Vesiruton hyötykäyttö biotaloudessa – järvien riesasta raaka-aineeksi : Elodea-hankkeen loppuraportti - (:unkn) unknown (Suomen ympäristökeskus, SYKE, 2017)
Koillismaalla vesistöjen virkistyskäyttöä ja kalastusta on haitannut järviin yhä laajemmin levinnyt kanadanvesirutto (Elodea canadensis). Vesiruton hyötykäyttö – riesasta raaka-aineeksi -hankkeessa vesirutolle etsittiin erilaisia hyötykäyttötapoja, jotta vesistöstä nostettu suuri kasvimateriaali ja sen sisältämät aineet saataisiin hyödynnettyä kierto- ja biotalouden tavoitteiden mukaisesti. Neljällä Koillismaan järvellä tutkittiin kasvibiomassan määrää sekä näytealoilta että veneestä käsin kaikuluotausmenetelmällä. Tutkimusjärvistä kolmella selvitettiin lajin koostumusta sekä sen vaikutusta ihmiselle haitallisiin mikrobeihin ja kasvipatogeeneihin. Lisäksi testattiin kasvimateriaalin sopivuutta biokaasun tuotantoa varten ja tutkittiin tämän prosessin tuloksena syntyvän rejektin eli mädätejäännöksen soveltuvuutta jatkokäyttöön muun muassa maanparannusaineena. Kaikuluotausmenetelmällä pystyttiin arvioimaan suuntaa-antava suuruusluokka järven kaikkien vesikasvien biomassalle. Kuitenkin tarkempaa ja luotettavampaa biomassa-arviota varten tulisi vertailunäytealoja sijoittaa koko uposkasvillisuuden esiintymisen syvyysvyöhykkeille riittävä määrä. Biomassan sisältämät aineet olivat lähes täysin kuiva-aineessa, koska vesirutosta veden mukana poistunut ainemäärä oli vähäinen. Vaikka aineet ovat suurimmaksi osaksi sitoutuneet kasviin, on suositeltavaa poistaa vesirutto vesistöstä siten, etteivät ravinteet pääse valumaan takaisin vesistöä rehevöittämään. Tutkituissa järvissä vesiruton raskasmetallipitoisuudet eivät pääsääntöisesti rajoita vesiruton hyötykäyttöä, johon on monia mahdollisuuksia. Kasvibiomassan havaittiin sopivan hyvin biokaasutuksen syötemateriaaliksi korkean metaanintuottopotentiaalinsa ansiosta. Biokaasutuksen mädätysjäännöksenä syntyvä rejekti sisältää huomattavia määriä pää- ja hivenravinteita, joten se on myös arvokasta lannoitusainetta. Joidenkin ravinteiden osalta rejektin käyttö vaatisi kuitenkin myös täydennyslannoitusta. Rejektin havaittiin estävän siementen itämistä laboratorio-olosuhteissa, joten sillä saattaa olla kasvien kasvua rajoittavia vaikutuksia myös pelto-olosuhteissa, mikä tulisi ottaa huomioon rejektin levityspaikan ja -ajankohdan suunnittelussa. Lisäksi tulee huomioida myös rejektin käyttöä ja levitystä koskeva lainsäädäntö sekä tukiehdot. Vesiruttoa voi olla mahdollista hyödyntää myös viljelykasvien kasvitautien biologisessa torjunnassa. Vesirutolla ja siitä poistuvalla vedellä havaittiin perunarupea aiheuttavien sädebakteerien ja joidenkin kasvipatogeenisten sienten kasvua estäviä/hidastavia biologisia ominaisuuksia laboratorio-oloissa. Torankijärvessä havaittu vesiruton suuri mangaanipitoisuus, Kuusamojärven vesiruton alumii-nipitoisuus ja kaikkien tutkittujen järvien vesiruttojen rautapitoisuudet rajoittavat kuitenkin vesiruton elintarvike- ja rehukäyttöä. Rehukäyttöä suunniteltaessa tulisikin aina määrittää kasvimassan kemiallinen koostumus ja erityisesti hivenaineiden pitoisuudet etukäteen. Tutkimustulosten perusteella vesirutto ei ole ravitsemuksellisesti niin arvokasta eikä turvallista käytettäväksi ihmisravintona, että sille kannattaisi hakea työlästä ja kallista uuselintarvikestatusta. Näiden tulosten perusteella vesirutto ei myöskään näyttäisi soveltuvan käytettäväksi säilöntäaineena kosmetiikassa tiettyjen bakteerien kasvunestoon. Tutkimuksessa koottu aineisto koostui neljästä järvestä ja suhteellisen pienistä näytemääristä. Tämän vuoksi suunniteltaessa vesiruton jatkokäyttöä tulisi vielä tehdä tarkentavia ja käyttötarkoitusta varten kohdistettuja analyyseja, sekä esimerkiksi peltokokeita ja maittavuuskokeita eläimille. Vesiruton kerääminen on mahdollista vain avovesikauden aikana, joten sen jatkokäyttöä varten tulisi selvittää tarpeet muun muassa esikäsittelyn, säilönnän ja varastoinnin osalta. Kasvibiomassan poistamisessa ja hyödyntämisessä huomioitavat asiat onkin koottu toimintamalliin, jossa on kuvattu eri hyötykäyttövaihtoehto-jen arvoketjujen päävaiheet ja niihin vaikuttavat tärkeimmät tekijät, sekä tarvittavat toimijat eri vaiheissa. Lisäksi toimintamallissa on arvioitu eri vaihtoehtoihin liittyviä riskejä ja kehittämistarpeita. Eri käyttömuotojen kannattavuuden selvittäminen ja laajemman mittakaavan pilotointi tulisikin tehdä tulevissa hankkeissa. Pilotoinnin vetäjäksi tarvittaisiin paikallinen kehittämisyhtiö tai muu riittävän iso toimija. Recreational use and fishing have been hindered by the ever-expanding Canadian waterweed on the lakes of Koillismaa region in Finland. The project “Utilization of Canadian waterweed – from nuisance to source of raw materials (Elodea)” looked for a variety of utilization methods for the Canadian waterweed in order to make use of the large amount of plant material and the substances it contains. This is also in line with the objectives of circular economy and bio-economy. In the four lakes of Koillismaa, the amount of Canadian waterweed biomass was studied with echo sounding method. The chemical compositions of Canadian waterweeds sampled from three study lakes were analysed, and the effect of waterweed on harmful microbes and plant pathogens was determined. In addition, the suitability of the Canadian waterweed for the production of biogas was tested, and the use of the residue i.e. the by-product generated during the biogas process, was further studied as a soil amendment. The echo sounding method gave an estimate of the biomass of all aquatic plants in the lake. However, for a more accurate and reliable biomass assessment, reference sampling areas should be placed in different depth zones of submerged plants. The chemical substances in waterweed biomass were almost completely in dry matter as the amount of water leaching from the waterweed was not high. Even if the chemical substances are mainly bound to the dry matter of plant, it is advisable to remove the waterweed with its water from the watercourse so that the nutrients are not released back to the water of watercourse. In the studied lakes, the heavy metal content of the Canadian waterweed does not, as a rule, limit the utilization of the waterweed. Canadian waterweed was found to have many uses. It was well suited to be used as a biogas substrate due to its high methane potential. The residue generated during the biogas production as a result of anaerobic digestion contains significant amounts of main and micro nutrients, and it is therefore a valuable fertilizer. However, for some nutrients, the use of residue would also require a supplement fertilizer. The residue was found to prevent seed germination under laboratory conditions so it may have plant growth-limiting effects also under field conditions, which should be taken into account when choosing the site and date of application. In addition, legislation on the use of the residue as well as terms of subsidies should be complied with. Biomass and exudates of Canadian waterweed inhibited growth of Streptomyces bacteria causing potato common scab and some plant pathogenic fungi in laboratory conditions indicating that waterweed may have potential in biological control. The high manganese concentrations of Canadian waterweed observed in the Lake Torankijärvi, the aluminium content of waterweed in the Lake Kuusamojärvi, and the iron concentrations of waterweed in all studied lakes, however, limit the food and feed utilization of waterweed. When planning forage use, it is always necessary to determine the chemical composition of the waterweed and, in particular, the concentrations of trace elements in advance. According to the results of this research, the Canadian waterweed is not nutritionally so valuable and safe for human consumption that it would be advisable to apply for laborious and costly novel food status. In addition, based on the results, the Canadian waterweed does not appear to be suitable as a preservative in cosmetics for the growth of certain bacteria studied. The data collected consisted of four lakes and a relatively small amount of samples. Consequently, when planning further use for the Canadian waterweed more precise and purpose-oriented analyses should be made, e.g. field experiments and palatability tests for animals. Harvesting waterweed is only possible during the open water season, thus it is necessary to find out for its further use the needs for pre-treatment, preservation and storage of waterweed. The issues to be taken into account in the removal and exploitation of a waterweed are summarized in an operational model. It describes the main phases of the value chains of the different utilization options and the main factors influencing them, as well as the necessary operators at different stages. In addition, the risks associated with different options and development needs are assessed in the operational model. Exploring the profitability of different forms of waterweed use and wider-scale piloting should be done in future projects. Local development company or other large operator should launch such a project.
Utilization of Canadian waterweed in bioeconomy - from nuisance to source of raw materisl = Nytta av vattenpesten i bioekonomi - från bry till råvara
Keywords: cosmetics; utilization; river basin management; vattenpest; nyttobruk; uppbyggnad; näringsämnen; jordförbättringsmedel; kosmetiska produkter; fodermedel; vattenvård; biomassa; hyötykäyttö; koostumus; ravintoaineet; maanparannusaineet; biokaasu; kosmeettiset tuotteet; rehut; Elodea canadensis; biomass; uses; composition; nutrients; soil amendments; biogas; forage; watersheds; vesirutto; vesienhoito