Doranovan kolmessa edellisessä blogissa on vertailtu Suomen ja Saksan biokaasulaitosratkaisuja, arvioitu maatilojen biokaasulaitosten kannattavuutta ja arvioitu putkisiirtojen mahdollisuutta biokaasulaitosten materiaalisiirtoihin. Tämän kertainen blogi taas paneutuu biokaasulaitoksen tuottamiin ravinne- ja kuivikehyötyihin.
Mitä kaikkea biokaasulaitos tuottaa?
Yhdyskuntajätteitä käsittelevät biokaasulaitokset tuottavat jätehuoltopalvelua, energiaa ja kiertotalouslannoitteita. Kun puhutaan maatalouden sivuvirroilla toimivasta biokaasulaitoksesta, niin tämä tuoteportfolio muuttuu hieman. Energiaa tuotetaan edelleen ja useimmiten se jalostetaan oman tilan sähköksi ja lämmöksi. Jätehuoltopalvelusta ei taas maatilamassojen mädätyksestä voida ainakaan laaja-alaisesti puhua. Biokaasulaitokset voivat kuitenkin toimia maatilojen kasvun kiihdyttäjinä vastaanottamalla näiden lantajakeita ja tätä kautta mahdollistamalla peltopinta-alasta riippumattoman tuotannon kasvun.
Biokaasuprosessin lopputuotteita ovat kaasuenergia ja mädätysjäännös. Mädätysjäännöstä voi jalostaa ja yksinkertaisin tapa on jakaa se separoimalla kuiva- ja nestejakeeksi. Molemmat jakeet sopivat lannoitteiksi ja lisäksi kuivajaetta käytetään eläinten kuivikkeena. On kuitenkin syytä muistaa, että kuiviketta voi tehdä myös suoraan lantajakeista ja että eläinten lannat ovat lannoitteita ilman biokaasuprosessiakin. Tämän vuoksi on tärkeä hahmottaa ne edut, joita biokaasuprosessi aidosti tuo lannoite- ja kuivikenäkökulmista.

Kuivikehyöty vai -haitta?
Biokaasuprosessissa osa syötteiden sisältämästä hiilestä muuttuu kaasuksi. Samalla reaktorimassassa olevat bakteerit ja virukset vähenevät, etenkin jos mädätyslämpötila on termofiilinen. Reaktorin jälkeen tehty separointi tuottaa hygieenisempää kuiviketta kuin lietelannasta suoraan tehty. Toisaalta nopealla kierrolla lietelannastakaan suoraan tehty kuivike ei aiheuta ongelmia ja tällainen kuivitusjärjestelmä on käytössä esimerkiksi kiteeläisellä Koivikon tilalla. Lisäksi kuiviketta voi valmistaa lietelannasta tai lietelantaan sekoitetusta kuivalannasta myös separoimalla ja kompostoimalla. Tällöin hygieenisyys nousee biokaasuprosessin tavoin.
Biokaasulaitoksen jälkeen tehdyn kuivikkeen huono puoli on sen heikompi nesteen sitomiskyky. Biokaasulaitoksen hajottaessa kiintoainetta, myös massassa olevien kuitujen määrä vähenee. Tämän vuoksi mädätysjäännöksestä tehty kuivike voi tuottaa ongelmia varsinkin korkean ilmankosteuden aikana.
Miten ravinnehyötyjä voi arvioida?
Biokaasulaitos ei lisää syötteisiin ravinteita vaan mädätysjäännöksen sisältämät typpi-, fosfori- ja kaliumarvot riippuvat täysin syötteiden laadusta ja niiden vaihtelusta. Anaerobisessa hajoamisessa tapahtuu kuitenkin ammonifikaatiota (kutsutaan myös typen liukoistumiseksi ja mineralisoinniksi), jossa osa syötteen orgaanisesta typestä hajoaa ammoniumtypeksi (NH4-N). Ammoniumtyppi on liukoinen typpiyhdiste, joka muuttuu maaperässä nitraatiksi. Ammoniumtyppi sitoutuu maapartikkeleihin, eikä sen vuoksi ole herkkä huuhtoutumiselle.
Biokaasuprosessi ja siinä tapahtuva typen mineralisoituminen parantaa siis mädätysjäännöksen arvoa raakalietteeseen verrattuna huuhtoutumisriskin pienentymisen kautta. Typen mineralisointi riippuu kuitenkin syötteen raaka-aineista, prosessiteknologiasta ja viipymäajasta. Esimerkiksi naudan lannan liukoisen typen määrä nousee vain noin 20 % mesofiilisessä biokaasuprosessissa, kun taas kasvimassan sisältämän typen mineralisoituminen voi olla jopa 50–80 % luokkaa. Naudan lannan heikohko mineralisoituminen johtuu siitä, että naudan elimistö on eräänlainen biokaasulaitos ja syöty rehu on jo kertaalleen käynyt läpi typen mineralisoinnin naudan pötsissä (tiedot kirjasta Biokaasuteknologia, Kymäläinen ja Pakarinen).
Kun käytetään orgaanisia lannoitteita, niin paras satovaste saavutetaan, kun lannoite levitetään kevätkylvöisille kasveille hieman ennen kylvöjä. Lisäksi kylvöjen yhteydessä kasveille annetaan typpeä sisältävää mineraalilannoitetta, jonka avulla kasvu saadaan käyntiin. Ammoniumtypen muuttuminen nitraatiksi kun vie maaperässä pari viikkoa. Hitaasti liukeneva typpi sopii osalle kasveista, osan valmistumista se voi pitkittää.
Puhtaiden ravinneasioiden lisäksi biokaasuprosessi tekee lietteistä nestemäisempiä ja tätä kautta helpommin levitettäviä. Hyvin toimivan biokaasuprosessin on myös todettu vähentävän haisevia yhdisteitä yli 90 %. Biokaasuprosessilla on myös haittapuolensa. Se nostaa pH:ta ja tätä kautta typen haihtumisriski suurenee. Tämä on otettava huomioon mädätelogistiikassa ja levityksessä, jotteivat biokaasuprosessin hyödyt haihdu taivaalle.
Voiko hyödyt mitata euroissa?
Varsinkin maatilakohtaisia biokaasulaitosinvestointeja laskiessa mukana on herkästi kuiviketuotannon ja ravinnehyötyjen euromäärät. Kuiviketuotannon hyötyjä verrataan esimerkiksi ostetun turpeen kustannukseen ja lannoitehyötynä näkee käytettävän noin 1,0 €/mädätysjäännöstonni hyötymäärää. Kun nämä hyödyt lasketaan mukaan, niin laitosinvestoinnin kannattavuus paranee. Lähestymistapa on oikea tietyin varauksin. Kuivikkeiden tuotantoon ei välttämättä tarvita biokaasuprosessia ja toisaalta biokaasulaitos ei lisää syötteissä jo valmiiksi olevien ravinteiden määrää. Myös typen liukoistumisen hyödyt ovat rajallisia, jos biokaasulaitoksen syötteet koostuvat pääosin lietelannoista.
Ravinnehyötyjen aito saavuttaminen vaatiikin lannoitteiden ja kasvilajien ominaisuuksien tuntemista, tarkkaa viljelysuunnittelua ja itse levitystoimenpiteiden hallitsemista. Toisaalta levityksen aikaiset pienemmät hajuhaitat ja sitä kautta tyytyväisemmät mökkinaapurit saattavat olla rahallisia hyötyjä suurempia.

Mitä pienempään ja helppokäyttöisempään muotoon ravinteet saadaan, sen arvokkaampia ne ovat
Biokaasuprosessissa syntyvän mädätysjäännöksen huonoin puoli on sen matalat ravinnepitoisuudet. Separoinnilla tai linkouksella märkäjakeeseen saadaan enemmän typpeä ja kuivajakeeseen fosforia, mutta kuljetusongelmaa tämäkään ei täysin ratkaise. Sen vuoksi on elintärkeää, että biokaasutoimiala löytää teknistaloudellisia ratkaisuja lannoitetuotteiden konsentroitiin. Myös valtio on tukenut tätä kehitystä esimerkiksi Ravinteiden Kierrätyksen Kokeiluohjelman kautta. Toistaiseksi yksikään teknologia ei kuitenkaan ole osoittautunut täysin ylivoimaiseksi ratkaisuksi konsentrointihaasteisiin.
Doranovan oma arvio on, että lähiaikoina julkistettavat tuki-instrumentit tulevat nopeuttamaan konsentrointilaitteistojen yleistymistä merkittävästi. Suomella olisi mahdollista olla ainakin laskennallisesti omavarainen fosforin osalta ja tämän potentiaalin hyödyntäminen vaatii lannoitetuotteiden kehittämistä muunkin kuin separoinnin osalta. Muuten lannoissa olevaa fosforia ei saada järkevästi Varsinais-Suomesta maan keskiosiin. Lisäksi lannoitteiden konsentrointi on erittäin vahvasti skaalautuvaa toimintaa, joten se tulee yleistymään lähinnä suurilla ja keskitetyillä biokaasulaitoksilla.