Nykyiset kierrätyslannoitetuotteet, niiden levityskalusto ja varastointi

Transkriptio

1 Nykyiset kierrätyslannoitetuotteet, niiden levityskalusto ja varastointi Kierrätyslannoitteiden varastointi ja levitys Pyhäjärvi-insituutti, Sepäntie 7, Eura 26. maaliskuuta 2018 Petri Kapuinen Luke, Tuotantojärjestelmät Itäinen Pitkäkatu 4 A (PharmaCity 7. krs.) TURKU

2 Kierrätyslannoitetuotteet Pääosa kierrätyslannoitetuotteista on maanparannusaineita. Lannoitteiden osuus on pieni. Suurin osa ravinnekierrosta on kuitenkin maatalouden sisäistä ravinteiden kierrätystä raakalantana (18 milj. tonnia vuodessa). Raakalantaa ei yleensä tuotteisteta, vaan se siirtyy tiloilta toisillekin luovutussopimuksiin perustuen

3 Kierrätysravinnevirrat Puhdistamolietteen kuiva-ainemäärä on noin t/v, joka vastaa noin 0,5 milj. tonnia lietetuotetta, jonka kuivaainepitoisuus on 30 %. Levitysalatarve on noin ha/v mutta sama pelto viiden vuoden välein On siellä, missä on asutuskin. Se vastaa alle 10 % lannan kuiva-ainemäärästä ja vain noin 5 % siitä käytetään tilastojen mukaan maataloudessa. Epävirallisten arvioiden mukaan maatalouskäytön osuus on kuitenkin selvästi suurempi, 41 % (2016) (Vilpanen ja Toivikko 2017). Biojätteen määrä on noin t/v

4 Kierrätysravinnevirrat Kierrätysravinteet tulevat peltoon pääasiassa: raakalantana tai lannoitevalmisteina sellaisenaan maanparannusaineena käytettävinä sivutuotteina, orgaanisissa maanparannusaineissa. Useat näistä sellaisenaan maanparannusaineena käytettävinä sivutuotteista ovat lietetuotteita, jolloin niihin sovelletaan lannoitevalmisteasetuksen 11 a :n vaatimuksia. Varsinaisia lietetuotteita ovat yli 10 % puhdistamolietettä tai vastaavaa raaka-aineena sisältävät sellaisenaan maanparannusaineena käytettävät sivutuotteet

5 Kierrätysravinnevirrat Maatalouskäytössä nämä maanparannusaineet ovat lähinnä ravinteiden lähteitä ja maanparannusvaikutus jää suhteellisen vähäiseksi ympäristökorvauksen sallimilla käyttömäärillä. Kiinteät lietetuotteet ovat pääasiassa fosforin lähteitä. Nestemäisillä lietetuotteilla liukoinen typpi on rajoittava tekijä. Orgaanisten kierrätyslannoitteiden käyttömäärät ovat pienet suhteessa maanparannusaineiden käyttöön. Sen lisäksi on epäorgaanisia kierrätyslannoitteita, kuten ammoniumsulfaattia typpivesi Muita kierrätysravinteita kuin typpeä on esimerkiksi tuhkassa

6 Erään tyypillisen mädätetyn puhdistamolietteen käyttö Ohra, tyydyttävä fosforiluokka Ympäristökorvaus sallii 10 kg/ha vuosi, 50 kg/ha 5 vuotta kasveille käyttökelpoista fosforia. 20,4 t/ha kerran viidessä vuodessa 10,4 kg liuk. N/ha 12,2 kg K/ha 5,7 t/ha kuiva-ainetta 2,6 t/ha orgaanista ainesta Fosfori rajoittaa käyttöä varsin vahvasti. Voidaan varastoida peltopatterissa

7 Erään tyypillisen nestemäisen mädätetyn lietteen käyttö Ohra, vähämultainen tai multava maa, 4000 kg/ha Ympäristökorvaus sallii 100 kg liuk. N/ha vuosi, puolet tästä on 50 kg liuk. N/ha 26,3 t/ha vuodessa 15,2 kg kasveille käyttökelpoista fosforia vuodessa 21,0 kg K/ha 1,3 t/ha kuiva-ainetta 0,5 t/ha orgaanista ainesta Fosfori ei rajoita käyttöä oleellisesti Käyttö varsin samanlaista kuin lietelannan Vaatii erillisen varaston

8 Erään biojätepohjaisen kompostin käyttö Ohra, tyydyttävä fosforiluokka Ympäristökorvaus sallii 10 kg/ha vuosi, 50 kg/ha 5 vuotta kasveille käyttökelpoista fosforia. 134 t/ha kerran viidessä vuodessa 10,4 kg liuk. N/ha 69,4 kg K/ha 60,5 t/ha kuiva-ainetta 25,4 t/ha orgaanista ainesta => Käyttöä rajoittaa fosfori tässä tapauksessa

9 Typen tappiot ja sen käyttökelpoisuus kasveille Lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden typen tappiot voivat olla prosentuaalisesti suuret. Muista ravinteista poiketen typen tappiota syntyy myös kaasumaisessa muodossa, mikä tekee tappioiden vähentämisestä haasteellisen tehtävän. Lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden typen kasveille käyttökelpoinen osa on käytännössä sen liukoinen typpi. Lannan levitysaika, -menetelmä ja ravinnemäärät ovat keskeisessä asemassa tappioiden määrässä. Typpilannoitusta ei käytännössä voi tehdä varastoon. Se typpi, joka kasvukauden kasvusto ei käytä, joutuu käytännössä hukkaan

10 Keskeisin tappio typen kierrätyksessä - ammoniakkiemissio Lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden ammoniumtyppi muuttuu ammoniakiksi joutuessaan tekemisiin ilman kanssa ja haihtuu ilmaan. Ammoniakin haihtumisnopeuteen vaikuttaa mm. lämpötila, ph ja ilman nopeus. Haihtuvan määrän kannalta on oleellista myös pinnan laatu. Nopea imeytyminen pellon pintaan vähentää haihtuvaa määrää. Haihtumista voidaan vähentää multaamalla lanta tai orgaaninen lannoitevalmiste nopeasti levityksen jälkeen, jolloin ammoniumioni tarttuu maapartikkeleihin eikä haihdu ilmaan ammoniakkina

11 Lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden sijoittamisen hyödyt ja haitat Lanta ja orgaaniset lannoitevalmisteet poikkeaa mineraalilannoista oleellisesti nimenomaisesti siinä mielessä, että niiden ammoniumtyppi haihtuu ilmaan. Esimerkiksi nurmen kannalta typen pintalannoitus on paras ja toimiva tapa mineraalilannoitteilla, mutta ei toimi lietelannalla, koska pintaan levitetyn lannan ammoniumtyppi haihtuu ilmaan ammoniakkina. Viljoilla perinteisessä kylvötavassa paras paikka lannalle ja orgaanisille lannoitevalmisteille olisi se, minne mineraalilannoitekin sijoitetaan kylvölannoituksen yhteydessä. S.o. joka toisen kylvörivin väliin hieman kylvöpohjan sisään, jolloin etäisyys kylvöriviin on enimmillään 6,5 cm

12 Kylvölannoitus lietelannalla Optimoimalla levitystekniikka tarve täydennystyppilannoitukseen vähenee

13 Lietelannan ja nestemäisen orgaanisen lannoitevalmisteen sijoittamisen hyödyt ja haitat Vaikka lietelanta tai nestemäiset orgaaniset lannoitevalmisteet mullattaisiin nopeasti, se ei takaa, että niiden lannan liukoinen typpi tulisi tehokkaasti hyödynnettyä. Muokkauskerrokseen mullattu typpi jää helposti viljakasveilta käyttämättä, koska se ei liiku kuivassa muokkauskerroksessa. Tällöin typen vaikutus myöhästyy kasvien typenotosta aiheuttaen sadonalennuksia. Lannan ja orgaanisen lannoitevalmisteen typen liikkuvuutta suhteessa mineraalilannoitteiden vastaavan vähentää se, että sen liukoinen typpi on käytännössä kokonaan ammoniummuodossa tai liukoisina orgaanisina typpiyhdisteinä

14 Peltopattereiden huuhtotuminen simulaattoritutkimuksena Valuma edustaa peltopatterin keskiosaa Petri Kapuinen

15 Patterisimulaattorissa patteroitujen orgaanisten maanparannusaineiden ominaisuuksia Metsäpirtin maanparannuskomposti Kymen Bioenergian kuivattu mädätysjäännös Kemicondliete Kuiva-ainepitoisuus 27,4 29,3 23,3 Orgaanista ainesta, % ka:sta 61,3 55,5 72,4 Tilavuuspaino, kg/m ph 4,8 8,0 6,0 Kokonaistyppi, kg/t 6,8 11,4 11,0 Liukoinen kokonaistyppi, kg/t 1,0 2,9 3,8 Kokonaisfosfori, kg/t 7,7 9,4 4,5 Liukoinen fosfori, g/t 7,1 97,0 19,0 Kokonaiskalium, kg/t 0,34 1,41 0,35 Porin Kemicond-liete oli varsin märkää, millä on vaikutuksia tuloksiin. Oulusta tuleva vastaava tuote on kuivaainepitoisuudeltaan vastaava muiden kanssa. Metsäpirtin maanparannuskompostissa oli eniten nitraattia. Orgaaniset liuk. N-yhdisteet, % 9,4 22,1 30,0 Ammonium-N, % 68,4 65,9 63,9 Nitraatti-N, % 22,3 12,0 6,2 Petri Kapuinen

16 Valuma patterisimulaattoreista Sadanta tai valuma kg/m 2 = 1 mm Vrk patterin perustamisesta Metsäpirtin Maanparannuskomposti Metsäpirtin Maanparannuskomposti, sade Kymen bioenergian kuivattu Kymen bioenergian kuivattu, sade Kemicond-liete Kemicond-lietteen suuri valuma (yhtenäinen viiva) johtuu ennen kaikkea erän märkyydestä. Maanparannuskompostista tuli valumaa vain sadettamalla (poikkiviivat pystyssä). Pelkkä kuiva-ainepitoisuus ei selitä valumaa, mutta valumattoman materiaalin kuiva-ainepitoisuus on noin 30 %. Petri Kapuinen

17 Liukoisen kokonaistypen huuhtouma patterisimulaattoreista kg liuk. N/ha Vrk patterin perustamisesta Metsäpirtin Maanparannuskomposti Kymen bioenergian kuivattu Kemicond-liete Märän Kemikond-lietteen typpikuormitus patterin alla on raju. Petri Kapuinen

18 Kokonaisfosforin huuhtouma patterisimulaattoreista kg tot. P/ha Vrk patterin perustamisesta Metsäpirtin Maanparannuskomposti Kymen bioenergian kuivattu Kemicond-liete Fosforikuorma vastaa Kemicond-lietteelläkin normaalia noin viiden vuoden käyttömäärää. Petri Kapuinen

19 Metsäpirtin maanparannuskompostin huuhtoutuman liukoisen typen komponenttien pitoisuudet kg/t 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 1,3 1,2 0,0 0,0 0, Vrk perustamisesta DON (1:60) Ammoniumtyppi Nitraattityppi Nitraattityppi on huuhtoutumassa hallitsevana. Petri Kapuinen

20 Kymen bioenergian kuivatun mädätysjäännöksen huuhtoutuman liukoisen typen komponenttien pitoisuudet kg/t 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 2,1 1,5 1,1 0,7 0,3 0, Vrk perustamisesta Ammoniumtyppi on hallitseva. DON (1:60) Ammoniumtyppi Nitraattityppi Petri Kapuinen

21 Kemicond-lietteen huuhtoutuman liukoisen typen komponenttien pitoisuudet kg/t 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 3,1 3,4 3,4 3,4 4,2 5,2 5,8 2,0 1,0 0,0 1,6 1,5 1,7 1,5 1,8 1,8 2, Vrk perustamisesta Ammoniumtyppi on hallitseva. DON (1:60) Ammoniumtyppi Nitraattityppi Petri Kapuinen

22 Pystykelalevitin

23 Levityslautasilla varustettu vaakakelalevitin

24 Levitystasaisuus Lietelannan ja vastaavan nestemäisen orgaanisen lannoitevalmisteen levitystasaisuus on yleensä selvästi parempi kuin kiinteiden. Huono levitystasaisuus johtaa typpilannoituksen suureen vaihteluun, mistä aiheutuu sadon määrällisiä ja laadullisia tappiota. Kiinteissä lannoissa ja lannoitevalmisteissa liukoisen typen osuus on yleensä pieni, mikä vähentää levityksen epätasaisuudesta syntyvää haittaa

25 Levityskuviomittauksia eri pohjakuljettimen nopeuksilla Suuri pohjakuljettimen nopeus saa levitettävän tuotteen tulvimaan yli levityslautasten ja levityskuviosta tulee huipukas. Tavara tulvii keskeltä yli levityslautasten ja reunoilla tulviminen lyhentää lentorataa

26 Levityskuvion vaikutus levitystasaisuuteen Liian suuri pohjakuljettimen nopeus vie levitystasaisuuden. Pohjakuljettimen nopeuden pudottaminen pudottaa työsaavutuksen kolmasosaan ja nostaa levityskustannuksen tonnia ja hehtaaria kohti kolminkertaiseksi. Levityksen maksajalla, urakoitsijalla ja ympäristöllä on vakava eturistiriita

27 Lannanlevittimen levityskuvio Levitysmäärä, t/ha Lannanlevitin Etäisyys ensimmäisen ajokaistan keskilinajalta, m Tehollinen työleveys 4 m Yksittäinen levityskuvio Vaatimattomalla työleveydelläkin saa tasaista jälkeä, kun valitsee tehollisen työleveyden oikein

28 Kuivarakeiden tai jauheiden levityslaitteisto Kalkinlevitin on paras vaihtoehto, koska levitysmäärä (t/ha) on sama kuin kalkilla. Petri Kapuinen

29 Unia RCW 8200 plus -kalkinlevitin Lannoitteen ja kalkin levitykseen tarkoitetulla laitteella päästään potentiaalisesti parempaan levitystasaisuuteen kuin puhdasverisellä kalkinlevittimellä

30 Nestemäiset ja kiteiset kierrätyslannoitteet Ammoniumsulfaatti Typpivesi Konsentraatti Konsentroitu perunan soluneste Melassi Vinassi

31 Nestemäiset ja kiteiset kierrätyslannoitteet Ammoniumsulfaatti Nestemäinen Forssa 5 m 3 /pv = 1825 m 3 /v Riihimäki 3 m 3 /pv = 1095 m 3 /v Kiteinen Typpivesi Konsentraatti Harjavalta noin t/v Vehmaa Konsentroitu perunan soluneste Melassi Vinassi

32 Ammoniumsulfaatti AMS Tällä hetkellä realistisin vaihtoehto biolaitokselle tuottaa typpilannoitetta. Sitä syntyy strippaustuotteena, kun vastaanottoliuoksena on rikkihappo. Sille on ominaista suuri rikin määrä (1,15-kertainen) suhteessa typen määrään Nestemäisessä ammoniumsulfaatissa on noin 90 kg/m 3 typpeä ja 103 kg/m 3 rikkiä. Logistisesti mielekäs vain suhteellisen lähellä valmistuspaikkaa Rakeisessa ammoniumsulfaatissa on 21 % typpeä ja 24 % rikkiä. Nikkelinvalmistuksen sivutuote Logistisesti mielekäs kauempanakin

33 Ammoniumsulfaattikontti

34 Ammoniumsulfaatti AMS Lisälannoituksen ammoniumsulfaatilla voi tehdä rikkakasvien torjuntavaiheessa tai myöhemmin torjunta-aineen kanssa tai ilman Tankkiseokset on syytä testata ennen laajempaa käyttöä.

35 Ammoniumsulfaatin ja herbisidien tankkiseosten rikkakasvien torjuntatehot ohralla Käyttämällä yhteensopivaa tankkiseosta voidaan yhdistää lisälannoitus rikkakasvintorjuntaan. Ei tehon paranemista, mutta ei välttämättä huononnustakaan.

36 Ammoniumsulfaatin ja herbisidien tankkiseosten rikkakasvien torjuntatehot kauralla Vaikutukset kauralla ovat varsin samanlaiset kuin ohralla.

37 Ammoniumsulfaatin ja herbisidien tankkiseosten satovaikutukset ohralla ja kauralla Jonkinlaista viitettä satohyödyistä ohralla Kauralla lisälannoitus olla jopa haitaksi liian suuren peruslannoituksen aiheuttaman lakoontumisen takia.

38 Rakeinen ammoniumsulfaatti Varsin toimiva ratkaisu on levittää rakeinen ammoniumsulfaatti (noin 100 kg/ha) 21 kg N/ha ja 24 kg S/ha) starttilannoitelaatikosta. Päälannoitteessa ei ole tällöin rikkiä mutta mielellään seleeniä. Typpilannoituksessa ammoniumtypen osuus kasvaa.

39 Rakeinen ammoniumsulfaatti Järkevän levitysmäärän (noin 100 kg/ha) levittäminen keskipakoislevittimellä voi olla haasteellista. Seulomattoman kiteen levityskuvio ei ole optimaalinen ja tehollinen työleveys jää suhteellisen pieneksi.

40 Ammoniumsulfaatti ja rikkilannoitus sokerijuurikkaalla Ilmeisesti viljavuusrikki on lohkolla huono. Oikeassa reunassa rikkilisä näkyi kasvustossa erittäin hyvin ihan paljain silmin. Ammoniumsulfaatti (200 l/ha) annettu hivenlannoituksen kanssa.

41 Typpivesi Vastaanottoliuos strippauksessa on rikkihapon sijasta vesi. Typpipitoisuudeltaan selvästi laimeampi (noin 30 kg/m 3 ) kuin ammoniumsulfaatti Sillä voidaan kattaa suurempi osa typpilannoituksesta, koska rikkiä ei ole. Potentiaalinen käyttömäärä on noin 3 4 m 3 /ha, joka on outo olemassa olevalle kalustolle. Korkea ph Typpi haihtuu helposti ilmaan ammoniakkina. Potentiaalisin käyttö: Sijoitus nurmeen

42 Typpivesi Pintaan levitetyn typpiveden typpi haihtuu helposti ilmaan korkean ph:n takia. Typpivesi pitäisi sijoittaa.

43 Nurmen starttilannoitus ensimmäisen niiton jälkeen typpivedellä ja ammoniumsulfaatilla Letkulevitetyn typpiveden satovaste jäi pieneksi ammoniakkitappion takia. AMS:n satovasteen olivat typpimääränsä mukaisia.

44 Konsentraatti Valmistetaan rejektivedestä haihduttamalla siitä vettä Lannoitevalmistekäytössä sen raaka-aineissa ei voi olla yli 10 % puhdistamolietettä. Se kuuluu konsentroinnin jälkeen edelleen tyyppinimeen rejektivesi. Sisältää samoja ravinteita kuin raaka-aineena oleva rejektivesi. Fosforin määrä suhteessa typen määrää on pieni. Siihen lisätään yleensä rikkihappoa ph:n alentamiseksi, koska korkeassa ph:ssa ja ammoniumtypen konsentraatiossa ammoniakkitappiot olisivat suuret. Rikin määrä suhteessa typen määrään on lähes yhtä suuri kuin ammoniumsulfaatissa.

45 Konsentraatti ja typpivesi Konsentraatin satovasteet ohrakasvustossa olivat typpisisällön mukaisia. Sen sijaan typpivesi letkulevitettynä ei toiminut yhtä hyvin ammoniakkitappioiden takia.

46 Konsentroitu perunan soluneste Valmistetaan perunan solunesteestä poistamalla siitä valkuainen tärkkelyksen poistamisen jälkeen. Suomessa on kaksi syntypaikkaa Kaliumlannoite Tuotantoprosessin takia hapan Potentiaaliset käytöt: Runsaasti kaliumia vaativat avomaan puutarhakasvit Levitysmäärä on tyypillisesti 3 4 m 3 /ha, joka on outo olemassa olevalle kalustolle. Tarvitaan uusi kone

47 Laite ja konekehitys Suorakylvökoneet nestelannoitusvarustuksella Pumppaus ja putkisto lietelantavaunuun pienten nestemäärien (< 10 m 3 /ha) sijoitukseen

48 Laite ja konekehitys

49 Glyfosaatin tehon parantaminen ammoniumsulfaatilla Glyfosaatin tehon parantamisella pyritään sen ja sen hajoamistuotteen AMPA:n jäämien vähentämiseen glyfosaattiannosten pienentämisen kautta. Jäämien pienentämisen kautta pyritään siihen, että glyfosaattia voidaan käyttää jatkossakin. Jos glyfosaatin käyttö kielletään, merkitsee se viljelymenetelmissä paluuta aikaan ennen glyfosaattia 70- luvun alkuun, koska korvaava torjunta-ainetta ei ole näköpiirissä.

50 Glyfosaatin tehon parantaminen ammoniumsulfaatilla Glyfosaatti on varsin välttämätöntä, jos juolavehnäkontaminaatio on suuri. Kirjallisuustiedot 10 %:n seoksen (57 l/ha) oikeellisuudesta vahvistuivat.

51 Kevätvehnä, Quarna, 2013, Jokioinen, As kg/ha Kuivaamattomat lietetuotteet ,2-15,1 kg P/ha 1000 Kuivatut lietetuotteet 33,9 143,8 kg P/ha kg N/ha Mineraalilannoite Kemicond-liete, Oulu Kemicond-liete N-täydennyksellä, Oulu Kemicond-liete, Pori Kemicond-liete N-täydennyksellä, Pori Kemiran kuivarae Kemiran kuivarae, typpitäydennyksellä Metsäpirtin maanparannuskomposti Metsäpirtin maanparannuskomposti N-täydennyksellä Kymen Bioenergia, kuivaamaton Kymen Bioenergia, kuivaamaton, N- täydennyksellä Kymen Bioenergia, kuivattu Kymen Bioenergia, kuivattu, N- täydennyksellä Lapinlahden kalkkistabiloitu Lapinlahden kalkkistabiloitu, N- täydennyksellä Lakeuden Etappi, pelletti Lakeuden Etappi, pelletti N- täydennyksellä Biovakka, konsentraatti Biovakka, konsentraatti, N- täydennyksellä Ammoniumsulfaatti Ammoniumsulfaatti, N- täydennyksellä Ammoniumsulfaatti, kasvustolisä Jotta saataisiin mineraalilannoitteella saatavaan nähden verrannollinen sato, on yleensä vähintään puolet liukoisesta typestä tultava täydennyslannoituksena mineraalilannoitteesta (täytetyt symbolit), joka on sijoitettu optimaaliseen paikkaa. Kuivatuilla ei juuri muuta mahdollisuutta olekaan fosforin takia

52 Täydennyslannoitus Kierrätysravinteiden, niin lannan kuin orgaanisten lannoitevalmisteidenkin, täysimääräinen hyväksikäyttö edellyttää riittävää, yleensä vähintään puolet liukoisen typen kokonaisannoksesta, täydennystyppilannoitusta mineraalilannoitteella sinne, mihin se muutoinkin on tarkoituksenmukaisinta antaa

53 Nestemäisten tuotteiden logistiikka

54 Nestemäisten tuotteiden logistiikka

55 Nestemäisten tuotteiden logistiikka

56 Nestemäisten tuotteiden logistikka

57 Kiitos!

58 58 Teppo Tutkija