Peltobiomassojen hyödyntäminen biokaasun tuotannossa. Annimari Lehtomäki Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

Transkriptio

1 Peltobiomassojen hyödyntäminen biokaasun tuotannossa Annimari Lehtomäki Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos

2 Biokaasu Muodostuu bakteerien hajottaessa orgaanista ainesta hapettomissa olosuhteissa Tuotantoon voidaan käyttää lähes kaikkea orgaanista ainesta Metaania (50-75 %) ja hiilidioksidia Lämpöä, sähköä ja liikennepolttoainetta

3 Peltobiomassat biokaasun Energiakasvit tuotannossa Kesantomaiden hyödyntäminen Ylituotantona ja vuoroviljelyssä syntyvä kasvibiomassa Kasvintuotannon jätteet Korjuujäte: öljykasvit, viljakasvit, peruna, sokerijuurikas Typpihuuhtouman pienentäminen, ravinteiden kierron tehostaminen

4 Energiakasvit Erityisesti energian tuotantoa varten viljeltyjä kasveja Kotimainen, uusiutuva, kasvihuonekaasuneutraali energiamuoto Energiakasveiksi soveltuvat lajit Runsaasti biomassaa vähäisellä viljelypanostuksella Suomen olosuhteissa menestyviä ja nopeakasvuisia Mahdollisimman vaatimattomia ja kestäviä Helppoja viljellä, korjata ja varastoida

5 Kasvien hyödyntäminen biokaasun tuotannossa Biokaasun tuottaminen kasveista monin verroin tehokkaampaa verrattuna lannan käyttämiseen substraattina Biokaasupotentiaali EU:n alueen maataloudessa 1500 milj. t biomassaa / vuosi voitaisiin hyödyntää biokaasun tuotannossa Tästä 49 % energiakasveja Biokaasupotentiaali Ruotsin maataloudessa 14 TWh,, mistä TWh kasvien ylituotantoalueilla

6 Metaanintuotto kiinteistä jätteistä ja lietteistä (tyypillistä märkäpainoa kohti) Materiaali Rasvat (teoreettinen) Proteiinit (teoreettinen) Hiilihydraatit (teoreettinen) Teurastamojäte Lehmän lanta Sian lanta Yhdyskuntien biojäte Yhdyskuntien puhdistamoliete Peltobiomassat Metaania (m 3 /1000 kg)

7 Miksi kasveista juuri biokaasua? Energian tuotannon hyötysuhde hyvä Metaani arvokasta liikennepolttoainetta Vähäiset päästöt Suljettu ravinnekierto Monipuolisen viljelyrakenteen säilyttäminen Sadonkorjuu varhaisessa kasvun vaiheessa -> suuri kuiva-ainesato ainesato Ei materiaalin kuivaustarvetta

8 Hajautettua energiantuotantoa Biokaasun tuotanto kasveista taloudellisinta lähellä kasvien tuotantoalueita Kuljetuskustannusten minimointi Jäännöksen käyttö lannoitteena ja maanparannusaineena kasvien viljelyalueilla Mahdollisuus lähes suljettuun ravinnekiertoon Hajautettua energiantuotantoa joko maatilakohtaisissa tai suuremmissa biokaasulaitoksissa Tuotantovarmuus, energiaomavaraisuus Monipuolinen maatalouden tuotantorakenne Työllistävä vaikutus

9 Kasvien ja muiden jätefraktioiden yhteiskäsittely Eläintuotannon jätteet Lannankäsittelyn kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen Kasvintuotannon jätteet Typpikuorman vähentäminen, ravinteiden kierron tehostaminen Öljykasvit, viljakasvit, peruna, sokerijuurikas Elintarviketeollisuuden jätteet Yhdyskuntien biojäte Jätteen vastaanotosta maksetut porttimaksut

10 Biokaasun tuotantoon soveltuva kasvimateriaali: Kasvien valintakriteerit Suuri sato, korjuukerrat / kesä Helppo viljellä ja korjata Vaatimaton ja kestävä Helppo säilöä Suuri metaanintuotto: Helposti hajoavia hiilihydraatteja Hiili/typpi-suhde (optimi 25-35) Ligniinipitoisuus Lopputuotteen ravinnearvo ja maanparannusominaisuudet Kasvitaudit

11 Esimerkkejä meneillään olevasta Kasvi Raparperi Lupiini Nokkonen Heinäseos Ruokohelpi Sokerijuurikkaan naatit tutkimuksesta Metaanisaanto (m 3 CH 1. korjuu 39,5 40,4 25,4 84,5 97,4 34,1 CH 4 / t 2. korjuu / t ww) 25,1 41,0 60,2 71,8 166,5 -

12 Esimerkkejä meneillään olevasta Nurmiheinä: tutkimuksesta - korjuu 2 kertaa kesässä, sato ka t/ha MWh/ha, ajo-km Ruokohelpi: - korjuu kertaa kesässä, sato ka t/ha MWh/ha, ajo-km

13 Kasveista biokaasua - ketju Kasvien viljely Biokaasu Lämpö Sähkö Liikennepolttoaine Korjuu Partikkelikoon pienennys Esikäsittelyt Varastointi - Säilörehu - Kuivaus Esikäsittelyt Biokaasun tuotanto Jäännöksen varastointi, jälkikaasutus Jäännös

14 Prosessiteknologia Perinteinen biokaasuteknologia suunniteltu jätteille, joilla alhainen kuiva-ainepitoisuus ainepitoisuus (esim. lietelanta) Kasvien kuiva-ainepitoisuus ainepitoisuus korkea, % Märkä- vs. kuivaprosessit Yksi- vs. kaksivaiheiset prosessit Panosperiaatteella toimivat vs. jatkuvatoimiset prosessit