • Perustilanteessa lietelannan fosforista 60 % levitetään viljavuusluokan ”hyvä” pelloille levi- tysmäärällä 15 kg/ha (lantapoikkeus hyödynnetty) ja 40 % viljavuusluokan ”korkea” pelloille Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 30 levitysmäärällä 6 kg/ha (maksimi satotasokorjaus hyödynnetty). Satotaso-oletus ohralle: 6000 kg/ha. • Separointivaihtoehdossa lähes kaikki lannan fosforista on kuivajakeessa. Kuivajakeen fosfo- rista 50 % levitetään viljavuusluokan ”välttävä” pelloille levitysmäärällä 19 kg/ha (sato- tasokorjausta hyödynnetty) ja 50 % viljavuusluokan ”tyydyttävä” pelloille levitysmäärällä 15 kg/ha (lantapoikkeus hyödynnetty). Satotaso-oletus ohralle: 5000 kg/ha. Nestejakeessa ole- va fosfori levitetään tilan omille pelloille, joiden viljavuusluokka on perustilanteen tavoin ”hyvä” ja ”korkea”. Kuljetusten osalta tehtiin seuraavat oletukset: • Perustilanne: lietelannan levitys omille ja naapurin pelloille. Käytetään kappaleessa 4.1 esi- tettyjä peltojen keskimääräisiä etäisyyksiä tilalta, jotka ovat omille pelloille 2,9 km ja naapu- rin pelloille 8,7 km, jolloin keskiarvo on 5,8 km yhteen suuntaan. • Separointivaihtoehto: nestejakeen levitys omille pelloille, kuivajakeen levitys omille ja naapu- rin pelloille, jolloin nestejakeelle kuljetusetäisyys 2,9 km ja kuivajakeelle sama kuin perusti- lanteessa, eli 5,8 km yhteen suuntaan. Lisäksi tehtiin tarkastelu, jossa kuivajae kuljetetaan 50 km:n päähän, jotta nähdään paremmin kuljetusten vaikutus kokonaistulokseen. Taulukko 13. Tarkastelussa käytetyn sian lietelannan ominaisuudet ennen varastointia ja varastoinnin jälkeen, sekä neste- ja kuivajakeiden ominaisuudet varastoinnin jälkeen. Varastoitujen massojen ominaisuuksissa on huomioitu varastoinnin aikaiset pitoisuusmuutokset. Lietelanta eläin- suojasta (perustilanne ja separointivaih- toehto) Lietelanta lanta- varastosta (perustilanne) Nestejae lanta- varastosta (separointi- vaihtoehto) Kuivajae lanta- varastosta (separointi- vaihtoehto) TS (%) 5,9 4,9 0,8 22,0 N (kg/t) 3,7 3,22 1,4 6,4 NH4-N (kg/t) 2,4 2,09 1,1 2,8 P (kg/t) 1,0 0,96 0,05 4,3 K (kg/t) 1,7 1,57 1,1 1,1 C (kg/t) 28,1 23,3 4,0 104,7 Hyvitykset Lannoitekorvaavuudet Perustilanteelle ja separointivaihtoehdolle laskettiin hyvitykset, jotka saadaan, kun peltoon levitetyn lietelannan ja separointijakeiden ravinteilla korvataan mineraalilannoitteita. Laskennassa otettiin huomioon ympäristökorvausjärjestelmän mukaiset lannoitusrajat lantapoikkeuksineen edellä koh- dassa ”Laskennassa käytettyjen tietojen lähteet ja laskentatavat” mukaan. Orgaanisten lannoitteiden liukoinen typpi korvaa kokonaisuudessaan mineraalityppeä, joten sii- nä typpihyvitys lasketaan koko liukoisen typen määrän pohjalta. Fosforilla otetaan huomioon lanta- poikkeuksen mahdollistava lantafosforin suurempi käyttö verrattuna tilanteeseen, jossa lannoitetaan kokonaan tai osittain mineraalifosforilla, ja joka vertautuu kasvien todelliseen ravinnetarpeeseen. Sen vuoksi hyvitystä ei voida laskea koko lantafosforimäärälle, vaan se on perustilanteessa lietelan- nan fosforille 80 %, ja separointiskenaariossa kuivajakeen fosforille 95 % ja nestejakeen fosforille 100 %. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 31 4.2.2. Tulokset ja tulosten tarkastelu Ilmaan kohdistuvat päästöt Ilmaan kohdistuvat lietelannankäsittelyn vaiheittaiset päästöt perustilanteessa on esitetty taulukossa 14 (per 1000 kg lietelantaa). Taulukoissa 15 on esitetty vastaavat tulokset separointivaihtoehdolle. Kokonaisammoniakkipäästöiltään tarkasteltavat järjestelmät eivät käytännössä eronneet toisis- taan. Perustilanteessa ammoniakkipäästöjä voitaisiin vähentää kattamalla kaikki lietesäiliöt. Sepa- rointivaihtoehdossa varastoinnin ammoniakkipäästöpotentiaali on perustilannetta suurempi kuivaja- keen kompostoitumisen takia. Kuivajae on tässä tarkastelussa kuitenkin oletettu varastoitavan pei- tettynä peltoaumassa, mikä vähentää ammoniakin haihtumista lantalavarastointiin verrattuna. Las- kennallisesti varastoinnin aikainen ammoniakkitappio olisi 50–70 % suurempi, jos kuivajae varastoi- taisiin katetussa tai kattamattomassa kuivalantalassa peitettyyn lanta-aumaan verrattuna. Samalla levityksen aikainen ammoniakkityppitappio pienenisi noin 10–15 % levitettävän lannan alhaisemman ammoniumtyppipitoisuuden takia. Lisäksi jakeiden varastointiajat ovat separointivaihtoehdossa lyhy- empiä kuin perustilanteen lietelannalla. Separointivaihtoehdon suuremmat levityksen aikaiset am- moniakkipäästöt johtuvat siitä, että typestä osa levitetään kuivajakeessa, josta levitystavan takia typpeä haihtuu suhteellisesti enemmän kuin kiekkomultaimella levitettävästä nestejakeesta. Taulukko 14. Lietelannan käsittelyketjussa muodostuvat päästöt ilmaan perustilanteessa (kg/1000 kg lantaa eläinsuojasta). Eläinsuoja Varastointi Levitys Kuljetus pellolle Levitys, konetyö Yhteensä NH3 0,442 0,343 0,190 0,000 0,000 0,976 N2O 0,010 0,022 0,053 0,0001 0,0001 0,085 NO 0,0004 0,0004 0,011 0,013 0,013 0,038 CO2 fossiili- nen 1,802 2,276 4,078 CH4 0,268 2,424 0,002 0,004 2,699 Epäsuora N2O haihtu- vasta types- tä 0,006 0,004 0,002 0,013 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 32 Taulukko 15. Lietelannan käsittelyketjussa muodostuvat päästöt ilmaan separointivaihtoehdossa eläinsuojasta pellolle (kg/1000 kg lantaa eläinsuojasta). Eläinsuoja Separointi Varastointi, nestejae Varastointi, kuivajae Kuljetus pellolle, nestejae Kuljetus pellolle, kuivajae NH3 0,442 0,001 0,113 0,171* 0,000 0,000 N2O 0,010 0,000 0,003 0,009 0,000 0,000 NO 0,000 0,003 0,000 0,021 0,008 0,003 CO2 fossiili- nen 0,000 2,069 0,000 0,000 1,070 0,378 CH4 0,268 0,000 0,969 0,446 0,000 0,000 Epäsuora N2O haihtu- vasta types- tä 0,006 0,000 0,001 0,002 0,000 0,000 Peltolevitys, konetyö, nestejae Peltolevitys, konetyö, kuivajae Peltolevitys, nestejae Peltolevitys, kuivajae Yhteensä NH3 0,000 0,000 0,134 0,149** 1,010*** N2O 0,000 0,000 0,028 0,023 0,073 NO 0,015 0,000 0,006 0,005 0,061 CO2 fossiili- nen 2,690 0,001 0,000 0,000 6,207 CH4 0,000 0,000 0,000 0,000 1,683 Epäsuora N2O haihtu- vasta types- tä 0,000 0,000 0,002 0,002 0,013 * ja ** Kuivajakeen varastoinnin ammoniakkipäästö on laskettu olettaen, että varastointi tapahtuu peitettynä peltoaumassa. Päästö olisi noin 50-70 % suurempi, jos varastointi tapahtuisi katetussa tai kattamattomassa lantalassa. Vastaavasti kuivajakeen levityksen aikainen ammoniakkityppitappio pienenisi 10-15 % levitettävän lannan alhaisemman typpipitoisuuden takia. *** Jos kuivajae varastoitaisiin peitetyn peltoauman sijasta katetussa kuivalantalassa, kokonaispäästö olisi 1,08 kg NH3. Kattamattomassa kuivalantalassa varastoitaessa kokonaispäästö olisi noin 1,11 kg NH3. Ravinnekuormitus vesiin Vesiin kohdistuvan ravinnekuormituksen arvioinnissa keskityttiin siihen, millä tavalla lannan fos- forin levittäminen ”välttävän” ja ”tyydyttävän” viljavuusluokan pelloille (=separointivaihtoehto) ”hy- vän” ja ”korkean” viljavuusluokan peltojen sijasta (=perustilanne) vaikuttaa fosforikuormitukseen. Käytännössä levityskohteen muutos kohdistuu vain siihen fosforiin, joka separoinnissa päätyy kuiva- jakeeseen. Separointivaihtoehdossa sen osuus lietelannan kokonaisfosforista on noin 94 %. Arvion mukaan perustilanteen tämänhetkinen kokonaisfosforikuormitus olisi 2,06 kg P/ha. Kymmenen vuoden kuluttua, jos lannoitus ja kasvien fosforinotto jatkuisi samanlaisena, kuormitus olisi 1,66 kg P/ha. Vastaavasti separointivaihtoehdon tämänhetkinen kokonaisfosforikuormitus olisi 1,71 kg P/ha, ja kymmenen vuoden kuluttua se olisi 1,62 kg/ha. Perustilanteessa fosforitase olisi oletetulla 6000 kilon hehtaarisatotasolla lähes 10 kg/ha negatii- vinen, jolloin kokonaisfosforikuormitus vähitellen vähenisi pellon helppoliukoisen fosforin pitoisuu- den aletessa. Separointiskenaariossa fosforitase jäisi niukasti negatiiviseksi (satotaso-oletus 5000 kg/ha), mikä myös johtaisi lähtötilanteeseen verrattuna alhaisempaan maan helppoliukoisen fosforin pitoisuuteen pitkällä aikavälillä, mutta suhteellinen muutos olisi perustilannetta selvästi pienempi. Tämän takia vaihtoehtojen kokonaisfosforikuormitus 10 vuoden kuluttua olisi lähes yhtä suurta. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 33 Tarkemman kuormitusarvion tekeminen vaatii arviota, miten perustilantesta separointivaihtoehtoon siirtyminen vaikuttaisi lannoittamiseen laajemmalti: • miten perustilanteen viljavuusluokaltaan ”hyvä” ja ”korkea” peltojen lannoitus muuttuisi, kun niille ei separointivaihtoehdossa enää annettaisi lantafosforia yhtä paljon kuin ennen? • miten viljavuusluokan ”välttävä” ja ”tyydyttävä” peltojen P-lannoitus muuttuisi, kun niille alettaisiin levittää lantafosforia mineraalifosforin sijasta? Koska molemmissa vaihtoehdoissa on hyödynnetty lantapoikkeusta, olisi mahdollista, että edellä mainituissa tapauksissa ainoa ero olisi vain lantapoikkeuksen aiheuttama muutos fosforilannoituk- sessa. Se on suurempi perustilanteessa kuin separointivaihtoehdossa, joten fosforin käyttö tehostuisi ja fosforikuormituspotentiaali pienenisi myös sen seurauksena, että viljavuusluokaltaan”hyvä” ja ”korkea” pelloilla lantafosforia korvattaisiin mineraalifosforilla. Separointivaihtoehdossa lannan levitysajankohta siirtyy jonkin verran keväästä syksyyn, mikä li- sää etenkin typpikuormitusriskiä varsinkin, jos levitystä ei tehdä syysviljan alle. Myös fosforikuormi- tusriski kasvaa syyslevityksen lisääntymisen myötä, mutta siihen vaikutus ei ole yhtä suuri kuin typel- lä. Näin ollen separointiskenaarion fosforikuormituspotentiaali olisi kokonaisuutena tarkasteltuna perustilannetta pienempi. Ilmastovaikutustulokset Toiminnallista yksikköä (tonni lietelantaa eläinsuojasta) kohti laskettuna separointivaihtoehto aiheut- taa nettomääräisesti pienemmän ilmastovaikutuksen perusvaihtoehtoon verrattuna (Kuva 11). Suu- rin selittävä tekijä erolle on erot varastoinnin aikaisissa päästöissä. Metaanin muodostumiskerroin (MCF) on selvästi pienempi kuiville lannoille (ja kuivajakeelle) kuin nestemäisille lannoille, mikä selit- tää pääosan erosta. Separointivaihtoehdossa tehtiin herkkyystarkastelu kuivajakeen kuljetusmatkalle pidentäen sitä 5,8 km:stä 50 km:iin. Kokonaisilmastonmuutosvaikutus kasvaa kuljetusmatkaa pidentämällä n. 3 kg CO2-ekv. Kuljetusten ilmastonmuutosvaikutukset ovat kokonaistuloksista jälkimmäiselläkin oletuksel- la alle 10 %. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 34 Kuva 11. Perustilanteen ja separointivaihtoehdon ilmastonmuutosvaikutuksen muodostuminen lannankäsitte- lyketjun aikana per lietelantatonni eläinsuojasta. -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 kg C O 2- ek v Perusvaihtoehto Pelto Lietteen levitys Lietteen kuljetus Lietteen varastointi Eläinsuoja Vältetty N-lannoitteen tuotanto Vältetty P-lannoitteen tuotanto Nettovaikutus -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 kg C O 2- ek v Separointi Pelto, kuivajae Pelto, nestejae Kuivajakeen levitys Nestejakeen levitys Kuivajakeen kuljetus Nestejakeen kuljetus Kuivajakeen varastointi Nestejakeen varastointi Separointi ja polymeeri Eläinsuoja Vältetty N-lannoitteen tuotanto Vältetty P-lannoitteen tuotanto Nettovaikutus Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 35 5. Lantafosforin uudelleenjako keskitetyn biokaasulaitok- sen kautta Vakka-Suomessa Kotieläintalouden keskittymissä lantafosforia on usein liikaa suhteessa käytettävissä olevaan levitys- pinta-alaan eikä sitä yleensä pystytä sellaisenaan kustannustehokkaasti siirtämään alueelta pois. Täl- löin tilojen lannanlevityskustannukset ja peltolohkojen fosforitasot nousevat, mikä lisää fosforihuuh- toumien riskiä ja lisää entisestään levitysalan tarvetta. Kotieläinkeskittymän lantafosforin uudelleenjaon mahdollisuuksia keskitetyllä käsittelyllä tarkas- teltiin esimerkkialueena Vakka-Suomi (Taivassalo, Uusikaupunki, Vehmaa, Mynämäki, Laitila, Masku, Nousiainen, Kustavi) ja alueella sijaitseva keskitetty biokaasulaitos ravinteiden talteenotto- ja väke- vöintijärjestelmineen. Tarkastelussa huomioitiin alueen siat, naudat ja munituskanat sekä erityisesti sia lietelannan separoinnin haasteet ja mahdollisuudet. Fosforin lisäksi tarkasteltiin massa- ja typpi- määriä, energiasisältöjä, levityspinta-aloja, ravinteiden jakautumista sekä keskitetyn biokaasulaitos- käsittelyn taloudellista kannattavuutta reunaehtoineen. 5.1. Vakka-Suomen lanta- ja ravinnemäärät Tarkastelualueen sikojen, nautojen ja munituskanojen lantamäärät sekä lantatypen ja -fosforin mää- rät laskettiin eläinmäärien (Tike 2011), eläinten eritystietojen (siat) ja kirjallisuustietojen perusteella. Sian lietelannan ominaisuudet vastasivat näin tuoretta, varastoimatonta lantaa. Myös munitus- kanojen lannan ominaisuudet vastaavat tuoretta, varastossa palamatonta lantaa. Laskennassa käyte- tyt lantojen ominaisuudet on tarkemmin esitetty taulukossa 16. Taulukko 16. Aluetarkastelussa käytetyt lantojen ja kasvibiomassan ominaisuudet. Lantalaji TS (%) VS (%) Nkok (kg/t) Nliuk. (kg/t) Pkok (kg/t) Pliuk. (kg/t) BMP (m3CH4/t- VS) Sian lietelanta1 5,9 4,8 3,7 2,4 1,0 0,282 5003 Sian kiinteät lannat4 30 24 7,5 2,2 4,7 1,32 2006 Naudan lietelanta4 5,5 4,4 2,9 1,7 0,5 0,255 2006 Naudan kiinteät lannat4 23 18 5,2 1,5 1,3 0,655 2006 Munituskanat7 39 11 18,5 1,7 4,6 0,46 2256 Kasvibiomassa8 30 27 7,0 0,04 0,96 0,0969 325 1 Grönroos, 2015. Suullinen tiedonanto. Alustava tulos Suomen normilanta –järjestelmästä (keskimääräinen sianlietelanta). 2 Linkokoeajon lietelantojen keskimääräisen Pliuk./Pkok-suhteen kautta, kuivien lantojen Pliuk./Pkok-suhde oletettu samak- si kuin lietelannalla 3 Tämän hankkeen BMP-kokeet 4 Viljavuuspalvelu/Lantatilasto v. 2005–2009. Laskennassa on käytetty sian ja naudan kuivikelannan ominaisuuksia, vaikka määrä sisältää kaikki kiinteät lannat (kuivalanta, kuivikelanta, kuivikepohjalanta). 5 Pliuk/Pkok-suhde 50 % (asiantuntija-arvio, jossa on hyödynnetty mm. Ylivainio ja Turtola, 2013). Kuivien lantojen Pliuk./Pkok-suhde on olettu samaksi kuin lietelannalla. 6 Korhonen 2010; Luostarinen 2013a; Paavola ja Rintala 2008 7 Hellstedt ja Luostarinen 2014 8 Valio Artturi®-rehuanalyysi; Seppälä ym. 2014; Seppälä ym. 2009 9 Pliuk/Pkok-suhde on arvioitu olevan 10 % Tarkastelualueella muodostuvan lannan kokonaismääräksi saatiin 344 000 t/a (Taulukko 17) sisältäen 1 731 t typpeä ja 477 t fosforia. Sian lietelannassa koko alueen typestä oli 55 % ja fosforista 61 % ja Vehmaalla muodostuvan sian lietelannan osuus on 41 % typestä ja 42 % fosforista (Kuva 12). Lasken- nassa huomioitujen lantojen energiasisältö on yhteensä 80 380 MWh/a. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 36 Taulukko 17. Tarkastelualueella Vakka-Suomessa muodostuvat lannat. Lantalaji Lantatyyppi Määrä (t/a) Siat Lietelanta Vehmaa 107 655 Lietelanta muut 130 721 Kiinteät lannat 10 052 Naudat Lietelanta 35 267 Kiinteät lannat 33 202 Munituskanat Kiinteät lannat 26 790 Yhteensä: Kaikki lannat 343 687 Kuva 12. Tarkastelualueella Vakka-Suomessa muodostuvan lantatypen ja -fosforin määrä eläinlajeittain (Veh- maan sian lietelannat ja muut sian lietelannat erikseen). 5.2. Keskitetty lannankäsittelykonsepti ja laskentaskenaariot Keskitettynä lannankäsittelyvaihtoehtona tarkasteltiin vastaavaa keskitettyä biokaasulaitoskonseptia kuin Vehmaalla nykyisin on toiminnassa (Kuva 13). Ko. laitoksen nykyinen ympäristöluvan mukainen käsittelykapasiteetti on 120 000 t/a. Laitoksessa on raaka-aineiden vastaanottojärjestelmä, puskuri- varasto, hygienisointiyksikkö (1 h, 70 °C), varsinainen biokaasuprosessi ja mädätysjäännöksen jatkoja- lostus. Mädätysjäännös jalostetaan separoimalla neste- ja kuivajae erilleen ja väkevöimällä nesteja- keen ravinteet typpi-fosfori-konsentraatiksi (NP-konsentraatti) haihturilla. Haihturin tuottama lauh- devesi puhdistetaan edelleen ympäristöön johdettavaan laatuun käänteisosmoosin ja aktiivihii- lisuodatuksen avulla. Kaikki laitoksella käytettävä vesi, lukuun ottamatta sosiaalitilojen vettä, saa- daan omasta prosessista kierrättämällä. Talousvettä otetaan verkostosta siis vain noin 1 m3/vrk. Lai- toksen toiminta kuluttaa lisäksi sähköä ja lämpöä sekä polymeeriä, rikkihappoa ja pieniä määriä lipe- ää pesuihin ja pH:n säätöön. Tällä hetkellä biokaasu hyödynnetään sähkön ja lämmön yhteistuotan- nossa. Ylijäämäsähkö myydään verkkoon ja osa lämmöstä naapurikiinteistöllä sijaitsevalle kasvihuo- neyrittäjälle. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 37 Kuva 13. Vehmaan biokaasulaitoksen nykyprosessi ravinnetaseineen täydellä ympäristöluvan mukaisella käsit- telykapasiteetilla 120 000 t/a. Aluetarkastelussa sovellettiin Vehmaan biokaasulaitoksen ravinnetaseita, ravinnepitoisuustietoja, osaprosessien teknisiä toimintarajoja, energiankulutuksia, käyttökustannustietoja sekä toiminnan- harjoittajan tiedossa olevia laitetoimittajilta saatuja investointikustannus- ja käyttökustannustietoja niiltä osin kuin laitoskonseptia muutettiin mm. biokaasun hyödyntämisvaihtoehtoja tarkasteltaessa. Keskitetyn laitoskonseptin energia- ja ravinnetaseet laskettiin kolmelle eri raaka- ainevaihtoehdolle (Taulukko 18). Vaihtoehdot olivat seuraavat: A) Vakka-Suomen sianlannat o Vehmaan lietelannat ja kiinteät lannat sellaisenaan JA o Muiden Vakka-Suomen kuntien lietelantojen lingotut kuivajakeet ja kiinteät lannat B) Vakka-Suomen sianlannat + lisälannat o A-vaihtoehto JA o 50 % Vakka-Suomen kuntien naudan ja munituskanan lietelannoista ja kiinteistä lan- noista sellaisenaan C) Vakka-Suomen sianlannat + kasvibiomassa o A-vaihtoehto JA o 40 000 t kasvibiomassaa (nurmi) Sähkö omaan käyttöön ja verkkoon Lämpö omaan käyttöön ja kasvihuoneeseen Kiertovesi Esikäsittelyt ja hygienisointi (1 h, 70 C) Mekaaninen erottelu Ravinteiden talteenotto ja väkevöinti Jäteveden puhdistus Biokaasu- prosessi Kiintoaine 20 000 t/a N: 240 t (30 %) P: 100 t (67 %) Neste- fraktio Puhdistettu vesi ojaan <50 000 m3/a N: <1 t (<1 %) P: 0 % Raaka-aineet: entsyymi- ja elintarviketeollisuuden sivuvirrat, sian lietelanta n. 120 000 t/a N: 800 t/a P: 150 t/a Biokaasu 6 milj. m3 65 % CH4 Lämpökattila Kaasumoottorit (800 + 600 kWel) Maata- louteen kasvin- ravinteeksi NP-konsentraatti 20 000 t/a N: 560 t (70 %) P: 50 t (33 %) Teollisuuteen ja maatalouteen Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 38 Taulukko 18. Biokaasulaitoskäsittelyyn päätyvät massat eri tarkasteluvaihtoehdoissa.. Vaihtoehto Lantatyyppi Määrä (t/a) Yhteensä A) Sika Sika, lietelanta, Vehmaa 107 655 137 315 Sika, lietalannan kuivajae, muut kunnat 19 608 Sika, kiinteät lannat 10 052 B) Sika+lisälannat A Sika 137 315 184 945 Nauta, lietelanta 50 % 17 634 Nauta, kiinteät lannat 50 % 16 601 Kana, kiinteät lannat 50 % 13 395 C) Sika+kasvibiomassa A Sika 137 315 177 315 Kasvibiomassa 40 000 Sian lietelannan kuivajakeen erotuskertoimina (Taulukko 19) käytettiin linkokoeajojen lannan 2 tu- loksia, jotka olivat lähimpänä eritysdatan kautta lasketun keskimääräisen sian lietelannan TS- pitoisuutta. Kuivajakeen metaanintuottopotentiaalina käytettiin myös tämän hankkeen keskiarvotu- losta (260 m3CH4/t-VS). Levityspintalan laskennassa huomioitiin alueen peltolohkojen viljavuusluok- kien keskiarvo (Lemola 2015) ja satotasokorjaus täysimääräisenä viljavuusluokassa korkea (keskimää- rin 12 kgP/ha). Peruslaskentaa verrattiin ravinnetaseena myös tilanteeseen, jossa sian lietelannan erotus tehtäi- siin laskeuttamalla (paitsi Vehmaan lietelanta sellaisenaan laitokseen). Laskeutuksen erotuskertoimi- en määrittelyssä sovellettiin JärkiLanta -hankkeen tuloksia hieman modifioiden (Riiko 2014; Taulukko 19). Laskeutusajaksi oletettiin korkeintaan yksi kuukausi kolmen kuukauden sijasta, jolloin erotuste- hon oletettiin olevan hiukan heikompi. Taulukko 19. Sian lietelannan massataseisiin perustuvat erotuskertoimet kuivajakeeseen Vakka-Suomen lanto- jen linkous- ja laskeutusvaihtoehdoissa. Parametri Linkous Laskeutus Erottuminen massataseena % kuivajakeeseen Massa 15 30 TS 82 80 VS 88 88 Nkok 48 43 Pkok 94 87 Kuivajakeen Nliuk./Nkok-suhde 50 43 K 15 - 5.3. Ravinteiden siirtyminen ja energiapotentiaali Sianlannan keskitetyn käsittelyn vaihtoehdossa A biokaasulaitokseen ohjautui 137 300 t lietelantaa, siitä separoitua kuivajaetta ja kiinteitä sianlantoja (Taulukko 20). Tämä on 55 % kaikesta Vakka- Suomen alueella muodostuvasta sianlannasta ja 40 % kaikesta alueen lannasta. Ravinnemäärinä tä- mä tarkoittaa 706 t typpeä ja 285 t fosforia. Mikäli keskitettyä käsittelyvaihtoehtoa ei ole tarjolla, tilat tarvitsevat lannoille levitysalaa noin 24 000 ha (Taulukko 20). Biokaasulaitoskäsittelyyn ohjautuvien sian lantojen energiasisältö biokaasun tuotannossa on 45 000 MWh, joka mahdollistaisi kokonaisenergiateholtaan 5,2 MW:n biokaasulaitoksen (Taulukko 20). Mikäli lantaa ei saada laitoskäsittelyyn tuoreena, energiasisällöstä voidaan menettää 12 500 Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 39 MWh/a, sillä varastoidun sian lietelannan BMP on keskimäärin 300 m3CH4/t-VS ja tuoreen lannan 500 m3CH4/t-VS (tämän hankkeen tulos). Vastaavasti varastoidun kuivajakeen BMP on 220 m3CH4/t- VS ja tuoreen kuivajakeen 260 m3CH4/t-VS (tämän hankkeen tulos). Vaihtoehdossa B, jossa sianlantojen lisäksi keskitettyyn käsittelyyn otetaan puolet alueen nau- dan ja munituskanojen liete- ja kiinteistä lannoista, laitoskäsittelyyn ohjautuva massamäärä on 177 000 t, jonka energiasisältö on 53 900 MWh (Taulukko 20). Keskitettyyn käsittelyyn siirretään tällöin 1 093t typpeä ja 377 t fosforia. Lantamäärän levityspinta-alan tarve sellaisenaan on yli 31 000 ha. Kasvibiomassan energiasisältö (35 100 MWh) on lantoja korkeampi, joten massamääräisesti sa- mansuuruinen massalisäys (~40 000 t/a) kuin vaihtoehdossa B (lisälantojen energiasisältö 8 912 MWh), nostaa vaihtoehdon C energiatehon 9,3 MW:iin. Tämä energiateho laajentaa biokaasun hyö- dyntämisvaihtoehtoja, koska tätä tasoa pidetään myös jo biokaasun nesteytyksen mahdollistavana tasona (>60 000 MWh). Nesteytyslaitoksen investointikustannukset ovat selvästi korkeammat kuin paineistuksen, jolloin kannattavuuteen vaikuttaa merkittävästi käsiteltävä kaasumäärä. Kasvibiomas- san ravinnemäärä on taas alempi kuin vaihtoehdon B lisälantojen, jolloin kasvibiomassavaihtoehdos- sa C käsitellään typpeä 986 t ja fosforia 323 t. Kaikissa käsittelyvaihtoehdoissa syöteseoksen TS-pitoisuus pysyy käytännössä märkäprosessille optimaalisella tasolla (noin <15 %). Vaihtoehdossa C vähäistä laimennusta tarvitaan. Laimennusvesi saadaan kuitenkin laitoksen omista prosesseista (Kuva 13). Taulukko 20. Laskentavaihtoehtojen massamäärät, energiasisältö ja -teho, syöteseoksen TS-pitoisuus sekä ravinnemäärät biokaasuprosessiin sisään (IN) ja ulos (OUT) (vertailuna alueen kaikki lannat). Vaihtoehto A) Sika B) Sika+lisälannat C) Sika+kasvibiomassa Kaikki lannat Massamäärä (t/a) 137 315 184 945 177 315 343 687 Energiasisältö (MWh/a) 45 000 53 900 80 100 80 380 Teho (MWh) 5,2 6,3 9,3 9,3 TS IN (%) 11,5 14,0 15,7 10,9 Nkok IN=OUT (t/a) 706 1 093 986 1 731 Pkok IN=OUT (t/a) 285 377 323 477 Nliuk IN (t/a) 366 444 368 750 Nliuk OUT (t/a) 498 607 638 996 Levityspinta-ala fosforin perusteella (12 kgP/ha*) 23 750 31 420 26 920 39 750 *Fosforin levitysmäärä on laskettu vuositasolla, koska 5 vuoden tarkastelujaksolla fosforin tasaustakin käytet- täessä tämä hehtaarimäärä tarvitaan per vuosi. Vakka-Suomen tarkastelualueen ravinnevirtoja kokonaisuutena tarkasteltaessa, sianlantojen käsitte- lyvaihtoehdossa A, biokaasulaitoskäsittelyyn ohjautui 41 % tarkastelualueen lantatypestä ja 60 % lantafosforista. Lisälantavaihtoehdossa B biokaasulaitoskäsittelyyn ohjautui vastaavasti 63 % typestä ja 79 % fosforista. Vaihtoehto C ei ole suoraan vertailukelpoinen edellisten kanssa, koska laskentaan tuotiin lisää typpeä ja fosforia kasvibiomassan kautta (Kuva 14). Alueen kasvibiomassojen ravinne- määriä ei huomioitu muissa laskentavaihtoehdoissa. Mikäli sian lietelantojen fosforin erotusmene- telmänä käytettäisiin laskeutusta linkoamisen sijaan, jäisi alueen sikatiloille tilatasolla levitettäväksi keskimäärin 10 t/a enemmän fosforia. Tämä tarkoittaa levityspinta-alassa 833 ha (12 kgP/ha). Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 40 Kuva 14. Typen (vasen) ja fosforin (oikea) jakaantuminen aluetasolla Vakka-Suomessa keskitetyn biokaasulai- toksen ja tilojen kesken eri laskentavaihtoehdoissa. Keskitetyssä biokaasulaitoksessa ravinteet säilyvät, mutta massamäärä vähenee, kun mädätysjään- nöstä jalostetaan edelleen biokaasuprosessin jälkeen. Vehmaan laitoksessa ravinteet saadaan väke- vöityä 29–35 %:iin laitoskäsittelyyn siirrettyjen raaka-aineiden massasta (Kuva 15). Kasalla pysyvää, aumattavaa kuivajaetta muodostuu 21–27 % ja nestemäistä ravinnekonsentraattia 8 % laitokselle sisään tulleiden massojen määrästä. Loput massasta on johdettavissa ympäristöön. Käytännössä lai- tokselta hyötykäyttöön kuljetettava massamäärä vähenee merkittävästi ja mahdollistaa siten loppu- tuotteiden pidemmät kuljetusmatkat sinne, missä ravinteita tarvitaan. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 33/2016 41 Kuva 15. Keskitetyn biokaasu- ja mädätysjäännöksen jatkojalostuslaitoksen massatase vaihtoehdoissa A-C. Raaka-aineiden mukana keskitettyyn käsittelyyn päätyneiden typen ja fosforin oletettiin päätyvän edelleen kokonaisuudessaan mädätysjäännökseen. Biokaasuprosessissa tapahtuu kuitenkin typen mineralisoitumista eli liukoisen typen osuus kokonaistypestä kasvaa. Erilaisten lantojen typpi liukois- tuu eri tavoin. Lisäksi liukoistumiseen vaikuttaa erityisesti biokaasuprosessin käsittelylämpötila, joka tässä laskennassa oli 40 °C. Lietelantojen liukoisen typen määrän oletettiin nousevan 30 % (Luostari- nen 2013b; Paavola ja Rintala 2008; käytännön kokemukset Vehmaan laitokselta) ja kiinteiden lanto- jen, separoidun kuivajakeen sekä kasvibiomassan 50 % (arvio). Fosforin liukoisuuden oletettiin pysy- vän ennallaan. Keskitetyssä käsittelyssä tuotettujen lannoitevalmisteiden ravinnepitoisuudet muodostuvat raa- ka-aineiden ravinnepitoisuuksista ja käyttäytymisestä prosessointiketjussa. Ravinteiden liukoisuus vaikuttaa mädätysjäännöksen jatkojalostuksessa ravinteiden jakaantumiseen ja päätymiseen eri lop- putuotteisiin. Liuko