Käymälästä peltoon. Eeva-Liisa Viskari Yliopettaja Degree Programme in Energy and Environmental Engineering

Transkriptio

1 Käymälästä peltoon Eeva-Liisa Viskari Yliopettaja Degree Programme in Energy and Environmental Engineering

2 Hieman historiaa 1800-luvulla ja vielä 1900-luvun peltoviljely perustui lannoittamiseen karjanlannalla. 85 % väestöstä sai toimeentulon maataloudesta Karjaa pidettiin ensisijaisesti lannan tuotannon vuoksi, myös makkilanta arvokas lannoite

3 Hieman historiaa Ruoantuotanto oli paikallisesti omavaraista, ravinteiden kierto oli paikallista ja suljettua. Veden käyttö oli huomattavasti vähäisempää kuin nykyisin eikä sitä suinkaan tarpeettomasti sekoitettu jätteisiin. Biojätteitä ei tuolloin edes tunnettu

4 Ote Sanomia Turusta lehdestä

5 Ote Uudenkaupungin Sanomista Mitä voidaan historiasta oppia?

6 we mix and dilute wastes that our bodily systems have spent the whole of evolution separating and concentrating. In Halliday, S. (ed.) Sustainable construction (2008)

7 Ruoantuotanto ja jätösten käsittely ruoka kuluttajat ulosteet virtsa harmaavesi prosessointi Viherrakentaminen Jätevedet (käsittely) viljelykasvit komposti, lietteet vesistöt maaperä keinolannoitteet lanta/liete

8 Kestävä sanitaatio suljettu ravinnekierto ruoka kuluttajat ulosteet virtsa harmaavesi prosessointi Erottelu, käsittely viljelykasvit maaperä Lannoitevalmiste, maanparannusaine

9 Ravinteet ovat virtsassa valmiiksi liukoisessa muodossa Taulukko 1. Eräiden ravinteiden pitoisuuksia ihmisvirtsassa tutkimusten mukaan. Alkuaine Pitoisuus virtsassa (mg/l) Lähde N Pradhan 2010 P Pradhan 2010 K Pradhan 2010 Mg Yu et al Cu Jönsson et al Ca Yu et al. 2001

10 Taulukko 1. Vuotuiset N, P ja K määrät virtsassa ja ulosteissa. Vaihtelu johtuu pääsääntöisesti ruokavaliosta. Virtsassa ~90 % of N, % P ja % K Raskasmetallit (sikäli kun niitä on!) pääasiassa ulosteissa (90%) Lapid, 2008

11 MMMa Lannoitevalmisteista (24/11) Salmonella - Ei todettavissa 25 grammassa näytettä Escherichia coli enintään 1000 pmy/g ja alle 100 pmy/g ammattimaiseen kasvihuoneviljelyyn tarkoitetuissa kasvualustoissa, joissa syötävät kasvinosat ovat suoraan kosketuksissa kasvualustaan Juuripoltesieni (mm. Fusarium; todettu viljelytestillä) - Ei todettavissa taimituotannossa käytetyissä kasvualustoissa Ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksien analyysit ja vaihtelu sovituissa rajoissa

12 MMMa Lannoitevalmisteista (24/11)

13 Tutkimustietoa on WHO Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater. Volume 4: Excreta and greywater use in agriculture (Linkki julkaisuun) Surendra K. Pradhan Yield and quality of vegetables fertilized with human urine and wood ash. Publications of the University of Eastern Finland. Dissertations in Forestry and Natural Sciences 6. (Linkki julkaisuun) Lukuisia muita tutkimuksia mm. SEI Ecosanres tutkimusryhmä, GTZ, TAMK, erilaiset kehitysyhteistyöprojektit etc. Yhden ihmisen tuottaman virtsan ja ulosteiden ravinteet riittävät lannoittamaan m 2

14 Kaalin ja perunan kasvu erotellulla virtsalla ja kuivakäymäläkompostilla lannoitettuna

15 Sadonkorjuu

16 Table 1. Occurrence of pathogen indicators as (CFU (colony forming units) or CFU (plaque forming units) in fertilizer products: dry toilet compost and source separated urine used in the experiment (mean of four parallel samples). Samples Salmonella sps. Faecal coliforms Enterococci Clostridia Coliphage ATCC Coliphage ATCC Urine 0 CFU/25 ml* 0 CFU/40 ml 0 CFU in 20 ml* 14 CFU/ml* 97 PFU/ml* 65 PFU/ml* Compost 0 CFU/25 g* 0 cfu/ 1 g** 0 CFU/ 1 g** 112 CFU/1 g** 0 PFU/1 g** 0 PFU/1 g** *Detection limit 1 bacterium or 1 coliphage virus particle in sample size given in the table. **Detection limit 10 bacteria or 1 coliphage virus particle in sample size given in the table.

17 Microbiological quality potato Table 1. Arithmetic mean of microbial analysis of potato from different treatments. Treatments Salmonella sps. FC Enterococci Clostridia Coliphage Coliphage No fertiliser ldl ldl ldl ldl ldl ldl Artificial ldl ldl ldl ldl ldl ldl fertiliser Compost ldl ldl 408cfu/g ldl* ldl ldl Urine ldl ldl ldl ldl ldl ldl Urine ldl ldl 88cfu/g ldl ldl ldl +compost *10 CFU/g was detected in 1 sample of compost treatment Detection limits for Salmonella sps was 1 CFU/25g, no colony detected in 5 parallel from each treatment. Detection for other microbes was 10 CFU/g and 10PFU/g. *10 CFU/g was detected in 1 sample of blank treatment

18 Kaalin mikrobiologinen laatu from each treatment. Detection for other microbes was 10 CFU/g and 10PFU/g. *10 CFU/g Table 2. Arithmetic mean of microbial analysis of cabbage from different treatments. Treatments Salmonella sps. FC Enterococci Clostridia Coliphage Coliphage No fertiliser ldl ldl ldl* ldl ldl ldl Artificial ldl ldl ldl ldl ldl ldl Compost ldl ldl ldl ldl ldl ldl Urine ldl ldl ldl ldl ldl ldl Urine ldl ldl ldl ldl ldl ldl +compost Detection limits for Salmonella sps was 1 CFU/25g, no colony detected in 5 parallel was detected in 1 sample of blank treatment

19 Concentration (mg/kg) Trace elements in soil Cabbage Potato Limit value Cd Cr Cu Ni Pb Zn Trace element Kuva 1. Raskasmetallien määrät maaperässä perunan ja kaalin kasvatuskokeissa, sekä vastaavat raja-arvot viljelysmaille.

20 Trace element Taulukko 6. Perunan ja kaalin raskasmetallien pitoisuus (mg/kg) ja vastaavat elintarvikkeille määrätyt raja-arvot. Mass fractions (mg/kg) in potato and cabbage Limit values in Finland Potato Cabbage Cd 0,01±0,02 0,01±0,01 0,05 Cr 0,13±0,02 0,13±0,03 ND Cu 0,008±0,01 0,03±0,03 ND Ni 0,53±0,24 1,04±0,28 ND Pb 0,03±0,02 0 0,1 Zn 6,78±0,23 8,74±0,29 ND ND not defined

21 Average mass (kg) SATO Average cabbage mass 3,5 3 2,5 ±0,68 ±0,41 ±0,74 ±0,77 2 1,5 ±0,54 1 0,5 0 a a a b b URINE URINE-COMPOST COMPOST NO FERTILISER ARTIFICIAL FERTILISER Fertiliser treatment Kuva 2. Kaalin keskipaino eri lannoitekäsittelyissä ±SD. Eri kirjaimilla merkityt pylväät ovat tilastollisesti merkitsevästi erilaisia (ANOVA, LSD, p<0,05).

22 Average mass (g) Average potato mass URINE URINE-COMPOST COMPOST NO FERTILISER ARTIFICIAL FERTILISER Fertiliser treatment Kuva 3. Perunan keskipaino eri lannoitekäsittelyissä.

23 Sipulin kasvatus erotellulla virtsalla

24 STEM LEGHT (cm) 60 Growth of onion stem U(Min) U(O) 30 U(Max) 20 AF WEEK Varsi kasvoi nopeammin ja pidemmäksi virtsalla lannoitettuna kuin keinolannoitteella

25 Bulb mass g (FW) Mass of onion bulbs in different urine treatments * * * U(Min) U(O) U(Max) AF Sarja1 44,8 48,3 49,1 39,8 Sipuli kasvoi selkeästi isommaksi virtsalla lannoitettuna kuin keinolannoitteella

26 BIOUREA - Innovatiivinen lannoitevalmiste suljetun ravinnekierron toteuttamisessa Ympäristöministeriö RAKI-ohjelma

27 Taustaa Ravinteiden kierrätystä on toteutettava huomattavasti nykyistä laajemmassa mittakaavassa Erotellut käymäläjätökset lähes täysin käyttämätön ravinteiden lähde Ei kuitenkaan hyväksytty lannoitevalmiste Haasteena Suomessa ja Euroopassa on vesi- ja viemäröintijärjestelmien ylläpito, sekä jätevesien käsittelyprosessit

28 Taustaa Lannoitteiden hinnan ja saatavuuden noustessa lannoitekäytön mahdollisuudet tulee kartoittaa Voisiko aika olla kypsä koko infrastruktuurin uudelleen järjestämiselle syntypaikkaerottelun mahdollistavana? Lähde seppo.net

29 Lähde seppo.net Tavoite laatia malli ja kokeilla käytännössä laajamittaisen erilliskerätyn virtsan ja käymäläkompostin keräyksen, käsittelyn ja hyötykäytön teknisiä toteutuksia Edistää erilliskerätyn virtsan ja käymäläkompostin tuotteistamista Tehdä kustannus-hyötylaskelmat virtsan erilliskeräyksen vaativan infrastruktuurin ja nykyisen jätevesienpuhdistusjärjestelmän välillä. pilotoida virtsan ja käymäläkompostin keräystä, kuljetusta ja säilyttämistä sekä lannoitekäyttöä maanviljelyssä tehdä tarvittavat hygieniaan ja turvallisuuteen sekä ravinnearvoihin liittyvät testit

30 Toimenpiteet Pilotoidaan erilliskerätyn virtsan sekä käymäläkompostin ravinnekierrätyksen koko prosessia suljetun ravinnekierron periaatteella: keruu, kuljetus, käsittely, säilytys, lannoitus, kasvatus, sadonkorjuu ja satotutkimukset (turvallisuus, sadon määrä ja laatu) tehdään tarvittavat mikrobiologiseen laatuun, turvallisuuteen (lääkeaineet, kemikaalit) sekä ravinnearvoihin liittyvät analyysit (TAMK)

31 Toimenpiteet Tehdään nykyiseen ja virtsan erilliskeräilyyn perustuvan jätevesihuollon kustannus- ja elinkaaritarkastelut sekä kartoittamalla käytännön ongelmakohtia, jotka voivat olla esteenä vaihtoehtoisen jätevesihuollon toteuttamiselle Suomessa (SYKE) Vaikutetaan asenteisiin ja arvoihin tiedottamalla hankkeesta ja sen tavoitteista (KSH) Lähde seppo.net

32

33

34 TULEVAISUUDESSA Käsittely lannoitevalmisteeksi =kiertoon?? NYT Jäteveden puhdistamolle Kompostointi/mädätys Maahan/vesistöön DT/erotteleva DT WC Väestön kasvu Viherrakentaminen/ lannoitevalmiste Pihan perä/huussi Maahan/lannoitteeksi = kiertoon ENNEN Kuoppakäymälä/navetta Puskissa käynti