Esiselvitys maa- ja hevostalouden sivutuotteiden hyödyntämismahdollisuuksista Pohjois-Savossa Nurmirehu, maatalousmuovit, hevosenlanta, olki

Transkriptio

1 Esiselvitys maa- ja hevostalouden sivutuotteiden hyödyntämismahdollisuuksista Pohjois-Savossa Nurmirehu, maatalousmuovit, hevosenlanta, olki Epäkurantin nurmirehun ja hevosenlannan hyödyntäminen energiana hankkeen loppuraportti Teija Rantala, Anna-Liisa Viljakainen Kesäkuu 2010

2 SISÄLLYS YHTEENVETO HANKKEESTA ESISELVITYKSEN LÄHTÖKOHDAT NURMIREHUN HYÖTYKÄYTTÖMAHDOLLISUUDET MAATALOUSMUOVIEN HYÖTYKÄYTTÖMAHDOLLISUUDET HEVOSENLANNAN HYÖTYKÄYTTÖMAHDOLLISUUDET OLJEN HYÖTYKÄYTTÖMAHDOLLISUUDET HYÖTYKÄYTTÖMAHDOLLISUUKSIEN PILOTOINTI YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET

3 YHTEENVETO HANKKEESTA Epäkurantin nurmirehun ja hevosenlannan hyödyntäminen energiana -esiselvityshanketta (5092) on rahoitettu Mannersuomen maaseudun kehittämisohjelmasta Rahoitukseen on osallistunut pienellä osuudella myös Savonia-ammattikorkeakoulun kuntayhtymä. Hanke sai positiivisen rahoituspäätöksen ja sitä toteutettiin saakka. Hanketta on toteuttanut Savonia-ammattikorkeakoulun kuntayhtymä, jossa hankkeen toteutuksesta vastasi ympäristötekniikan opetus- ja tutkimusyksikkö. Hankkeen vastuullisena johtajana on toiminut Eero Antikainen, projektipäällikkönä Teija Rantala ja projekti-insinöörinä Anna-Liisa Viljakainen. Lisäksi hankkeessa oli mukana hanketyöryhmä, joka toimi hankkeessa neuvoa-antavana työryhmänä. Hanketyöryhmä kokoontui hankkeen aikana neljä kertaa , , ja Hanketyöryhmän toimintaan osallistui rahoittajan osalta Pekka Kärkkäinen sekä heinäyrittäjä Aarne Soininen, Sanna Airaksinen ja Minna Heiskanen Hevostietokeskuksesta, Marika Lehtola Työterveyslaitokselta, Sari Luostarinen MTT:ltä sekä Eero Antikainen, Risto Kauppinen, Anna-Liisa Viljakainen ja Teija Rantala Savonia-ammattikorkeakoululta. Hankkeen tavoitteena oli projektisuunnitelman mukaisesti selvittää mahdollisuudet epäkurantin nurmirehun sekä hevosenlannan hyödyntämiseksi ensisijaisesti energiaksi. Hankkeen myötä näiden kahden selvitettävän jakeen lisäksi mukaan selvitykseen tuli hanketyöryhmän yhteisellä päätöksellä rehujen pakkaamisessa käytettävät maatalousmuovit sekä ylijäämäolki. Hankkeessa oli viisi osatavoitetta: 1. Esiselvityksen jakeiden syntymäärien kartoittaminen Pohjois-Savon alueella. 2. Vallitsevan nykytilan kartoittaminen esimerkkialueella. 3. Käsittelyvaihtoehtojen selvittäminen. 4. Käsittelyvaihtoehtojen vertailu. 5. Johtopäätökset jakeiden hyödyntämiseksi kustannustehokkaalla tavalla. Ensimmäinen osatavoite hankkeessa toteutettiin Savonia-ammattikorkeakoulun ympäristötekniikan opetus- ja tutkimusyksikön sekä maaseudun kehittämisen koulutusohjelman yhteistyönä. Jakeiden määrien sekä niiden nykyisten käsittelytapojen selvittämiseksi toteutettiin kyselytutkimus, jossa haastateltiin noin 350 pohjoissavolaista maatilaa. Otos vastaa noin 12 % maakunnan maatiloista. Tutkimus toteutettiin puhelimitse Tikeltä tätä tutkimustarkoitusta varten ostettujen tilojen yhteystietojen perusteella. Tilojen yhteystiedot hävitettiin kyselyn suorittamisen jälkeen. Mukana otoksessa oli 250 nautatilaa, 50 hevostilaa ja 50 viljelytilaa. Osa tiloista vastasi myös useampaan kyselyn kohdista, mikäli niillä oli toimintaa useammalla osaalueella. Rehua koskeviin kysymyksiin saatiin vastaukset 243 tilalta, hevosenlantaan liittyviin kysymyksiin 51 tilalta ja olkeen liittyviin kysymyksiin 186 tilalta. Lisäksi kyselyä laajennettiin vielä hankehenkilöstön toimesta myöhemmässä vaiheessa koskemaan 11 suurempaa hevostilaa. Kyselyä oli suorittamassa neljä agrologiopiskelijaa, Jussi Savolainen, Heikki Paunonen, Eero Väänänen ja Jenni Väänänen, joiden opinnäytetyöprosessiin kuului tätä hankkeen osa-alue. Opinnäytetöitä on ollut ohjaamassa Savonian maaseudun kehittämisen koulutusohjelmasta lehtori Sinikka Ripatti, pt. tuntiopettaja 3

4 Katriina Lehtomäki, lehtori Pirjo Suhonen, va. lehtori Jarkko Partanen sekä tilastollisiin menetelmiin liittyen lehtori Petri Kainulainen. Kyselytutkimuksen suunnittelussa ja tulosten arvioinnissa tehtiin tiivistä yhteistyötä hankkeen projektihenkilöstön ja opinnäytetyöntekijöiden kesken. Kyselytutkimuksen tuloksia on käsitelty nurmirehun osalta tämän raportin luvussa 2, maatalousmuovien osalta luvussa 3, hevosenlanan osalta luvussa 4 ja oljen osalta luvussa 5. Hankkeen toinen osuus, vallitsevan nykytilanteen kartoittaminen kohdealueella, toteutettiin tilaustyönä ulkopuoliselta taholta. Työ kilpailutettiin ja siihen saatiin kolme tarjousta. Tarjouskilpailun voitti Watrec Oy edullisimmalla tarjouksella. Kohdealue valittiin yhdessä hanketyöryhmän kanssa niin, että siltä löytyisi mahdollisimman hyvin sekä hevostiloja että myös nautatiloja. Kohdealueella suoritettiin haastattelut viidelle nautatilalle, neljälle hevostilalle sekä yhdelle viljelytilalle. Tämän selvityksen lisäksi tehtiin myöhemmässä vaiheessa pienimuotoinen selvitys myös toiselle alueelle projektihenkilöstön toimesta. Tämän osuuden tuloksia on käsitelty tarkemmin luvuissa 6, hyötykäyttömahdollisuuksien pilotointi. Käsittelyvaihtoehtojen selvittäminen ja niiden vertailu tehtiin projektihenkilöstön toimesta kirjallisuusselvityksillä sekä hakemalla tietoa alan ajankohtaistilaisuuksista sekä henkilökohtaisilla yhteydenotoilla asiantuntijoihin. Hankkeessa on osallistuttu kahteen Itä-Suomen biokaasutoimijoiden kokoukseen Sotkamossa ja Kiteellä sekä yhteen Itä-Suomen bioenergiavaikuttajien kokoukseen Varkaudessa. Projektihenkilöstö osallistui hankkeen toteutusaikana lisäksi seuraaviin tilaisuuksiin: - Biokaasun tuotannon paras käyttökelpoinen tekniikka (BAT), Helsinki - Biokaasu- ja jätealan opintomatka, Valtakunnallinen energiavaikuttajien seminaari, (verkkoseminaari) - Maataloustieteen päivät, Helsinki - Liikennebiokaasu ja Suomi seminaari, Joensuu Hankkeen tuloksena syntyi kokonaiskuva siitä, minkä verran maatalousmuoveja, hevosenlantaa ja olkea Pohjois-Savon alueella syntyy sekä kuinka paljon nurmirehua maakunnassa pilaantuu tai jää muuten tuotannosta yli. Lisäksi hankkeessa selvisi, miten näitä jakeita käsitellään tällä hetkellä ja mitkä ovat niiden potentiaalit energiantuotannossa ja muussa materiaalihyödyntämisessä. Hankkeen tuloksia voidaan hyödyntää edelleen suunniteltaessa jätehuoltoa ja kierrätystä sekä erilaisia uusia energiantuotannon muotoja maakunnassa. Hankkeessa toteutettu tutkimus sekä sen tulokset kuvataan tässä raportissa luvuissa

5 1 ESISELVITYKSEN LÄHTÖKOHDAT Tutkimusalue, Pohjois-Savon maakunta, koostuu 23 kunnasta. Alueella asuu 4,7% Suomen väestöstä ja maatalous on yksi sen merkittävimmistä elinkeinoista: Pohjois-Savossa sijaitsee 7,1% Suomen maatiloista, 6,5% Suomen viljellystä peltoalasta ja 13,6% Suomen maidontuotannosta. Maatiloja alueella on yhteensä 4619 kappaletta. (Pohjois-Savon liitto 2008) Pohjois-Savon maataloussektoria leimaa voimakas rakennemuutos, jossa tilojen määrä vähenee ja niiden keskimääräinen koko kasvaa. Tilastojen mukaan maatilojen määrä on vähentynyt maakunnassa vuosien välillä noin sadalla. Samalla keskimääräinen tilakoko on kasvanut 25,0 hehtaarista 32,1 hehtaariin. (Pohjois-Savon liitto 2009) Hevostiloja Pohjois-Savon maatiloista on 471 kappaletta. Niistä reilu neljännes on aloittanut hevosten pidon vuosien välillä. Samalla maatilojen yhteenlaskettu hevosten määrä on lisääntynyt 1733 eläimestä 2364 eläimeen. (Matilda) Kaikki tallit yhteen laskien hevosia on Pohjois-Savossa noin 3500 kappaletta. (Hevostietokeskus) Muissa kuin maatilatalleissa elää siis yhteensä noin 1100 hevosta. Hevostalous on siis kasvamassa maakunnassa nopeaa vauhtia hevosharrastuksen yleistyessä. Sekä maatilojen koon suurentuminen että hevostalouden lisääntyminen muuttavat näistä toiminnoista syntyvien jätteiden virtoja yhä keskittyneemmiksi, jätteiden ja sivuvirtojen määrän samalla kasvaessa. Nämä erilaiset jätteet ja sivutuotteet aiheuttavat haasteita monilla tiloilla sekä sijoituspaikan että hyötykäyttömahdollisuuksien puutteen takia. Lisäksi ne voivat olla haitaksi sekä ympäristölle että ihmisten ja eläinten terveydelle. Toisaalta jätteiden ja sivutuotteiden synnyn keskittyessä pienemmille alueille voi myös avautua uusia mahdollisuuksia niiden hyödyntämiseen mm. logistiikan näkökulmasta. Ainakin teoriassa jätteitä ja sivutuotteita olisi mahdollista hyödyntää entistä laajemmin joko materiaalina tai energiana. Tässä selvityksessä keskitytään potentiaalisesti energiantuotannossa käytettävien, mutta vähemmän huomioita saaneiden maatalouden sivutuotteiden - ylijäämärehun, hevosenlannan, ja oljen - määrien ja hyödyntämistapojen ja -mahdollisuuksien selvittämiseen Pohjois-Savon maakunnassa. Lisäksi selvityksessä huomioidaan varsinkin rehun käyttöön kiinteästi liittyvän maatalousmuovien hyödyntäminen, koska sen suuret syntymäärät aiheuttavat hankaluuksia useilla tiloilla. 1.1 JÄTESEKTORIN LÄHTÖKOHTIA Suomen jätepolitiikan ja -lainsäädännön tavoitteena on luonnonvarojen kestävän käytön edistäminen sekä jätteistä aiheutuvien terveys- ja ympäristöhaittojen torjuminen. Jätehuoltoa koskevassa lainsäädännössä ja politiikassa käytetään ohjaavana periaatteena jätehierarkiaa (kuva 1). Jätehierarkian mukaan tärkeintä on jätteen synnyn ehkäiseminen. Jos jätettä ei voida estää syntymästä, hierarkian mukaan se tulee ensin pyrkiä käyttämään uudelleen ja tämän jälkeen hyödyntämään biologisesti tai kierrättämään materiaalina. Vasta jos materiaalina hyödyntäminenkään ei ole mahdollista, tulee kyseeseen jätteen energiahyötykäyttö. Viimeisenä keinona on jätteen loppusijoittaminen, joka tulee toteuttaa niin, ettei siitä koidu haittaa ympäristölle tai ihmisille. (Valtakunnallinen jätesuunnitelma vuoteen 2016, VALTSU) 5

6 Kuva 1: Viisiportainen jätehierarkia Jätehierarkian perusperiaatteet sisältyvät myös nykyiseen jätelakiin (1072/1993), joka ohjaa tuotannossa ja kulutuksessa syntyvien jätteiden käsittelyä yhdessä jäteasetuksen (1390/1993) kanssa. Lain mukaan jäte on pyrittävä hyödyntämään ensisijaisesti aineena ja toissijaisesti energiana. Kaatopaikalle jätettä voidaan sijoittaa vain jos sen hyötykäyttö ei ole teknisesti tai taloudellisesti mahdollista. Lain mukaan ympäristöön ei saa jättää roskaa, likaa tai käytöstä poistettuja esineitä siten että niistä voi aiheutua vaaraa, haittaa tai epäsiisteyttä ympäristölle. Myös jätteen avopoltto on kiellettyä. Jätelain vastuusäännösten ( ) eli tuottajanvastuun mukaan elinkeinotoiminnan harjoittajat ovat vastuussa omassa toiminnassa syntyvien jätteiden jätehuollon järjestämisestä. Näin ollen elinkeinotoiminnan jätehuollon järjestäminen on rajautunut pääosin pois kunnan vastuun piiristä ja kuuluu jätteen tuottajan vastuulle. Jätelain 10 ja 1 mukaan kunta voi edelleen jätteenhaltijan kanssa tehtävällä sopimuksella kuitenkin ottaa muunkin kuin nimenomaisella vastuullaan olevan jätteen järjestämäänsä jätteenkuljetukseen ja hyödyntämiseen tai käsittelyyn. Ennen lain muutosta tehdyt, vielä voimassa olevat sopimukset voivat jatkua entisellään kummankin sopijapuolen niin halutessa. Näin ollen myös maatilat ja tallit ovat vastuussa omien jätteidensä käsittelystä. Jätesektori on merkittävä kasvihuonekaasujen tuottaja. Varsinkin orgaanisten jätteiden hajoamisesta sekä jätteiden kuljetuksesta aiheutuu kasvihuonekaasupäästöjä. Valtakunnallisen jätesuunnitelman mukaan merkittävin jätepolitiikan ilmastotavoite on vähentää jätteen kaatopaikkakäsittelystä syntyviä metaanipäästöjä. Tähän pyritään mm. rajoittamalla metaania tuottavan biohajoavan jätteen sijoittamista kaatopaikoille. Tavoitteena on myös biokaasun laitosmaisen tuotannon ja käytön edistäminen. Lisäksi suunnitelman tavoitteisiin kuuluu biokaasun käyttöön, mädätteen tuotteistamiseen ja maatalouskäyttöön sekä laitosten ympäristöhaittojen ehkäisyyn liittyvän kehittämis- ja tutkimustoiminnan tukeminen. Tavoitteena on, että kaikki maaseudun elinkeinotoiminnassa syntyvä lanta hyödynnetään. Tästä lantamäärästä 10 % eli noin 2,1 miljoonaa tonnia, käsiteltäisiin maatilojen biokaasulaitoksissa. Näihin laitoksiin ohjautuisi suunnitelman tavoitteiden mukaan myös vähintään 10 % syntyvästä haja-asutuksen sako- ja umpikaivolietteestä. (VALTSU) Suomessa on meneillään jätelainsäädännön kokonaisuudistus, joka valmistuu vuoden 2010 loppuun mennessä. Uudistuksen tavoitteena on ajanmukaistaa jätealan lainsäädäntö vastaamaan nykyisiä jäte- ja ympäristöpolitiikan painotuksia ja EU-lainsäädännön vaatimuksia, varsinkin EU:n uutta jätedirektiiviä. Uudistuksen yhteydessä arvioidaan muun muassa jätteen synnyn ehkäisyn ja jätteiden kierrätyksen edistämisen sääntelyä, tuottajavastuuseen liittyvää sääntelyä sekä jätehuollon valvonnan riittävyyttä. Eräs tavoite on selkiyttää määrittelyä siitä, milloin materiaali on jätettä ja milloin sivutuotetta sekä milloin jäte lakkaa ole- 6

7 masta jätettä ja muuttuu uusiomateriaaliksi, jolloin sitä voidaan lainsäädännössä käsitellä jätteen sijasta tuotteena. Tällaisia määrittelyjä suunnitellaan mm. rakennus- ja purkujätteille, tuhkille ja kuonille, metalliromulle, kompostille ja keräyspaperille. Maatalouden jätteitä ei ainakaan tässä vaiheessa ole mukana tässä listauksessa. Maaliskuussa 2010 jätelainsäädännön kokonaisuudistusta valmistellut työryhmä jätti esityksensä kommentoitavaksi. Esityksessä sisältää mm. seuraavia asioita: - Jätteiden synnyn ehkäisyn ja jätteiden kierrättämisen edistämisen sääntelyn kehittäminen. - Tuottajanvastuuseen liittyvän sääntelyn kehittäminen. - Jätehuollon valvonnan riittävyyden arviointi. (Ympäristöhallinto) Myös selvitys jäteverotuksen uudistamisesta on käynnistynyt. Tavoitteena on luoda nykyisiä jätehuollon tavoitteita parhaiten edistävä ohjausmalli. Lisäksi Itä-Suomeen on valmistunut oma jätesuunnitelma tammikuussa Se on laadittu Pohjois-Savon, Pohjois-Karjalan ja Etelä-Savon ympäristökeskuksien yhteistyönä. Suunnitelma on jätelain velvoittama ja sen tavoitevuosi on Suunnitelma ei ole oikeudellisesti sitova, vaan sillä on jätehuollon kehitystä ohjaava vaikutus. Tämän esiselvityksen jätejakeiden osalta keskeisiä asioita suunnitelmassa ovat: - Jätteen energiahyötykäytön lisäykseen liittyen tavoitteena on, että materiaalihyötykäyttöön soveltumattoman polttokelpoisen jätteen sisältämä energia saadaan hyödynnettyä mahdollisimman hyvin vuoteen 2016 mennessä. Keinona tähän on mm. selvittää alueellinen rinnakkaispolttokapasiteetti ja sen soveltuminen kierrätyspolttoaineen polttoon sekä arvioida keräys- ja käsittelyjärjestelmän kustannuksia. - Biohajoavia jätteitä on tavoitteena käsitellä pienen mittakaavan biokaasulaitoksissa maaseudulla. Biokaasu jalostettaisiin liikennekäyttöön tai käytettäisiin energiantuotannossa alueesta riippuen. - Haja-asutusalueen jätehuollon osalta tavoitetilana on, että vuoteen 2016 mennessä maatalousmuovien keräys ja käsittely on järjestetty. Suunnitelmassa todetaan, että muovin valmistajien, maahantuojien ja pakkaajien vastuulla olevien jätteiden osalta on tarvetta parantaa vastaanottopaikkojen saatavuutta. Yhtenä keinona suunnitelma nostaa esille tuottajan vastuun laajentamisen edistämistä maatalousmuoveihin niin, että se kattaisi kaikki maatalousmuovit. Tavoitteena on saada aikaan säädösmuutos valtioneuvoston päätökseen pakkauksista ja pakkausjätteistä. Huomioitavaa tähän liittyen on, että EU:n pakkausdirektiivissä muoveille on asetettu 22,5 %:n kierrätysvelvoite vuoteen 2016 mennessä. 1.2 ENERGIASEKTORIN LÄHTÖKOHTIA Suomen energiapolitiikkaa linjaavat mm. Euroopan komission energia- ja ilmastostrategia (2007) sekä Suomen kansallinen pitkän aikavälin ilmasto- ja energiastrategia. Jätteen polton tekniikkaa ja päästöjä ohjaa puolestaan VNa jätteen poltosta (362/2003). Merkittävänä ohjaavana tekijänä ovat myös energian sekä päästöoikeuksien hinnan muutokset. Uusiutuvan energian kilpailukyky riippuu edellä mainittujen kohtien lisäksi myös niiden ja fossiilisten polttoaineiden tukipolitiikasta. 7

8 EU:n energia- ja ilmastostrategian tavoitteena on torjua ilmastonmuutosta vähentämällä hiilidioksidipäästöjä sekä parantaa energiahuollon varmuutta ja siten myös alueellista kilpailukykyä. Ilmaston lämpeneminen halutaan rajoittaa enintään kahteen asteeseen verrattuna teollista vallankumousta edeltäneeseen tasoon. Keinoja tavoitteen saavuttamiseen ovat energian sisämarkkinoiden kehittäminen, uusiutuvien energialähteiden käytön lisääminen, energiatehokkuuden parantaminen sekä alan sääntelyn tehostaminen. Strategian mukaisesti unioni on sitoutunut vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä 20 %, parantamaan energiatehokkuutta 20 % ja nostamaan uusiutuvista lähteistä peräisin olevaa energiaa 20 % osuuteen vuoteen 2020 mennessä. Kullekin jäsenmaalle on annettu omat tavoitteet uusiutuvan energian lisäämiseksi. Suomen tavoite on lisätä uusiutuvien määrää 38 %:iin vuoteen 2020 mennessä. Vertailuvuonna 2005 uusiutuvien energianmuotojen osuus oli Suomessa 28,5 %. Kansallisen pitkän aikavälin ja ilmasto- ja energiastrategian tavoitteena on puolestaan energian loppukulutuksen pysäyttäminen ja kääntäminen laskuun niin, että se on vuonna 2020 noin 10 % pienempi kuin mitä se olisi ilman uusia toimenpiteitä. Käytännössä tämä tarkoittaa noin 310 TWh:n vuosikulutusta. Uusiutuvien energioiden osuus on strategiassa sama kuin EU:n velvoitteessa eli 38 %. Velvoitteen täyttäminen edellyttää puuperäisen energian, jätepolttoaineiden, lämpöpumppujen, biokaasun ja tuulienergian käytön voimakasta lisäämistä. Biokaasun osalta tavoitteena on nostaa sen tuotanto 0,5 TWh:sta 1,2 TWh:iin vuoteen 2020 mennessä. Tavoitteena on myös edistää kierrätykseen soveltumattoman jätteen polttoa ja biokaasun tuotantoa alueellisten jätesuunnitelmien kautta. Samalla halutaan ylläpitää hajautettua energiantuotantoa, joka perustuu useisiin polttoaineisiin ja hankintalähteisiin energian saatavuuden turvaamiseksi. (Energia- ja ilmastostrategia) Energia- ja ilmastostrategiassa nostetaan esille maatalouden mahdollisuudet uusiutuvien energioiden tuottamiseksi seuraavasti: Kasvimassoja voidaan polttaa suoraan energiantuotannossa, kasvi- ja eläintuotteita voidaan jalostaa nestemäisiksi polttonesteiksi ja eläin- ja kasviperäisiä biomassoja voidaan prosessoida biokaasuksi. Näillä voidaan korvata uusiutumattomia energiaraaka-aineita niin maatiloilla kuin muussakin energiantuotannossa. Maatalouden bioenergiapotentiaaleja arvioitaessa tulee käytettävissä olevan peltoalan lisäksi ottaa huomioon lannan, kasvijätteiden ym. jätemateriaalien bioenergiamahdollisuudet sekä eri biopolttoaineiden jalostuksessa saavutettavat erilaiset hyötysuhteet sekä tuotantotekniikoiden kehittymisnäkymät. (Energia- ja ilmastostrategia) Lisäksi energia- ja ilmastostrategian tavoitteena on edistää energiakasvien tuotantoa sekä maatalouden sivuvirtojen ja lannasta saatavan bioenergian käyttöä mm. biokaasun muodossa siten, että niihin perustuva uusiutuvan energian määrä saavuttaa noin 4-5 TWh:n tason vuoteen 2020 mennessä. Tavoitteena on myös kehittää jätteiden energiakäyttöä ympäristön kannalta tehokkaimpaan suuntaan. Tähtäimessä on vähintään puolitoistakertaistaa kierrätyspolttoaineiden käyttö energialähteenä vuoteen 2020 mennessä. Ensisijaisesti suositaan jätteiden mädättämistä biokaasuksi ja erillislajitellun energiajakeen rinnakkaispolttoa. Biojätteiden käyttöä liikenteen biopolttoaineiden raaka-aineena edistetään myös. (Energia- ja ilmastostrategia) Strategian mukaisesti maatalouden energiatehokkuutta edistetään maatilojen energiaohjelmalla, jonka toteutukseen kuuluvat mm. valtion tukemat tilakohtaiset energiasuunnitelmat ja -katselmukset. Näissä tarkastellaan energiansäästökohteiden ja -investointien lisäksi myös tilan mahdollisuuksia bioenergian käytön ja tuotannon lisäämiseen sekä tiedotetaan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämismahdollisuuksista. (Energia- ja ilmastostrategia) Maatilojen energiaohjelman toteutus on alkanut vuoden 2010 aikana. Sen 8

9 puitteissa yksittäisillä maatiloilla on mahdollisuus saada tuettuun hintaan energiasuunnittelija tekemään joko energiakatselmuksen tai energiasuunnitelman tilalle sen koosta riippuen. Tila saa itselleen raportin, johon on listattu ehdotuksia toimenpiteistä energiankäytön tehostamiseksi. (MMM) Uusiutuvan energian energiantuotannon lisäämisen ohella EU velvoittaa nostamaan myös liikennepolttoaineiden käytössä biopolttoaineiden osuutta. Polttoaineiden uusiutuvan osuuden pitäisi olla energiasisällöstä 5,75 % vuonna 2010 ja 10 % vuonna (Energia- ja ilmastostrategia) Odotettavissa on, että vuoteen 2020 mennessä biopolttoaineiden raaka-ainepohja laajentuu ei-ruokapohjaisten kasviöljyjen, metsäbiomassan ja biojätteiden laajamittaiseen hyväksikäyttöön. Tähän johtaa tuotannon laajeneminen ja elintarvikkeiden globaali hinnannousu, josta syntyy kritiikkiä viljeltyjen ruokapohjaisten raaka-aineiden käyttöä kohtaan. (Paasi ym. 2008) 9

10 2 NURMIREHUN HYÖTYKÄYTTÖMAHDOLLISUUDET 2.1 Yleisimmät nurmirehukasvit Yleisimmät nurmirehun kasvilajit Suomessa ovat timotei, nurminata ja koiranheinä. Näiden lisäksi nurmiseoksissa viljellään yleisesti raiheinää ja niittynurmikkaa, jotka ovat molemmat monivuotisia kasveja. Puna-apilaa käytetään toisinaan mm. sen typensidontaominaisuuksien vuoksi. Säilörehun raaka-aineeksi soveltuvat hyvin lehtevät kasvilajit, kuten nurminata ja koiranheinä. Kuivaheinän valmistamiseen soveltuvat puolestaan parhaiten heinälajit, jotka eivät ole merkittävissä määrin lehteviä, kuten timotei. Timoteitä käytetään kuitenkin paljon myös säilörehuissa sen maittavuuden ja talvenkestävyyden vuoksi. (Hakkola 1998). Taulukossa 1 kuvataan yleisimpien nurmirehukasvien ominaisuuksia. Taulukko 1: Yleisimmät rehukasvilajit (Hakkola 1998; Peltonen ym. 2010) Timotei Nadat (nurminata, ruokonata, rainata) Koiranheinä, englanninraiheinä ja niittynurmikka Apilat Suomen tärkein nurmikasvilaji. Vaatimaton ja talvenkestävä. Kahden niiton kasvi. Paras maittavuus heinäkasvilajeista. Soveltuu hyvin seokseen natojen kanssa, koska niiden kasvurytmit ovat lähellä toisiaan. Sopivat paremmin säilörehuksi kuin kuivaheinäksi, jossa natojen lehtevyydestä on haittaa. Nadat kestävät kuivuutta ja tauteja paremmin kuin esimerkiksi timotei, mutta niiden maittavuus on heikompi. Natoihin kuuluu nurminata, ruokonata ja uutena jalostettuna lajina rainata. Lajit ovat natoja ja timoteitä vähemmän käytettyjä Suomessa. Koiranheinän ja englanninraiheinän talvenkestävyys on natoja ja timoteitä heikompaa. Koiranheinä ei sovellu seoksiin nopean kasvurytminsä takia, mutta kuivuutta se kestää hyvin. Englanninraiheinällä on puolestaan heinäkasvien paras rehuarvo eli sadon vanhetessa laatu säilyy hyvänä pidempään kuin muilla lajeilla. Puna-apila toimii pelloilla typensitojakasvina. Siinä on runsas valkuaisainepitoisuus, joten hevosille sitä käytetään rehuissa enintään 15-20%. Kasvi soveltuu parhaiten säilörehuun, koska se kuivuu hitaasti. Valkoapila soveltuu ennen kaikkea laidunrehuksi. 2.2 Nurmirehun laatuominaisuudet Säilörehun laatuun vaikuttaa kasvimassan koostumus sen korjuuhetkellä (D-arvo, kemiallinen koostumus ja haitallisten aineiden osuus) sekä säilönnän aikaiset muutokset (säilönnällinen laatu, jälkilämpenemisherkkyys ja haitallisten aineiden osuus). Rehun korjuuajalla on merkittävä vaikutus sen ravitsemukselliseen arvoon: Kesän edetessä rehun laatu heikkenee, vaikka sadon määrä kasvaa. Laadullisia muutoksia ovat sulavuuden väheneminen, raakavalkuaisen ja kivennäisaineiden pitoisuuksien pieneneminen ja kuitupitoisuuden nouseminen. (Peltonen ym. 2010) Kun rehujen sulavuus vähenee, myös niiden biokaasuntuotantopotentiaali laskee. Taulukossa 2 kuvataan nurmirehujen laatuominaisuuksia, taulukossa 3 nurmirehujen säilönnällisiä laatuominaisuuksia ja taulukossa 4 tyypillisiä rehujen kuiva-aineipitoisuuksia. 10

11 Taulukko 2: Nurmirehujen laatuominaisuuksia (Peltonen ym. 2010) Kuva-ainepitoisuus Ilman esikuivausta korjatun säilörehun kuiva-ainepitoisuus on noin 20-25%. Esikuivatun säilörehun kuiva-ainepitoisuus on puolestaan yli 30%. Esim. lehmät syövät mieluiten rehua, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 35%. Tuhkapitoisuus Raakavalkuaispitoisuus Kuitupitoisuus D-arvo Säilönnällinen laatu Tuhkapitoisuus kertoo kivennäisaineiden kokonaismäärän rehussa. Kivennäisaineista eläimet eivät saa energiaa, mutta ne ovat muuten tarpeellisia. Tuhkasta ei ole hyötyä biokaasun tuotannossa. Lypsylehmillä riittävä raakavalkuaisen pitoisuus rehussa on 13-14%. Muilla eläinryhmillä riittää myös alempi pitoisuus. Kuitupitoisuus kuvaa sitä, miten suuri osuus rehusta on kasvisolujen soluseiniä. Niitä eläimet eivät voi käyttää hyödykseen energiana, mutta ne ovat kuitenkin tarpeellisia ruuansulatuksen toiminnalle. Sulavan orgaanisen aineksen pitoisuus rehun kuiva-aineessa. Säilönnälliseen laatuun vaikuttaa rehun ph (happamuus) sekä maitohappojen, sokereiden, etanolin, ammoniakin ja liukoisen typen pitoisuus rehussa. Taulukko 3: Nurmirehun säilönnällinen laatu (Peltonen ym. 2010) Happamuus (ph) Rehun säilyminen perustuu ph:n laskemiseen hapettomissa olosuhteissa tasolle, jolla rehun mikrobiologinen toiminta vakiintuu. Riittävä happamuus saavutetaan maitohappokäymisen ja/tai rehuun lisätyn säilöntähapon vaikutuksesta. Myös rehun kuivuus rajoittaa mikrobitoimintaa, joten myös riittävä happamuustaso määräytyy rehun kuiva-ainepitoisuuden perusteella. Maitohappo Haihtuvat rasvahapot Sokerit Etanoli Ammoniakki Muodostuu sokereista luonnollisten tai rehuun lisättyjen maitohappobakteerien tuotteena hapettomissa olosuhteissa tapahtuvassa käymisessä. Maitohappo laskee rehun ph:ta, ja parantaa siten sen säilyvyyttä. Liian pitkälle edennyt käyminen vähentää rehun syöntiä ja huonontaa sen valkuaisarvoja. Haihtuvat rasvahapot eli etikka-, propioni- ja voihappo, muodostuvat säilörehuun sivu- ja virhekäymisessä ja huonontavat rehun laatua. Eläimet hyödyntävät energianlähteinään nurmikasvien sokereita. Hevosilla sokereiden määrä rehuissa täytyy pitää kohtuullisena haittavaikutusten minimoimiseksi. Nautaeläimillä sokereista ei ole haittaa. Biologista säilöntää varten sokeripitoisuus on oltava riittävä maitohappojen muodostumista varten. Etanolia muodostuu yleensä jonkin verran säilörehuihin. Eläimet pystyvät hyödyntämään sen aineenvaihdunnassaan. Ammoniakkia rehuun muodostuu typellisten aineiden hajotessa. Ammoniakin määrä kertoo rehun laadun alenemisesta. 11

12 Taulukko 4 Keskimääräisiä nurmi- ja vihantarehujen kuiva-ainepitoisuuksia Nurmi- ja vihantarehut Kuiva-aine % Säilörehu, tuore esikuivattu esikuivattu pyöröpaalissa Vihantavilja, kaura 22 Kokoviljasäilörehu Nurmirehujen laatuvaatimukset eri eläinryhmillä Nurmirehun laatuvaatimukset määräytyvät sitä syövän eläinryhmän mukaan. Eli eläinryhmät vaativat erilaista rehun sulavuutta (D-arvo), joka vaikuttaa rehusta saatavan energiamäärän saantiin. Lypsyssä olevat lehmät tarvitsevat D-arvoltaan g/kg ka (68-70%) rehua tuottaakseen hyvin maitoa. Kaikki muut eläinryhmät voivat syödä D-arvoltaan alempaa rehua. Taulukossa 5 on kuvattu eri eläinryhmien D-arvon suuntaa-antavaa suositusarvoa. (Peltonen ym. 2010) Taulukko 5: D-arvon tavoite eri eläinryhmille (Rinne, Huuskonen, Pesonen, Sormunen-Cristian, Saastamoinen, 2010) Eläinryhmä Suuntaa-antava D-arvosuositus Lypsylehmät ja kasvavat lihanaudat, nurmirehuvaltainen ruokinta Lypsylehmät ja kasvavat lihanaudat, väkirehuvaltainen ruokinta Emolehmät imetyskaudella > 65 Emolehmät imetyskauden ulkopuolella < Kilpahevoset, imettävät tammat ja kasvavat varsat Aktiiviset harrastehevoset Hevoset ja ponit ylläpitotasolla < 60 Nautaeläinten nurmirehut Pohjois-Savon alueella on noin 2000 nautatilaa, joista 1700 on navetallisia. Nautaeläimiä maakunnassa on noin , joista on lehmiä (Matilda). Naudan energiantarve vaihtelee mm. sen kasvuvaiheen mukaan, mutta keskimäärin nauta syö kuiva-ainetta noin 10 kg päivässä. Kaikista eniten naudoista energiaa kuluttavat lypsyssä olevat lehmät. Lypsylehmän tuotoksessa nurmirehun osuus on noin 50-60%. (Maito ja Me ) 12

13 Nautojen ruokinnassa on nopeasti yleistynyt seosrehuruokinta. Valtaosa lihanaudoista ruokitaan seosrehulla ja se on myös yleistynyt maitotiloilla karjakoon kasvaessa. Seosrehuruokinta voi perustua säilörehuun ja viljaan, joita täydennetään valkuaisrehuilla, kivennäisillä ja vitamiineilla. Seosrehuruokintaa käytettäessä lypsävälle lehmälle tulee varata kg, tiineille hiehoille tai ummessa oleville kg, yli 6 kk lihanaudalle kg ja vasikoille 9-13 kg seosrehua päivässä. (Agronet) Säilörehun laadulla on suuri merkitys nautojen terveyteen, maidon laatuun ja siten myös karjan antamaan taloudelliseen tuotokseen. Säilörehun laatua voidaan selvittää Artturi-analyysillä, joka kertoo rehun säilönnällisen laadun arvosanoilla neljästä kymmeneen. Analyysissä huomioidaan rehun happamuus, liukoinen typpi, sokeripitoisuus, ammoniakkityppi ja haihtuvat rasvahapot. Analyysin tulos ei kuitenkaan vastaa täysin rehun ruokinnallisen arvon tasoa, mutta mikäli arvosana on alle seitsemän, myös rehun ruokinnallinen arvo laskee. Tiedossa on, että hapanta rehua eläimet syövät heikommin. Hajonneet typpiyhdisteet voivat tuntua rehun maussa ja näkyä maidossa ureapitoisuuden nousemisena. (MTT, Pelto tuottamaan hanke) Nautojen rehun ruokinnallista arvoa mittaavat puolestaan D-arvo, ry-arvo, kuitupitoisuus, raakavalkuainen, OIV ja PVT. Suurin vaikutus on D-arvolla, jonka perusteella rehun päivittäisen tarpeen määrä arvioidaan. Sokeripitoisuus rehuissa tulisi olla välillä g/kg ka. Jos rehuissa on liian vähän sokeria, voihappokäymisen riski on suuri. Toisaalta liika sokeri löysyttää ja happamoittaa eläinten mahoja. Kuivaainepitoisuudella ei puolestaan ole merkitystä ruokinnan näkökulmasta. Artturin rehumääritystä kuiville rehuille ei kuitenkaan voida antaa, sillä se perustuu rehujen puristenesteeseen. (MTT, Pelto tuottamaan hanke) Optimaalinen D-arvo lypsävillä lehmillä on Kumpaankin suuntaan liikuttaessa rehun ruokinnallinen arvo heikkenee. Väkirehuannosta alennetaan nurmirehun lisäsyönnin mukaan. Näin ollen yhden D-arvon pisteen lasku/nousu vaikuttaa noin 40 kustannukseen lehmää kohden talvessa olettaen että väkirehu maksaa 23 snt/ry ja säilörehu 10 snt/ry. Yli vuoden ikäisillä hiehoilla ja umpilehmillä D-arvon tavoitelukema on noin 62. Nämä eläimet tarvitsevat lypsylehmiä vähempienergisempää, mutta täyttävämpää rehua. Yhtä hiehoa kohti rehua tulisi tehdä noin 1300 ry ja umpilehmää kohti 300 ry sisäruokintakaudelle. (MTT, Pelto tuottamaan hanke) Hevosten nurmirehut Hevosten nurmi- ja kaurarehuntuotantoon tarvitsema ala on 3 5 % peltopinta-alasta vaihdellen maan eri osissa. Suomen koko nurmialasta hevosten nurmet muodostavat puolestaan yli 10 %. Näin ollen hevosille tarvittava heinämäärä vaatii tällä hetkellä noin 1200 keskikokoisen tilan peltoalan, joka on noin 3 % kaikista kasvinviljelytiloista. Suomessa hevoset syövät kuvaheinänä laskettuna 0,5 miljoonaa kiloa nurmirehua päivässä eli 180 miljoonaa kiloa vuodessa. Eniten hevosten ruokinnassa käytetäänkin juuri kuivaa heinää, jota on käytössä noin puollella maan talleista. Suomen tallista noin sijaitsee muualla kuin aktiivisen maatilan yhteydessä. Eri tutkimusten perusteella arviolta 70 % talleista ostaa osan tai kaiken tarvitsemistaan karkearehuista. Hevosten pääasiallinen karkearehu on heinä, vaikka säilöheinän ja säilörehun käyttö on lisääntynyt. (MTT:n selvityksiä 67) Parhaiten hevosten ruokintaheinäksi soveltuu pelkkä timotei tai timoteivaltainen heinä, jossa timotein osuus on %. Lisäksi seoksessa voi olla mukana nurminataa parantamassa kasvuston lehtevyyttä. Myös 13

14 puna-apilaa voi seoksessa olla mukana lisäämässä valkuaisaine- ja kivennäisainepitoisuuksia. (Saastamoinen 1999). Raiheinä ja koiranheinä soveltuvat edellä mainittujen lisäksi hevosten ruokintaan. Liikaa valkuaista sisältävät kasvit, kuten apilat ja sinimailanen, voivat aiheuttaa hevosille terveyshaittoja. (Tenhunen 2007) Hevosten ruokinta tulisi siis rakentua laadukkaan nurmirehun ympärille, koska hevosen elimistö on sopeutunut käyttämään hyödykseen erityisesti karkearehujen energiaa. Energia on nurmirehussa pääasiassa liukoisina sokereina ja soluseinäkuituina. Liukoiset sokerit nurmissa koostuvat monosakkaredeista ja disakkaredeista sekä pitempiketjuisista varastohiilihydraateista. Lauhkealla vyöhykkeellä varastosokerit nurmikasveissa ovat pääasiassa fruktoosiyksiköistä koostuvia fruktaaneja. Niiden osuus on tyypillisesti % kaikista sokereista. (Välisalo ym. 2009) Hevosten rehuissa valkuaisen määrä pyritään pitämään vaihteluvälin alarajoilla, kun taas nautojen rehuissa korkea valkuaispitoisuus on toivottu ominaisuus. (Tenhunen 2007) Hevosille on erittäin tärkeää, että rehut ovat hyvälaatuisia sekä ravintoarvoltaan että hygieenisesti. Rehun laatuvaatimukset ovat siis korkeat hevosten hyvinvoinnin takaamiseksi. Pilaantunut, homeinen tai multainen rehu ja rikkakasvit voivat aiheuttaa ruuansulatushäiriöitä, ripulia ja ähkyä tai hengityselinsairauksia. Pilaantuneen rehun syöttäminen aiheuttaa terveysriskin, joka aiheutuu joko rehun sisältämien mikroorganismien tuottamista myrkyistä tai rehussa tapahtuneesta ravintoarvon heikkenemisestä Rehujen tyypilliset säilöntäaineet Tavoitteena rehujen säilönnässä on estää kasvientsyymien ja haitallisten mikrobien toimintaa sekä edistää hyödyllisten mikrobien toimintaa. Mikrobeihin vaikuttaa kosteuspitoisuus, ph, happipitoisuus, lämpötila ja saatavilla olevat ravintoaineet. Tavoitteena rehuntuotannossa on hallita olosuhteet niin, että rehusta tulee hyvälaatuista. Haasteena on saavuttaa samanaikaisesti hapettomat olosuhteet, optimaalinen happamuusaste sekä sopivan säilöntäaineen toimivuus erilaisissa säilöntämenetelmissä. Onnistuneessa säilönnässä säilöttävä kasvimateriaali on puhdasta, rehu hapetonta ja hapanta. Lisäksi hyvässä säilönnässä säilöntäaine on valittu huomioiden kasviaineksen kuivaainepitoisuus ja muut ominaisuudet. (Peltonen ym. 2010) Rehun säilönnässä käytetään yleisesti orgaanisia happoja, joista suosituin on muurahaishappo. Tarjolla on myös biologisia säilöntäaineita, jotka perustuvat yleensä maitohappobakteereihin. Säilöntäaine vaikuttaa säilörehun ravintoaineiden koostumukseen ja siten myös maidontuotantoon. Rehussa tapahtuvaa käymistä rajoittaa säilörehun esikuivatus, joka muuttaa säilöntäaineen vaikutusta tuoreessa ja esikuivatussa rehussa. Taulukossa 6 on yhteenveto rehujen erilaisista säilöntäaineista. Kemialliset säilöntäaineet Kuva 2: Siilorehun tekoa noukinvaunulla. Käymistä rajoittaviin säilöntäaineisiin kuuluu perinteiset AIV-säilöntäaineet, joita ovat erilaiset hapot ja suolat. Näiden happopohjaisten säilöntäaineiden käytön tavoitteena on rehun ph:n laskeminen nopeasti niin, että kasvin soluhengitys loppuu ja haitallisten pieneliöiden kasvu rehussa estyy. Käymistä ei vältetä kokonaan käytössä olevilla annostustasoilla, joten hapolla säilöttyyn rehuun muodostuu myös käymishappoja. Markkinoilla olevista käymistä rajoittavat säilöntäaineet perustuvat yleensä muurahaishappoon. Hap- 14

15 popohjaisten tuotteiden syövyttävyyttä voidaan vähentää neutraloimalla osa muurahaishaposta ammoniakilla. Tästä syntyy ammoniumformiaattia. Muurahaishapon säilöntäteho perustuu kahteen tekijään; rehun ph:n alentamiseen oman happovaikutuksensa ansiosta, ja mikrobien toiminnan estäminen dissosioitumattomalla hapolla. Biologiset säilöntäaineet Rehuissa on itsessään jonkin verran maitohappobakteereita, joista rehuihin aiheutuu hyödyllistä ja rehun säilymistä edistävää maitohappokäymistä. Maitohappokäymisessä sokeri muuntuu maitohapoksi. Maitohappo on puolestaan käymishapoista tehokkain ph:n laskija. Puhtaassa maitohappokäymisessä myös käymistappiot ovat pienet. (Peltonen ym. 2010) Biologisten säilöntäaineiden toiminta perustuu eläviin mikrobeihin, useimmiten maitohappobakteereihin. Yleisimmin käytettyjä mikrobeja ovat Lactobacillus plantarum ja muut Lactobacillus-lajit sekä Enterococcus ja Pediococcus-lajit. Mikrobit ohjaavat rehun käymisen maitohappovaltaiseksi ja pienentävät käymistappioita. Energia- ja kuiva-ainetappiot ovat pienemmät ja ph:n lasku tehokkaampaa maitohappokäymisessä kuin käymisessä, jossa tuloksena on etikka- tai voihappoa. Tehokas sokereiden käyminen maitohapoksi ja ph:n lasku estävät haitallisten mikrobien lisääntymisen. Käymiskelpoisen sokerin riittävyys onkin säilönnän onnistumisen edellytyksenä. Säilörehussa voi käyminen tapahtua voimakkaasti ennen kuin ph vakiintuu halutulle alueelle. Säilöntävalmisteeseen voidaan lisätä entsyymejä (sellulaasia, hemisellulaasia tai amylaasia), jotka hajottavat hiilihydraatteja käymiskelpoiseen muotoon, yksikertaisiksi sokereiksi. Käymistä edistävänä säilöntäaineena toimii myös melassi, jonka tuoma sokeri lisää rehun omien mikrobien maitohapon tuotantoa ja parantaa siten säilyvyyttä. Mikrobien säilytysolosuhteilla ja käyttötavoilla on paljon merkitystä siihen, että ne ovat elinkelpoisia myös rehuntekohetkellä. Luontaiselle mikrobistolle maitohappobakteereiden kilpailukyky ei välttämättä riitä tuoreessa rehussa. Maitohappobakteerien toiminta onkin varminta esikuivatussa rehussa, jonka kuivaainepitoisuus on yli 30 %. (MTT, nurmitieto) Biologisten säilöntäaineiden hyviä puolia on se, että ne eivät syövytä työkoneita, ovat turvallisia käyttää ja vievät vähemmän varasto- ja kuljetustilaa kuin happopohjaiset aineet. Annosteluun sopii kuitenkin samat laitteet kuin hapoille. Biologiset aineet toimivat myös vaihtoehtona luomutuotannossa. (Jaakkola 2008) Taulukko 6: Säilöntäaineluokat (McDonald ym. 1991) Luokka Käymistä edistävät Käymistä estävät Aerobista pilaantumista estävät Vaikuttavat ainesosat Maitohappobakteerit Sokeri (melassi) Entsyymit Muurahaishappo Maitohappo Mineraalihapot Nitriittisuolat ja sulfiittisuolat Natriumkloridi Propionihappo Bentsoehappo Sorbiinihappo 15

16 Ravintoaineet Imeytysaineet Maitohappobakteerit Urea, ammoniakki Kivennäisaineet Juurikasleike, olki Rehun pilaantuminen Rehutappioita syntyy rehun korjuun, varastoinnin ja syötön yhteydessä. Niitä aiheuttavat kasvihengitys, variseminen, käyminen, puristeneste ja hapen aiheuttama pilaantuminen. Rehutappiot vaihtelevat suuresti tilojen ja vuosien välillä. Eri selvityksissä tappioiden määräksi on todettu 5 70 %. Pahimmassa tapauksessa koko rehuerä voi pilaantua. Yleisesti tappiot vaihtelevat % välillä. Suuri vaihtelu ei johdu eri menetelmien eroista vaan pääasiassa työtavoista. (Saastamoinen 2006) Rehussa olevat entsyymit ylläpitävät rehun sokereita kuluttavaa hengitystä. Tämä prosessi aiheuttaa rehun lämpenemistä säilönnän alussa, ja lämpeneminen aiheuttaa rehuun ravintoainetappioita ja vähentävät valkuaisarvoa. Lämpeneminen edistää rehussa myös pilaajamikrobien toimintaa. Entsyymitoiminta synnyttää myös ammoniakkia, joka nostaa rehun ph:ta. Entsyymien toiminnan estämiseksi on siis tärkeää saavuttaa hapettomat olosuhteet ja riittävä happamuus mahdollisimman pian rehunteon yhteydessä. (Peltonen ym. 2010) Toinen merkittävä rehun pilaantumista aiheuttava tekijä on haittamikrobit, joiden toiminta aiheuttaa rehuun ravintoainetappioita sekä vähentävät rehun maittavuutta eläimille. Ne voivat olla myös suorastaan haitallisia eläinten ja ihmisten terveydelle sekä heikentää maidon laatua. Haittamikrobit käyttävät rehun sokereita ja maitohappoa etikka- ja voihapoksi sekä etanoliksi. Tätä kutsutaan virhekäymiseksi. Voihappoitiöt siirtyvät pääosin lannan mukana tai navettailman välityksellä lypsettävään maitoon. Muutama itiötila keräilyreitillä voi pilata koko maitokuorman. Bakteeripilaantuminen näkyy rehussa tummina kohtina. (Maito ja me , Saastamoinen 2006) Mikrobeista hiivat, homeet, bacillukset ja listera vaativat toimiakseen hapelliset olosuhteet. Näiden toiminnan estämiseksi rehun säilytyksen tulisi siis tapahtua mahdollisimman hapettomissa oloissa. Myös matala ph ja veden puute vaikeuttavat haittamikrobien toimintaa. Jotkin mikrobit, kuten voihappobakteerit ja kolibakteerit elävät kuitenkin myös hapettomissa olosuhteissa. Niiden toiminnan estämiseksi tärkeää on saavuttaa rehussa nopeasti matala ph. Myös säilöntäaineiden antimikrobiset ominaisuudet sekä kuivaainepitoisuuden nostaminen vähentävät näiden bakteerien toimintaa. (Peltonen ym. 2010) Ensimmäinen mahdollinen vaihe rehun pilaantumiselle on sen korjuuvaihe. Rehun kosteuspitoisuus tulisi olla sopiva sitä korjattaessa, koska rehun pilaantumisriskiä lisää muun muassa liian märkänä paalaaminen. Lisäksi varsinkin hevosten rehun korjuussa koneen säädöillä ja ajotekniikalla on merkitystä rehun onnistumiseen pöyhintävaiheessa; Pöyhimen roottorin kannatinpyörien korkeus on säädettävä niin, että piikit eivät raavi maata. Paalausvaiheessa liian suuri ajonopeus aiheuttaa sen, että paalit jäävät hiukan löyhiksi ja niihin jää säilörehun laadulle haitallista happea. Pitkää, kuivaa ja korsiintunutta rehua on hankalin saada kunnolla tiivistetyksi ja säilymään. (Saastamoinen 2006) Rehu voi olla myös altis jälkilämpenemiselle. Se tarkoittaa sitä, että rehu alkaa pilaantua rehuvaraston avaamisen jälkeen, kun happi pääsee vaikuttamaan rehuun. Lämpö syntyy hiivojen, homeiden ja bakteerien aiheuttaman ravintoaineiden hajoamisen yhteydessä. (Peltonen ym. 2010) 16

17 Kuva 3: Bakteeritoiminnan pilaama rehupaali Kuva 4: Home- tai hiivakasvustoa rehun pinnalla Rehuihin voi muodostua myös home- ja hiivakasvustoja. Varsinkin ilman kanssa kosketuksiin pääsevät esikuivatut nurmirehut (TS>30%) ovat niille alttiita, koska niissä on runsaasti sokereita ja hiivat kuluttavat kasvuunsa sokereita ja haihtuvia rasvahappoja. Hiivojen kasvu tuottaa lämpöä, joka aiheuttaa ravintoainetappioita ja rehun pilaantumista. Pilaantuessa rehumassa tummuu, hajoaa ja muuttuu pahanhajuiseksi. Homeja hiivakasvustot voivat näkyä myös vaaleina itiöpesäkkeinä tai rihmastoina rehun pinnassa. Hyvän säilöheinän ja -rehun tunnistaa puolestaan kellanruskeasta tai vihertävästä väristä, joka vaihtelee kuivaainepitoisuuden mukaan. (Maito ja me , Saastamoinen 2006) Säilörehupaaleista voidaan vähäiset pilaantuneet kohdat poistaa ja syöttää jäljelle jäävä hyvä rehu eläimille. Pilaantunutta tai homeista rehua ei kuitenkaan pitäisi syöttää eläimille, eikä käsitellä lypsytiloissa. Myös lannan käsittelyreitti sekä kulkureitti ruokintapöydälle ja rehuvarastoihin tulisi pitää erillään. Samoin lintujen ja eläinten pääsy rehuihin tulisi estää. Pitkä säilytys navetassa tai ruokintapöydällä heikentää myös rehun laatua. (Maito ja me 9/1998, Saastamoinen 2006) Rehunkäsittelyn hygienia Kuopion aluetyöterveyslaitos on selvittänyt vuonna 2006 pyöröpaalisäilörehun mikrobiologisia riskejä maataloustyöntekijöille. Selvityksen mukaan mikrobipitoisuudet nousevat varsin korkeiksi pyöröpaalisäilörehua käsiteltäessä. Tutkittavista paaleista kolmasosa oli säilötty happosäilöntäaineella, kolmasosa biologisella säilöntäaineella ja viimeinen kolmannes paaleista oli painorehua, jossa ei käytetä mitään säilöntäainetta. Happosäilöntäaineena toimi AIV2000 säilöntäaine, joka sisältää 55 % muurahaishappoa, 24 % ammoniumformiaattia, 5 % propionihappoa, 1 % bentsoehappoa ja 1 % bentsoehapon estereitä. Biologisena säilöntäaineena oli Bioprofit, joka sisältää kahta bakteeria: Lactobacillus rhamnosusta ja Propionibacterium freudenreichii ssp. shermaniiaa. 17

18 Tutkimuksessa olleet pyöröpaalit olivat silmämääräisesti hyvälaatuisia. Paaleista otetuissa näytteissä homepitoisuudet olivat pieniä, mutta bakteeri- ja hiivapitoisuudet korkeita. Lämpenemistä kuvaavia homeita ja aktinobakteereja esiintyi yksittäisissä paaleissa. Happo ja ymppipaaleissa hiivapitoisuudet olivat pienempiä kuin painorehupaaleissa. Happopaaleissa bakteeripitoisuudet olivat pieniä ja homeita esiintyi eniten. Mikrobipitoisuuksiin ei ollut vaikutusta kiedontamuovikerrosten määrällä, joka vaihteli kuuden tai kahdeksan kerroksen välillä. Säilörehun käsittelyn yhteydessä työntekijät altistuivat korkeille mikrobipitoisuuksille, mutta vaikutus ei riittänyt muuttamaan navettailman mikrobipitoisuuksia. Silmämääräisesti vähähomeisten tai hyvälaatuisten paalien käsittely nosti myös ilman mikrobipitoisuudet korkeiksi. Paalien ulkonäön perusteella ei voida arvioida mikrobialtistusta käsittelyn aikana. Kuiva-ainepitoisuus vaikutti näytteiden mikrobipitoisuuksiin. Kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa hiiva-, homeja bakteeripitoisuudet laskivat. Happopaalien (kuiva-ainepitoisuus 26,7 %) käsittelyn yhteydessä ilman mikrobipitoisuudet olivat korkeimpia, kun taas kuiva-ainepitoisuudella 39,1 % pitoisuudet olivat suurimpia painorehupaalien käsittelyn yhteydessä. Käsittelyn yhteydessä ilmaan vapautui pääasiassa Penicilliumsienisuvun lajeja ja hiivoja. Hiivojen lisäksi vapautui myös kuivaitiöisiä homeita, vaikka näytteissä homepitoisuudet olivat pieniä. Ilmaan vapautui käsittelyn yhteydessä seuraavasti elinkykyisiä sieni-itiöitä; happopaalit cfu/m 3, ymppi- ja painorehupaalit cfu/m 3. Kokonaisitiöpitoisuudet olivat 106 kpl/m 3. Tilastollisesti merkittäviä eroja ei muodostunut säilöntämenetelmien, eikä kuiva-ainepitoisuuksien vaihdellessa. Ilmassa esiintyvät kuivaitiöiset homeet ja hiivat ovat haitallisia terveyden kannalta. Kuivaheinän ja kuivikkeiden lisäksi maataloudessa todettavien homepölykeuhkotapausten taustalla saattaa olla säilörehun käsittelyn aikainen mikrobialtistuminen. Säilörehuja käsiteltäessä maataloustyöntekijät voivat altistua korkeillekin mikrobipitoisuuksille, joten on suositeltavaa käyttää hengityssuojainta etenkin pilaantuneita rehuja käsiteltäessä. (Rautiala, Reiman, Rissanen 2001) Huomioitavaa on, että tutkimuksen rehu oli eläimille soveltuvaa ja siten parempilaatuista kuin potentiaalisesti energiantuotantoa varten kerättävä rehu, joka olisi todennäköisesti ainakin osittain pilaantunutta. 2.3 Nurmirehun syntymäärät ja käsittely Pohjois-Savossa Esiselvityksen kyselytutkimuksessa saatiin vastauksia nurmirehuun liittyviin kysymyksiin 243 tilalta. Näillä tiloilla nurmirehua tuotetaan yhteensä noin 96,5 miljoonaa kiloa, joka vastaa vajaata kymmenesosaa koko maakunnan nurmirehun tuotannosta, kun Pohjois-Savossa tuotettiin rehua yhteensä 1022,3 milj. kg vuonna Tästä tuoresäilörehua oli 148,6 milj. kg ja esikuivattua tuoresäilörehua 873,7 milj. kg. (Matilda) Tutkimuksen mukaan rehua korjataan tilaa kohti 397,23 tonnia vuodessa. Tästä määrästä jää käyttämättä keskimäärin 12,95 tonnia ja pilaantunutta siitä on 5,84 tonnia. Tulosten perusteella kaikesta Pohjois- Savossa korjatusta nurmirehusta on pilaantunutta 1,47 % eli 15,0 milj. kg ja muusta syystä jää käyttämättä 1,79 % eli 18,3 milj. kg. Yhteensä käyttämättä kaikesta korjatusta rehusta jää siis 3,26 % eli 33,3 milj. kg. Nautayksikköä kohti rehua jää yli noin 318 kg, josta pilaantunutta on 143 kg. 18

19 Esiselvityksen tutkimuksen mukaan noin kaksi kolmasosaa pohjoissavolaisista tiloista säilöö nurmirehunsa pyöröpaaleihin. Osalla tiloista on useampia säilöntämenetelmiä. Noin kolmanneksella tiloista säilöntämenetelmänä on siilo joko yksinään tai toisena säilöntämenetelmänä. Aumassa ja pienkanttipaalissa säilöminen on yhtä yleistä, noin joka kuudes tila säilöö näillä menetelmillä. Säilöntämenetelmien jakaantuminen kuvataan taulukossa 7. Taulukko 7: Nurmirehun säilöntätavat pohjoissavolaisilla tiloilla Rehun pilaantuminen johtuu yli kolmasosassa tapauksista muovin rikkouduttua tuhoeläinten vaikutuksesta. Noin kolmanneksen pilaantumisesta aiheuttaa ilman pääseminen muovin alle, kun rehua säilötään siilossa. Noin joka kymmenes tila kokee, että rehukasvilla on vaikutusta pilaantumiseen. Puolet näistä tiloista on sitä mieltä, että apila pilaantuu herkemmin kuin muut kasvit. Tiloilla, joilla pilaantumisen syynä on muovin alle päässyt happi, on useimmiten ollut huono painotus aumarehuissa. Nurmirehun pilaantumisen syyt kuvataan taulukossa 8. Taulukko 8: Nurmirehun pilaantumisen syyt pohjoissavolaisilla tiloilla Pilaantunut rehu levitetään peltoon sellaisenaan noin puolella tiloista ja lähes puolet tiloista kertoi kompostoivansa rehun. Kompostoinnin jälkeen rehu levitetään todennäköisesti myös peltoon. Pieni osa tiloista vie 19

20 pilaantuneen rehun metsään ja jotkut tilat kertoivat jättävänsä rehun aloilleen tai polttavansa sen. Pilaantuneen rehun käyttötavat kuvataan taulukossa 9. Taulukko 9: Pilaantuneen rehun käyttötavat pohjoissavolaisilla tiloilla Tutkimuksen mukaan vain noin 17% tiloista on kiinnostuneita pilaantuneen nurmirehun keräyspalvelusta ja valmiita maksamaan palvelusta olisi vain vajaa 13% tiloista. Valtaosa näistä vastaajista olisi valmiita maksamaan palvelusta enintään 200 ja suurin osa huomattavasti vähemmän. 2.4 Nurmirehun hyödyntämismahdollisuuksia Nurmirehun laatu, sijainti, taloudellisuus ja käytännön hyödyntämismahdollisuudet vaikuttavat sen energiahyödyntämismahdollisuuksiin. Nurmirehu soveltuu hyvin hyödynnettäväksi energiana biokaasulaitoksessa. Nurmirehun polttaminen on biokaasutusta haasteellisempi hyödyntämismuoto maatilakokoluokassa sen korkean kosteuspitoisuuden takia (jopa yli 75%). Tämä hankaloittaa palamisolosuhteiden hallintaa ja vähentää huomattavasti energiatehokkuutta, koska veden höyrystämiseen menee suuri osa palamisprosessin energiasta. Polttoa varten rehu vaatisi kuivaamista, joka edelleen heikentäisi energiatehokkuutta. Tästä syystä tässä esiselvityksessä käsitellään rehun yhteydessä pääasiassa biokaasutusta energiahyödyntämisvaihtoehtona Nurmirehun hyödyntäminen biokaasulaitoksessa Kasvibiomassa soveltuu hyvin biokaasun tuotantoon, ja biokaasun tuotanto on useissa tutkimuksissa todettu tehokkaimmaksi tavaksi tuottaa kasveista biopolttoainetta. Perinteisesti rehuna käytetyt monivuotiset heinäkasvit ovat yksi tehokkaimpia biomassan tuottajia pohjoisissa ilmasto-olosuhteissa. Koska nämä kasvit on jalostettu rehuksi, on niiden hajoavuus biokaasureaktorin anaerobisissa olosuhteissa hyvä. (Lehtomäki 2006) Että kasvimassa olisi mahdollisimman hyvin kaasuuntuvaa, tulisi sen sisältää mahdollisimman paljon helposti hajoavia hiilihydraatteja, mutta mahdollisimman vähän hajotusta rajoittavaa ligniiniä. Bakteereille sopiva hiili-typpisuhde on myös metaanintuotantoa edistävä tekijä. Varastoitaessa ilman varastointisäilöainetta olevaa säilörehuntekomenetelmällä tehtyä nurmiheinää, menetetään 3-6 kuukauden aikana nurmiheinän metaanintuottopotentiaalista %. Varastoimalla nurmiheinää säilörehuntekomenetelmällä säilöntäaineen kanssa metaanintuottopotentiaali parantuu % verrattuna tuoreen kasvin tuottopotentiaaliin. Nurmiheinän osalta varastoinnin keston tai lämpötilan vaiku- 20