Peltoenergia - Rypsi peltoviljely- ja energiakasvina

Transkriptio

1 Peltoenergia - Rypsi peltoviljely- ja energiakasvina Miia Kuisma MTT Kasvintuotannon tutkimus, Mikkeli Myrskylä

2 Sisältö Peltoenergia - mitä se on? Energiakasvit ja -kasvinosat Laajuus nyt ja tulevaisuudessa Energiankulutus Hyödyntämistavat ja kohteet Primäärienergiapanokset ja kasvihuonekaasutaseet Rypsi peltoviljely- ja energiakasvina Viljelyn nykytila Lajikkeet Luomurypsi Rypsin puristus ja rypsiöljy Rypsipuriste

3 Peltoenergia mitä se on? peltoviljelykasvit <---> peltoenergiakasvit kaikista saadaan peltobiomassaa käyttökohde ratkaisee tuotteet: useita tuotteita: mm. rypsi, vilja vain energiaa: mm. ruokohelpi, energiapaju lisäksi: ekosysteemipalveluita, maisemavaikutuksia

4 Energiakasvit ja -kasvinosat käytetään koko kasvi: mm. ruokohelpi, energiapaju, kuituhamppu käytetään kasvinosia: oljet ja korret, jyvät, siemenet, mukulat viljat öljykasvit (mm. rypsi, hamppu) peruna, sokerijuurikas

5 Laajuus nyt ja tulevaisuudessa viljelyalat v. 2006: energiakasvituen piirissä viljelty: ruokohelpi ha rypsi ja rapsi 820 ha viljat 440 ha kuituhamppu 40 ha energiapaju < 10 ha öljykasvit rypsi ja rapsi ha (v. 2007: ha) tavoitteet: ruokohelpi v mennessä ha peltoenergia-alan maksimi ha?

6 Energiankulutus Suomen koko energiankulutuksesta n. 25 % on uusiutuvaa energiaa, josta: 41 % koostuu puunjalostusteollisuuden jäteliemien hyödyntämisestä 42 % koostuu puun suorasta energiahyödyntämisestä maatalouden energiankulutus on n. 2-3 % Suomen kokonaisenergiankulutuksesta maatalouden energiankulutuksesta n. 80 % on fossiilista energiaa maatilan energiankulutus on keskimäärin 146 MWh lämmitys 45 %, työkoneet 30 %, sähkölaitteet 25 % tuotantosuuntien väliset erot selkeitä tilojen väliset erot suuria

7 Hyödyntämistavat biomassan suora energiahyödyntäminen tarvittaessa kuivaus, hienontaminen biomassan jalostus: mekaanisesti: pelletöinti, puristus kemiallisesti/biologisesti: esteröinti etanolintuotanto (käyminen) biokaasuntuotanto (mädätys) toisen sukupolven jalostusteknologiat muoto: kiinteä, neste, kaasu

8 Hyödyntämiskohteet bioenergian käyttökohteita maatilakäytössä? lämmitys polttonesteet: työkoneet, kuivuri, lämmitys bioenergian tuotantotoiminnan muodot ja toiminnan laajuus mietittävä tarkkaan: tilataso, tilayhteistyö, aluetaso investointien laajuus jalostusaste markkinat: lähialue, Suomi?

9 Primäärienergiapanokset ja kasvihuonekaasutaseet (1/3) Onko peltoenergian tuottaminen energiatehokasta? Saammeko enemmän energiaa ulos kuin käytämme tuotannon eri vaiheissa? vähän tutkimustuloksia Suomen olosuhteista VTT ja MTT 2006 (Mäkinen ym. 2006) tutkimuksen käsitteitä: primäärienergia = kaikki polttoaineen tuotannossa tarvittavat energiapanokset kasvihuonekaasutase = kaikki biopolttoaineen tuotantovaiheiden kasvihuonekaasupäästöt verrattuna fossiilisiin vertailupolttoaineisiin tarkastellut peltoenergiaketjut ja liikennepolttoaineet: rypsipohjainen biodiesel (RME) ruokohelpipohjainen Fischer Tropsch -diesel (2. sukupolven polttoaine) ohraetanoli vertailupolttoaineet: fossiilinen bensiini ja diesel

10 Primäärienergiapanokset ja kasvihuonekaasutaseet (2/3) primäärienergiapanos-tuloksia: rypsibiodiesel: primäärienergiapanos polttoaineen energiasisällöstä: < 50 % (vrt. fossiilinen diesel < 20 %) FT-diesel ruokohelpistä: primäärienergiapanos polttoaineen energiasisällöstä: < 60 % ohraetanoli: primäärienergiapanos polttoaineen energiasisällöstä: > 80 % (vrt. fossiilinen bensiini n. 15 %) biopolttoaineet sisältävät enemmän energiaa kuin niiden tuottamiseen on kulunut biopolttoaineiden tuotanto kuluttaa kuitenkin 3-5 kertaa enemmän energiaa polttoaineen energiasisältöä kohden kuin fossiilisten vertailupolttoaineiden tuotanto kasvihuonekaasutase-tuloksia: biopolttoaineketjujen kasvihuonekaasutaseet olivat fossiilisten vertailupolttoaineiden taseita korkeampia 2. sukupolven biopolttoaineiden taseet olivat perinteisten 1. sukupolven biopolttoaineiden (RME, bioetanoli) taseita parempia

11 Primäärienergiapanokset ja kasvihuonekaasutaseet (3/3) tuloksiin vaikuttavia tekijöitä: alkutuotantotapa: keinolannoitteiden valmistaminen vaatii runsaasti fossiilista energiaa (rypsi ja ohra vaativat runsaampaa lannoitusta kuin ruokohelpi) viljelytoimet: suorakylvön positiivinen vaikutus vähäinen verrattuna perinteiseen kyntöön perustuvaan viljelyyn kasvihuonekaasupäästöjen vertailutilanne: mitä pellolla muuten viljeltäisiin (kesanto, vilja )? kaikkien sivutuotteiden hyödyntäminen: oljen energiakäyttö ei ollut laskelmissa mukana tutkimusraportti luettavissa kokonaisuudessaan:

12 Rypsi (1/7) hyötyjä: elintarvike valkuaisrehu energia hyvä esikasviarvo viljalle viljelykierron monipuolistaminen hyödynnettävät osat: siemen öljy puriste korsi

13 Rypsi (2/7) laatuvaatimukset ruokaöljy: lehtivihreä, rikat rehu: maittavuus (rikat) polttoneste? poltto: kuiva kasvusto jalostuksella vaikutettu ominaisuuksiin glukosinolaatit, erukahappo (00-lajikkeet) lajikkeiden välillä edelleen eroja erojen merkitys eri käyttötarkoituksissa? esim. 00-lajikkeita edeltäneiden soveltuvuus energiantuotantoon? sertifioidun kylvösiemenen käyttövaatimus nykyisin kaikissa viljelytarkoituksissa

14 Rypsi (3/7) Viralliset lajikekokeet kg/ha Valo Hohto Apollo SW Rebus SW Petita Eos Salut Largo Wildcat ppm Marie Kevätrypsi siemensato Syysrypsi Kevätrapsi lehtivihreä Lähde: Kangas ym. 2006

15 Rypsi (4/7) Viralliset lajikekokeet % Valo Hohto Apollo SW Rebus SW Petita Eos Salut Largo W ildcat Marie Kevätrypsi Syysrypsi Kevätrapsi valkuais% öljy% Lähde: Kangas ym. 2006

16 Rypsi (5/7) Viralliset lajikekokeet kg/ha Valo Hohto Apollo SW Rebus SW Petita Eos Salut Largo Wildcat Marie Kevätrypsi Syysrypsi Kevätrapsi valkuaissato öljysato Lähde: Kangas ym. 2006

17 Rypsi (6/7) käytännön viljelyssä satotasot ovat viimeisen kymmenen vuoden aikana laskeneet huomattavasti v keskisato koko maassa kg/ha v. 1990: kg/ha syitä (Peltonen-Sainio ym. 2006): kukinnan jälkeiset korkeat lämpötilat satomenetykset kg/ha jokaista kohonnutta lämpöastetta kohti herkimpiä mm. Valo 79 kg/ha, Hohto 87 kg/ha kestävämpiä mm. Tuli 27 kg/ha, Harmoni 53 kg/ha pahkahomeongelma? muita tekijöitä: viljelijäjoukon ja alan muutokset viljelyn haasteita: ravinteiden saanti muuttuneilla muokkauskäytännöillä rikki syysrypsin viljely: mm. talvehtimisvauriot

18 Rypsi (7/7) viljelypanokset (osuus kustannuksista) (tavanomainen kevätrypsi; M. Kari, Kesko 2007): lannoitus 42 % siemen 18 % rikkatorjunta 32 % tuholaistorjunta 9 % tautitorjunta 0 % sadon rahallinen arvo voi koostua useammasta osasta: koko kasvuston arvo lämpöenergiana siemeneksi tuotetun rypsin arvo: tavanomainen, luomu siemenen myynti öljynpuristajalle: tavanomainen, luomu siemenen puristus itse: öljy: tavanomainen, luomu puriste: tavanomainen, luomu rypsin korren arvo lämpöenergiana

19 Mikkeli Kuva: H Huhta

20 Luomurypsi (1/6) luomurypsin viljelyala n ha (v. 2006) viljelykokemusta on perinteisillä rypsinviljelyalueilla, mutta myös Karja-Suomessa virallisia lajikekokeita tai muita tutkimuksia ei ole tehty luomuvalkuaisrehun tarve lisääntyy v alussa merkittävästi märehtijöiden rehun oltava 100% luomutuotettua luomurypsiöljyn menekki elintarvikkeena hyvä, vientimahdollisuudet olemassa

21 Luomurypsi (2/6) Biodieseliä ja valkuaisrehua luomurypsistä tutkimushanke Bioenergiaa eteläsavolaisille maatiloille ja kasvihuoneyrityksille - kehittämishanke rypsin viljelytekniikka luomussa rypsin paikka viljelykierrossa (kasvinviljely- ja karjatila) lannoitus kasvinsuojelu rypsin jalostus valkuaisrehuksi ja elintarvikkeeksi/polttoaineeksi kunkin tuotteen hyödyntämiskohteen määrittely toiminnan mittakaava: tila <---> alue hyödyntämisen toimintamallien suunnittelu kenttäkokeita ja tilakokeita hankkeiden kesto

22 Luomurypsi (3/6) Kenttäkoejärjestelyt viljelyhistoria: lohko luomumenetelmin viljelty v alkaen; aluksi vahva viherlannoituspainotus esikasvina 3 v. apilaheinä-rehunurmi; naudanlietelantaa levitetty käsittelyt: lannoitus: naudanlietelanta, lihaluujauho (NP 8-6), Biofer (NPK 8-4-3) ja lannoittamaton kontrolli aluskasvit: italianraiheinä, valkoapila, persianapila, ei aluskasvia osaruutukoe, 4 kerrannetta (toistoa) Biofer on ruotsalainen täydennetty lihaluujauhopohjainen lannoitevalmiste sis. lihaluujauho, verijauho, kivijauhe (S, Mg), vinassi (hiivateollisuuden sivutuote) (K, N) v koe-erä markkinoille kotimaista rakeistettua lihaluujauhovalmistetta (7-5-1; hieno biotiitti, piimaa) lannoitusmäärät sovitettiin ympäristötuen typpilannoituksen perustason mukaisiksi (100 kg/ha kok-n)

23 Luomurypsi (4/6) Satotulokset kenttäkokeesta Luomukevätrypsi, Mikkeli v kg/ha Kontrolli Lietelanta Lihaluujauho Biofer siemensato (9 % kost.) valkuaissato öljysato

24 Luomurypsi (5/6) Tuloksista lämmin ja kuiva kasvukausi hikevä maa mahdollisti veden nousun (erm hkkht) kasvinsuojelu: kirpat ja rapsikuoriaiset: Bioruiskute S kaalikoi: Turex 50 WP (käytetty vain kenttäkokeessa) kenttäkokeen sadot: keskisato 1620 kg/ha ei eroja lannoitusten välillä esikasvi tarjosi edellytykset lannoittamattoman kontrollinkin hyvälle kasvulle aluskasvit eivät kasvaneet, kärsivät valon ja veden puutteesta tilakokeissa satotaso vaihteli kg/ha (satonäytteet saksittu käsin kehikkonäytteinä)

25 Luomurypsi (6/6) Haasteita viljelyalan laajentaminen ja vakiinnuttaminen toimintamalleja hyödyntämiseen sopimusviljely alueellinen yhteistyö valtakunnallinen markkinapaikka viljelykiertojen suunnittelu eri tuotantosuuntien tarpeisiin kasvinviljelytila: esim. ruis seuraavana vuonna, jolloin rapsikuoriaispistiäiset säilyvät karjatila: nurmen suojaviljana tuholaisten hallinta viljelyalan laajentuessa

26 Rypsin puristus ja rypsiöljy tekniikat ja öljynsaanto: kylmäpuristus: n % kaksivaiheinen puristus (lämmin): 31 % (Mildola Oy) puristus ja liuotinuutto: 36 % (Ravintoraisio Oy) muita saantoon vaikuttavia tekijöitä (mm. öljypitoisuus, siemenkoko): lajike kasvuolosuhteet lannoitus: N-lannoitus laskee öljysatoa (100 kg/ha tason jälkeen) öljyn käyttö elintarvike: laatuvaatimukset: öljypitoisuus (perus 40%), rikkapitoisuus (perus 2%), lehtivihreä (perus 0-20 mg/kg), kosteus (perus 9%) sopimusviljely (maakohtainen kiintiö) / oma markkinointi polttoaine: sellaisenaan (laskeutus/suodatus) vaihtoesteröitynä (RME, REE) rehu mm. hevoset

27 puristeen osuus: Rypsipuriste (1/4) kylmäpuristus: n % kaksivaiheinen puristus (lämmin): 69 % (Mildola Oy) puristus ja liuotinuutto: rouheen osuus 64 % (Ravintoraisio Oy) puristeen rasvapitoisuus: kylmäpuristus: n % kaksivaiheinen puristus (lämmin): 9 % (Mildola Oy) puristus ja liuotinuutto: rouheen rasvapitoisuus 4 % (Ravintoraisio Oy)

28 Rypsipuriste (2/4) käyttökohteet: valkuaisrehu lämmitys kompostointi lannoitteeksi ja maanparannusaineeksi kuivike puristeen rehukäyttö oma käyttö: rekisteröityminen rehun valmistajaksi/sekoittajaksi (tukihaku, Evira) ulosmyynti: rekisteröityminen rehualan toimijaksi (Evira) puristeen jatkokäsittely kuumennus: mm. salmonella: vähintään 70 C (esim. lämpövastus puristimen päässä) säilyvyys: n. 1 v. (vrt. teolliset rehut) valkuaisrehuomavaraisuus Suomessa n. 10 % mahdollisuus luoda markkinoita kotimaiselle rehuvalkuaiselle

29 Rypsipuriste (3/4) Rehuarvot ry/kg ka raakarasva, g/kg ka raakavalkuainen, g/kg ka raakakuitu, g/kg ka D-arvo, % Rypsinsiemen 1, Rypsipuriste, kylmäpuristettu 1, Rypsi-/rapsipuriste, lämpökäsitelty 1, Rypsi-/rapsirouhe 0, Lähde: Rehutaulukot ja ruokintasuositukset 2004

30 naudat: Rypsipuriste (4/4) Ruokinta maitotuotosten kasvu energia- ja valkuaisrehu sopivassa suhteessa maittavuusongelmat ylisyötössä aminohapoista histidiiniä runsaasti maidon rasvahappokoostumus paranee: alempi rasvapitoisuus, tyydyttymättömiä rasvahappoja runsaammin, CLA-pitoisuus kasvaa lypsylehmän puristetarve n. 480 kg vuodessa karkearehun valkuaistäydennyksenä (mm. tuotostaso vaikuttaa) siat rypsi sopii valkuaisrehuksi yksimahaisillekin puriste: emakot n. 20 %/pv, porsaat <10 %/pv, lihasiat 10 %/pv kokonaisrehumäärästä