Biokaasututkimus Suomessa Mitä selvitetään ja miksi? Onko meillä biokaasupotentiaalia?

Transkriptio

1 tutkimus Suomessa Mitä selvitetään ja miksi? Onko meillä biokaasupotentiaalia? Fossiilisesta uusiutuvaan tutkimusohjelmakoordinaattori, vanhempi tutkija Teija Paavola, MTT Suomen Kaasuyhdistyksen seminaari Metaanit hyötykäyttöön Hotelli Seurahuone, Helsinki,

2 MTT lyhyesti MTT: 800 henkilöä, 49 milj. euroa, 14 toimipaikkaa Tutkimus kattaa laajasti koko elintarvikeketjun pellosta pöytään ja pöydästä peltoon Tutkimus painottuu ongelmalähtöisiin ohjelmakokonaisuuksiin: Hyvinvointia ruuasta Muuttuva ilmasto ja maatalous Fossiilisesta uusiutuvaan Vesistöystävällinen maatalous Huomisen maatila Mahdollisuuksien maaseutu Vastuullinen elintarviketalous Geenivarojen kestävä käyttö

3 teknologia vastaa globaaleihin haasteisiin teknologia mahdollistaa sekä uusiutuvan energian tuotannon että ravinnekiertojen sulkemisen Raaka-aineet: maatalouden, yhdyskuntien ja teollisuuden orgaaniset jätteet ja sivuvirrat Teknistaloudellinen potentiaali Suomessa Lanta ja jätteet 2 5 TWh Peltobiomassat ~9 TWh Nurmibiomassan energiapotentiaali on biokaasun tuotannossa MWh/ha Ravinteet säilyvät ja muuntuvat kasveille käyttökelpoisempaan muotoon (typpi) Kuva: S. Luostarinen Kuva: A. Lehtomäki Kuva: T. Paavola

4 Kestävyys (1) Paikallisesti, kotimaisista raaka-aineista Ei aiheuta ympäristöongelmia muualla Materiaalivirtojen ravinteiden ja hiilen kierrätyksen tehostaminen Säilyttää ravinteet, parantaa erityisesti typen hyödynnettävyyttä Fossiilisin tuotantopanoksin valmistettujen epäorgaanisten lannoitteiden korvaaminen (typpi, fosfori, kalium, rikki ym. hivenravinteet) Biojalostamoissa voidaan valmistaa kierrätysravinnetuotteita erilaisiin käyttötarkoituksiin, tulevaisuudessa myös muita arvokomponentteja Säilyttää viljelymaiden kasvukunnon, parantaa lopputuotteiden hygieniaa ja vähentää hajuhaittoja Lopputuote hyödynnettävissä myös luomutuotannossa Lannankäsittelyn kasvihuonekaasupotentiaali biokaasutuotannon lisäämisellä 21 % (lanta 14% maatal.päästöistä) Käsittelymenetelmä tuottaa energiaa (vrt. energiaa kuluttavat jätteen- ja jätevesienkäsittelymenetelmät)

5 Kestävyys (2) Paras ympäristötase jätemateriaaleista, kestävästi myös energiakasveista Vuoroviljely Puna-apilanurmi kevätviljan esikasvina nostaa siementen painoa ja valkuaispitoisuutta Heinäkasvit lisäävät maan orgaanista ainesta sekä parantavat maan huokoisuutta, mururakennetta ja vesitaloutta Viljan monokulttuurin katkaiseminen vähentää kasvitauteja Turvepeltojen hyödyntäminen Turvemaiden nurmiviljely esim. biokaasun tuotannon raaka-aineeksi alentaisi ko. maiden kasvihuonekaasupäästöjä jopa 62 % Pellot tarvittaessa siirrettävissä takaisin ruoan ja rehun tuotantoon n hyödyntäminen maatalouden energianlähteenä alentaa kotimaisen ruoan ilmastokuormitusta Työkoneiden polttoaineet muodostavat kolmasosan maatalouden energiankulutuksesta

6 Haasteet (1) Miten saada potentiaali käyttöön eri mittakaavoissa Lanta erinomainen perusmateriaali Lisäenergiaa kasvibiomassoista Lisäenergiaa yhdyskuntien ja teollisuuden materiaalivirroista Laajeneva raaka-ainevalikoima Tekniset ratkaisut: keräys, kuljetus ja prosessointi Kilpailu raaka-ainevirroista Vaikutukset biokaasuprosessiin ja lopputuotteiden ominaisuuksiin, laatuun ja jatkoprosessoitavuuteen, mahdolliset riskit hyötykäytölle Käsittelyjäännöksen tuotteistaminen erittäin tärkeää etenkin isommissa laitoksissa Merkittävät massamäärät sisään ja ulos Teknologioiden kehitys ja käyttöönotto alkuvaiheessa myös maailmalla

7 Haasteet (2) Taloudellinen kannattavuus Kuinka laitoksen kannattavuus rakentuu eri mittakaavoissa? Millä edellytyksillä liiketoimintaa? Paikalliset erityispiirteet ei kahta samanlaista laitosta Osa hyödyistä hankalasti muutettavissa euroiksi Tukimekanismit Lainsäädännön muutokset laitostoimintaan liittyvä lainsäädäntö on osittain vasta kehittymässä Tulkintavaikeuksia ja eroja eri alueilla ja eri viranomaisten kesken Kokonaiskonseptin hallinta Kaikkien osa-alueiden on toimittava optimaalisesti

8 tutkimusta MTT:ssä HVP Energiakasvit ksi Jätehuollon päästöjen väheneminen Lannan käsittelyn & kasvien hajoamisen päästöjen vähentäminen Maatalous lanta kasvimassa Biohajoava jäte teollisuus yhdyskunnat Hoidettu viljelemätön pelto, viherkesanto ja suojavyöhykepelto Alaa jolta sato voitaisiin korjata n ha Kuiva-ainesato 4 6,5 t/ha Lisäksi ovat olemassa: CO 2 Ruokohelpi ha (käytössä jo nykyisin) (Viherlannoitusnurmi ha) (poikkeuksellisen suuri v. 2010) prosessi Pelto Muut käyttömahdollisuudet CH 4, CO 2 Jäännös Ravinteet Org.aines Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Ravinteiden ja orgaanisen aineksen kierrätys ja

9 tutkimusta MTT:ssä HVP Energiakasvit ksi BIOPELTO Jätehuollon päästöjen väheneminen Lannan käsittelyn & kasvien hajoamisen päästöjen vähentäminen Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA Biohajoava jäte teollisuus yhdyskunnat BIOTILA JA BIOPELTO Tietoa maatilojen biokaasuratkaisuihin Kuinka laitos hankitaan ja kuinka sitä operoidaan Raaka-aineet ja energiantuotto Käsittelyjäännöksen lannoitekäyttö CO 2 laitoksen perustaminen Laitoksen kannattavuuden rakentuminen Tiedonsiirto prosessi Pelto Muut käyttömahdollisuudet CH 4, CO 2 Jäännös Ravinteet Org.aines Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Ravinteiden ja orgaanisen aineksen kierrätys ja

10 tutkimusta MTT:ssä HYÖTYLANTA Energiakasvit HVP ksi BIOPELTO Jätehuollon päästöjen väheneminen BALTIC Lannan käsittelyn & kasvien MANURE hajoamisen päästöjen vähentäminen Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA Biohajoava jäte teollisuus yhdyskunnat Muut käyttömahdollisuudet CH 4, CO 2 Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja HYÖTYLANTA Lannan ravinteiden CO 2 tehokas käyttö Lannan ja muiden eloperäisten materiaalien prosessointi Lannan tehokkaamman hyödyntämisen taloudelliset ja rakenteelliset vaikutukset tila- ja aluetasolla Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Lannankäsittelyvaihtoehtojen kokonaiskestävyyden arviointi Baltic MANURE EU:n Itämeristrategian lippulaivahanke 18 partneria prosessi 8 Itämeren maassa, vetovastuu MTT:llä Jäännös Päätavoite: Lannasta liiketoimintaa Ravinteet Lannan käytön tehostaminen Org.aines Lannan käsittelyn ja teknologisen prosessoinnin yhdistäminen kestävin ja liiketoiminnallisesti Pelto Ravinteiden kannattavin ja orgaanisen menetelmin aineksen kierrätys ja Tutkimuksen, maatalouden toimijoiden, päästöjen poliittisten vähennys päättäjien ja yritysten yhteistyö tavoitteiden saavuttamiseksi

11 tutkimusta MTT:ssä HYÖTYLANTA Energiakasvit HVP ksi BIOPELTO Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA Biohajoava jäte teollisuus VALORGAS yhdyskunnat Jätehuollon päästöjen väheneminen BALTIC Lannan käsittelyn & kasvien MANURE hajoamisen päästöjen vähentäminen VALORGAS Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Toteuttajat: 13 partneria CH (yliopistoja, 4, CO 2 tutkimuslaitoksia, yrityksiä) Koordinaattori: University of Southampton, UK UK, prosessi Italia, Intia, Portugali, Jäännös Suomi Ravinteet MTT, Jyväskylän yliopisto, Metener Oy Pelto Muut käyttömahdollisuudet Org.aines Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja Tavoitteena ruokajätteiden energiapotentiaalin CO hyödyntäminen 2 tehokkaasti koko ketju huomioiden Keräysjärjestelmät, esikäsittelyt, anaerobiprosessin optimointi, kaasun puhdistus, ravinteiden talteenotto ja kierrätys VALORGAS Ravinteiden ja orgaanisen aineksen kierrätys ja

12 tutkimusta MTT:ssä HYÖTYLANTA Energiakasvit HVP ksi BIOPELTO Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA Biohajoava jäte teollisuus VALORGAS yhdyskunnat Jätehuollon päästöjen väheneminen BALTIC Lannan käsittelyn & kasvien MANURE hajoamisen päästöjen vähentäminen BIOVIRTA Tavoitteena teknologioiden ja käytäntöjen kehittäminen biokaasuprosessin materiaalivirtojen hallintaan, jatkojalostukseen ja kestävään hyötykäyttöön Toteuttajat: CO 2 prosessi Pelto Muut käyttömahdollisuudet Jäännös Ravinteet Org.aines BIOVIRTA Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja Tutkimusorganisaatiot: MTT (koord.), Jyväskylän yliopisto, VTT ja Evira Yritykset: Biokymppi Oy, Biolan Oy, Biovakka Suomi Oy, Finnamyl Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Oy, Genencor International Oy, Honkajoki Oy, Lakeuden Etappi Oy, Lapuan Peruna Oy, Rautakesko Oy, Sybimar Oy, Turun seudun jätehuolto Oy, UPM Kymmene CH 4, CO Oyj 2 ja Watrec Oy Ravinteiden ja orgaanisen aineksen kierrätys ja

13 tutkimusta MTT:ssä BIOSAFE BALTIC Tavoitteena Lannan selvittää käsittelyn orgaanisten & kasvien MANURE haitta-aineiden Fossiilisten (öljy, hiili, hajoamisen päästöjen kaasu) korvaaminen ja esiintymistä suomalaisten biokaasulaitosten vähentäminen lopputuotteissa HYÖTYLANTA ja niiden lannoitevalmistekäytöstä mahdollisesti aiheutuvia riskejä CO 2 elintarvikeketjuun Energiakasvit HVP ksi BIOPELTO Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA Biohajoava jäte teollisuus VALORGAS yhdyskunnat Jätehuollon päästöjen väheneminen prosessi Pelto Muut käyttömahdollisuudet CH 4, CO 2 BIOSAFE Jäännös Ravinteet Org.aines BIOVIRTA Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Ravinteiden ja orgaanisen aineksen kierrätys ja

14 tutkimusta MTT:ssä HYÖTYLANTA BALTIC Lannan käsittelyn & kasvien MANURE hajoamisen päästöjen vähentäminen CO 2 Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja W-FUEL W-FUEL Tavoitteena edistää jätteensynnyn ehkäisyä, biokaasuteknologian ja liikennebiokaasun CH 4, CO käyttöönottoa 2 Suomessa ja Virossa Energiakasvit HVP ksi BIOPELTO Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA prosessi BIOSAFE Toteuttamiskelpoiset suunnitelmat neljälle Jäännös kohdealueelle Suomessa ja kahdelle Virossa Ravinteet Org.aines Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Biohajoava jäte teollisuus VALORGAS yhdyskunnat Toimijoiden verkottaminen Pelto ja tietoisuuden BIOVIRTA lisääminen Ravinteiden ja orgaanisen Jätehuollon biokaasun liikennekäytön ympäristöllisistä, taloudellisista aineksen kierrätys ja päästöjen Muut käyttömahdollisuudet väheneminen alueellisista vaikutuksista

15 tutkimusta MTT:ssä HYÖTYLANTA BALTIC Lannan käsittelyn & kasvien MANURE hajoamisen päästöjen vähentäminen CO 2 BIONURMI Fossiilisten (öljy, hiili, kaasu) korvaaminen ja W-FUEL Energiakasvit HVP ksi BIOPELTO Maatalous lanta kasvimassa BIOTILA Biohajoava jäte teollisuus VALORGAS yhdyskunnat Jätehuollon päästöjen väheneminen prosessi Pelto Muut käyttömahdollisuudet CH 4, CO 2 BIOSAFE Jäännös Ravinteet Org.aines BIOVIRTA Lämpö Lämpö&sähkö Alueverkko Maakaasuverkko Liikennepolttoaine Ravinteiden ja orgaanisen aineksen kierrätys ja

16 MILLÄ EDELLYTYKSILLÄ?

17 MILLÄ EDELLYTYKSILLÄ? -Edullinen nurmirehu - Iso laitoskoko - Tehokas logistiikka (rehu & jäännös) - Ravinteet talteen -Tukien tarve? Toimintamallien puute Rajoite: tarvittavat resurssit hajallaan eri toimijoilla pellot, tehokkaat nurmenkorjuuketjut, biokaasualan osaaminen, pääoma nämä pitäisi saada toimimaan yhdessä Yhteiskunnan tahtotila epäselvä

18 MILLÄ EDELLYTYKSILLÄ EDULLISEMPAA NURMIREHUA? Keinoja: koneiden käyttöasteen parantaminen (suuremmat korjuualat, ajallinen jaksottuminen) Oikeat viljelytoimenpiteet, hyvät lohkot, kunnon sadot! (nykyisin ei läheskään aina ole edes tarvetta pyrkiä kunnon satoihin, kun sadolle ei ole ostajaa nurmi heikoilla lohkoilla) - nurmirehukauppa ja -sopimustuotanto, tällöin pellonhinta ei siirry nurmirehun hintaan - ravinteiden tehokas kierrätys, sijoitus nurmeen, jäännöksen separointi ym., tuotteistaminen laskee lannoituskustannuksia

19 Jos biokaasulaitoksia sopivasti, niin etuja myös kotieläintiloille Nurmirehumarkkinat Myös kotieläintila voi luottaa siihen, että nurmirehuja voi jopa ostaa ei tarvitse hankkia peltoja ja kalustoa, vaan voi keskittyä kotieläinten hoitoon Urakointipalvelujen saatavuus paranee todennäköisesti hinnat laskevat jonkin verran Nurmen tuotanto tehostuu (yksi biokaasulaitos viljelee noin 1000 ha:lla (tai jopa enemmän) nurmea vuosittain), näin ollen nykyiset tuotantokustannuslaskelmat eivät suoraan anna vastauksia kannattavuuteen tuossa mittakaavassa

20 Keinoja haasteiden voittamiseen Nurmen tuotantokustannusten karsiminen (jotain on tehtävissä, sillä biokaasulaitos ei yritä tuottaa Emmentaljuustoa) Käsittelyjäännöksen ravinteiden huolellinen hyödyntäminen Tehokas logistiikka isojen massojen myötä Luomutukien vaikutus? (laitos voi tuottaa luomulannoitetta)

21 Tutkimus vastaa haasteisiin Raaka-aineiden ominaisuuksien tutkiminen Raaka-ainelogistiikka Keräysjärjestelmät Esikäsittelymenetelmät prosessin optimointi Käsittelyjäännöksen jatkojalostus ja hyödyntäminen Lopputuotteiden turvallinen käyttö ja optimaaliset käyttömenetelmät Kokonaiskonseptien ympäristövaikutukset, energiatehokkuus ja talous Yhteiskunnallinen vaikuttaminen

22 n tuotanto kasvuun Raaka-ainelogistiikka, saatavuus ja käsittelyjäännöksen tuotteistaminen ovat avainasioita Esteiden poistaminen Mm. lantapoikkeukset Taloudelliset kannustimet Tuotantotuki lähes merkityksetön ja vääristää kilpailutilannetta eri hyödyntämismuotojen välillä Valtiontakaus lainoille esim. uusien isojen navettainvestointien yhteydessä kannustaisi rakentamaan biokaasulaitoksia Kiinnostusta on, mutta haasteita tutkimukselle näyttää riittävän muitakin tutkimushankkeita käynnissä eri puolilla Suomea

23 Hankkeiden yhteyshenkilöt HVP ksi: Oiva Niemeläinen BIOTILA: Sari Luostarinen BIOPELTO: Elina Virkkunen HYÖTYLANTA: Sari Luostarinen Baltic MANURE: Sari Luostarinen VALORGAS: Jukka Rintala ja Teija Paavola BIOVIRTA: Jukka Rintala ja Teija Paavola BIOSAFE: Marja Lehto (ja Sanna Marttinen) W-FUEL: Maarit Hellsted (ja Sanna Marttinen) BIONURMI: Arja Seppälä ja Teija Paavola

24 Kiitos mielenkiinnosta!