Lannan tehokkaampi hyödyntäminen maatalouden ravinnekuormituksen vähentämisessä

Transkriptio

1 Lannan tehokkaampi hyödyntäminen maatalouden ravinnekuormituksen vähentämisessä Heikki Lehtonen, erikoistutkija TkT, Dos, Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT / Taloustutkimus heikki.lehtonen@mtt.fi Esitys

2 Sisältö Edelleen jatkuva maatalouden rakennemuutos tuo myös mahdollisuuksia lantaravinteiden kierrätykseen Lantaravinteiden kierrätyksen ongelmat ja ratkaisut Synergioita eri tavoitteiden välillä Lannan tehokkaampi hyödyntäminen maatiloilla, orgaanisten lannoitevalmisteiden kehitys ja uusiutuva energia Johtopäätökset

3 Täsmennetyt trendiennusteet: Maatilojen lukumäärän kehitys tuotantosuunnittain ja ennusteet vuoteen 2020 Pyykkönen, P., Lehtonen, H. & Koivisto, A Maatalouden rakennekehitys ja investointitarve vuoteen Pellervon Taloustutkimuksen ( ) Työpapereita nro s. ISBN (pdf), ISSN (pdf) Ennuste 2020 Muutos Lypsykarjatilat ,7% Muut nautakarjatilat ,1% Sikatilat ,1% Siipikarjatilat ,0% Viljatilat n ,8% Muut maatilat n ,8% Kaikki maatilat n ,1%

4 Kotieläintalouden lantaongelmasta on tulossa yhä keskeisempi Itämeren suojelussa Lantaongelma = ylen määrin lantaa ja ravinteita (N,P) niiden peltojen lannoitustarpeeseen nähden, joille lantaa levitetään Tämä johtaa typen ja fosforin valumiseen vesistöihin sitä runsaampana, mitä suurempana ja mitä kauemmin ylilannoitus on jatkunut (maan varastointi- ja puskurointikyky rajallinen ravinteiden suhteen) Orgaanisen typen hajoaminen kiihtyy ilmaston lämmetessä, ja ravinteiden huuhtoutuminen lisääntyy talvien leudontuessa ja rankkasateiden ja tulvien yleistyessä Esimerkiksi Ruotsin television dokumentti pahenevasta lantaongelmasta Puolassa ja Venäjällä (Leningradin alue) on herättänyt huomiota Pääosa pahenevasta lantaongelmasta johtuu erittäin suurten kotieläintuotantoyksiköiden rakentantamisesta suhteessa lähialueen peltoalaan, sekä lannanlevitysmääräysten puutteellisesta noudattamisesta ja valvonnasta Kysymys: voidaanko kotieläintuotannon mittakaavaedut yhdistää tehokkaampaan ravinnekiertoon?

5 Maatalouden ravinnekierron tehostaminen sovitettava kasvavien kotieläintilojen mittakaavaan ja toimintatapaan Kuvat: Pellervo Kässi (vas., +oikealla alhaalla) ja Tapio Tuomela (ylh. Oik. MTT:n arkisto)

6 Hyötylanta-hanke Maa- ja metsätalousministeriön tilaama hanke, jonka toteuttivat MTT (koordinoi), Syke, Työtehoseura, Pro Agria ja Helsingin yliopisto / Agroteknologian laitos Hanke on toiminut yhteistyössä mm. TEHO-hankkeen kanssa Hankkeen tavoitteina mm. lannan lannoituskäytön kehittäminen ja ravinteiden tehokas käyttö (osio A: Lannat ja lannoitevalmisteet) fosforin käytön tilatason optimointi fosforin pintalevityksestä aiheutuvien haittojen pienentäminen lannan ja prosessoitujen tuotteiden orgaanisen typen vaikutusten arviointi kehittää yksittäisistä prosessointiteknologioista ja eri raaka-aineista kokonaiskonseptit, joilla lannan ja muiden eloperäisten materiaalien sisältämää orgaanista ainesta voidaan hyödyntää energiana (osio B1: Lannan ja muiden eloperäisten materiaalien prosessointi) arvioida, miten lantaan ja muihin eloperäisiin materiaaleihin kohdistuvat tuotantojärjestelyt (esim. fosforin erottaminen lannasta, biokaasun tuotanto) vaikuttavat kotieläintilojen toimintaedellytyksiin ja kannattavuuteen, sekä maatalouden rakennekehitykseen, aluetalouksiin ja työllisyyteen (osio B2: Taloudelliset ja alueelliset vaikutukset) luoda laaja-alainen tarkastelukehikko, ja sen avulla arvioida yhtäaikaisesti vaihtoehtoisten lannan ja muiden eloperäisten ainemassojen käsittelylogistiikkojen kokonaiskestävyyttä, eli ympäristövaikutuksia, talous- ja aluekehitysvaikutuksia sekä energiataseita (osio C: Lannan ja muiden eloperäisten materiaalien käsittelyvaihtoehtojen integroitu vaikutusten arviointi)

7 Typen hinta (eur/kg) salpietari-lannoitteissa Lähde: MTT taloustutkimuksessa ylläpidetyt keskihintalaskelmat. Huom! kuvion aika-akseli ei ole tasavälinen ajan suhteen. 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, huhti.08 loka.08 joulu elok elok loka 2010

8 Fosforin hinta (eur/kg) epäorgaanisissa teollisissa lannoitteissa Lähde: MTT taloustutkimuksessa ylläpidetyt keskihintalaskelmat. Huom! kuvion aika-akseli ei ole tasavälinen ajan suhteen.

9 Perusongelma: Lanta ei ole paras mahdollinen lannoite! Lanta lannoitusmateriaalina vähäravinteista ja ravinnesuhteiltaan lannoituskäyttöön sopimatonta liian vähän typpeä suhteessa fosforiin useimpien kasvien tarpeisiin nähden; lisäksi ravinnepitoisuuksissa aina epävarmuutta Lannassa liukenematonta typpeä noin 35-40% => epävarmuutta viljelijälle + potentiaalista ympäristöhaittaa Typpilannoitetta joudutaan ostamaan lannan liikafosforin takia =>ylimääräistä liikennettä peltolohkoille lannoituksen takia + usein lannan vastikkeeton luovutus tilan ulkopuolelle Tarvetta kuljettaa lantaa yhä kauemmas, jotta levitys olisi kasvien ravinnetarpeen mukaista kuka maksaa? Erityisesti lietelannasta yli 95 % vettä Tarvetta tiivistää ravinteita ja muuttaa ravinnesuhteita kasvien tarpeisiin Erotetaan fosforipitoinen kiintoaines ja typpipitoinen neste erikseen (separointi), jolloin typpilannoitus voidaan hoitaa pelkästään lannalla ja saavuttaa eräitä kustannussäästöjä Haittana suuri levitysmäärä hehtaarille, uhkana maan tiivistyminen Fosforipitoinen sakka kuivalevityksenä pelloille, joilla sitä tarvitaan Mieluiten kompostoituna, jolloin tilavuus pienenee ja rikkakasvit eivät leviä

10 Pellolle levitetyn sian lietelannan arvo (eur/ha) pellon ja lietesäiliön välisen etäisyyden (km) kasvaessa Huomioitu levityskustannukset ja pellon tiivistymisestä aiheutuva sadonmenetys. Lokakuussa 2010 typen arvo salpietarilannoitteissa oli noin 1 eur/kg ja fosforin 2,4 eur/kg. Kaliumin arvoa ei ole huomioitu ,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Hinnat -50% Lokakuun 2010 hinnat Hinnat +50%

11 Pellolle levitetyn naudan lietelannan arvo (eur/ha) pellon ja lietesäiliön välisen etäisyyden (km) kasvaessa Huomioitu levityskustannukset ja pellon tiivistymisestä aiheutuva sadonmenetys. Lokakuussa 2010 typen arvo salpietarilannoitteissa oli noin 1 eur/kg ja fosforin 2,4 eur/kg. Kaliumin arvoa ei ole huomioitu.

12 Hyötylannan teknologiaskenaario 1: Lannan jakeistaminen mekaanisella separoinnilla Tyypillisimmin lanta puristetaan seulan läpi ruuvikuivaimella, joita on sekä sähkö- että traktorikäyttöisiä. Markkinoilla on myös heikompitehoisia seuloja ja nauhakuivaimia sekä tehokkaampia kuivauslinkoja. Separaattori ei toimi alle 5 pakkasasteen lämpötiloissa. Sekä kiinteälle että nestemäiselle jakeelle olisi hyvä olla omat säiliönsä. Erilliseen säiliöön separoitua nesteosaa ei tarvitse enää uudelleen sekoittaa. Separoitu nestefraktio levittyy ja imeytyy maahan käsittelemätöntä lietettä nopeammin, mikä vähentää typen haihtumista ammoniakkina ja jouduttaa itse levitystyötä. Kuiva-ainepitoisemman fosforifraktion voi levittää pellolle kuivalannan tavoin. Sitä voi myös kompostoida aumassa, jolloin sen tilavuus pienenee alle 10%:iin nestefraktion tilavuudesta Samalla kasvavat ammoniakkipäästöt. Sakkafraktio tarvitsee alustan, josta ravinteet eivät vuoda maahan, ja tähän tarkoitukseen sopii esim. turve. Mikäli sakkafraktion kuiva-ainepitoisuus on yli 30%, sitä ei tarvitse kattaa.

13 Lannan jakeistamisen kustannushyödyt (eur per tila) 13 %, 40 % ja 69 % fosforin erotustehokkuuksilla Tilalla varastoitava lantamäärä 3000 kuutiometriä, omaa peltoa 45 ha, salpietaritypen hinta 1 eur/kg, nautatilalla fosforin lannoitusraja 20 kg/ha, typen 170 kg/ha (7 peltolohkolla) ja 90 kg/ha (2 peltolohkolla) ja sikatilalla typen lannoitusraja 90 kg/ha ja fosforin 15 kg/ha. Peltolohkon koko 5 ha. 0 % 13 % 40 % 69 % Nautatila eur eur eur eur Raakalietteen levityskustannus omille pelloille Raakalietteen levityskustannus muiden pelloille Ostolannoitemenot Jakeistetun lietteen levityskustannus omille pelloille Jakeistetun lietteen levityskustannus muiden pelloille Pellon tiivistymisestä aiheutuva satotappio Yhteensä Erotus lähtötilanteeseen (jolloin ei jakeistusta) Sikatila Raakalietteen levityskustannus omille pelloille Raakalietteen levityskustannus muiden pelloille Ostolannoitemenot Jakeistetun lietteen levityskustannus omille pelloille Jakeistetun lietteen levityskustannus muiden pelloille Pellon tiivistymisestä aiheutuva satotappio Yhteensä Erotus lähtötilanteeseen (jolloin ei jakeisteta)

14 Investoinnin takaisinmaksuaika (vuotta), kun kiintoaineen ja fosforin erottamiseen tarvittavat hankintamenot eur (ml. lietesekoitin ja pumppu) ja kustannuksia jakavia tiloja 1-10 kpl. Fosforin erotustehokkuus 69 % (linko), käyttöikä 12 vuotta. Tiloilla varastoitavaa lantaa 3000 kuutiometriä ja omaa peltoa 45 ha. Laskennallinen korkokanta 5 %, 12 vuoden laskennallisella takaisinmaksuajalla vuotuinen annuiteettikerroin 0,11283; vuotuinen pääomakustannus euroa, vuotuinen huoltokustannus 1 % hankintahinnasta (1000 eur) eur käyttökustannus per tila vuodessa jakeistamisen kate Kustannussäästö Takaisinmaksuaika vuosina, kun 1,2,3,4,5 ja 10 tilaa jakamassa kustannuksia eur eur Nautatila ,8 5,3 3,4 2,5 1,1 Sikatila ,2 3,7 2,4 1,8 1,4 0,7 katemuutos per nautapaikka eur - 23,5 34,9 40, ,8 katemuutos per sikapaikka eur 1,2 5,3 6,7 7,3 7,8 8,6

15 Investoinnin takaisinmaksuaika (vuotta), kun kiintoaineen ja fosforin erottamiseen tarvittavat hankintamenot yht eur (ml. tehokas lietesekoitin ja pumppu) ja kustannuksia jakavia tiloja 1-10 kpl Fosforin erotustehokkuus 40 % (ruuvikuivain ja mahdollisuus jakeistetun nesteosan laskeuttamiseen erillisessä altaassa), käyttöikä 12 vuotta. Tiloilla varastoitavaa lantaa 3000 kuutiometriä ja omaa peltoa 45 ha. Laskennallinen korkokanta 5 %, 12 vuoden laskennallisella takaisinmaksuajalla vuotuinen annuiteettikerroin 0,11283; vuotuinen pääomakustannus 9026 euroa, vuotuinen huoltokustannus 1 % hankintahinnasta (800 eur) eur käyttökustannus per tila Takaisinmaksuaika vuosina, kun 1,2,3,4,5 ja 10 tilaa jakamassa kustannuksia jakeistamisen kate kustannussäästö eur eur Nautatila ,3 6,2 3,4 2,3 1,7 0,8 Sikatila ,8 4,8 2,7 1,9 1,4 0,7 katemuutos per nautapaikka eur -4,8 22,5 31,6 36,1 38,9 44,3 katemuutos per sikapaikka eur 0,7 4 5,1 5,6 5,9 6,6

16 Investoinnin takaisinmaksuaika (vuotta), kun kiintoaineen ja fosforin erottamiseen tarvittavat hankintamenot yhteensä eur ja kustannuksia jakavia tiloja 1-10 kpl Fosforin erotustehokkuus 13 % (ruuvikuivain), suunniteltu käyttöikä 12 vuotta. Tiloilla varastoitavaa lantaa 3000 kuutiometriä ja omaa peltoa 45 ha. Laskennallinen korkokanta 5 %, 12 vuoden laskennallisella takaisinmaksuajalla vuotuinen annuiteettikerroin 0,11283; vuotuinen pääomakustannus 9026 euroa, vuotuinen huoltokustannus 1 % hankintahinnasta (800 eur) eur käyttökustannus per tila. Takaisinmaksuaika vuosina, kun 1,2,3,4,5 ja 10 tilaa jakamassa kustannuksia jakeistamisen kate kustannussäästö eur eur Nautatila ,9 6,2 3,3 2,3 1,7 0,8 Sikatila ,5 6,1 3,3 2,3 1,7 0,8 katemuutos per nautapaikka eur -4,7 22,6 31,7 36, ,5 katemuutos per sikapaikka eur -0,5 2,8 3,9 4,4 4,8 5,4

17 Lietelannan jakeistaminen helpottaisi lannan käyttöä lannoitteena Ensisijainen olisi edullinen isäntälinjan ratkaisu joka toisi jakeistamisen edut kaikkien suurten tilojen ulottuville Hankintamenot mieluiten alle eur, ja muuttuvien kustannusten tulisi olla sen verran pieniä että ne olisivat ainakin osittain korvattavissa esim. ympäristötukijärjestelmän kautta On todennäköistä, että edes suurimmat tilat eivät yksinään pysty kannattavasti investoimaan separointilaitteistoon + tarvittavaan ylimääräiseen lietesäiliöön => yhteistyö alueen muiden isojen karjatilojen kanssa voi johtaa selkeästi kannattaviin lannankäsittelyinvestointeihin! Suunnattava lannan käyttöä edistävä prosessointi erityisesti isoille tiloille ja alueille, joilla niitä on paljon Myös kaukana kaikesta sijaitseville tiloille tulisi olla jakeistamiseen mahdollisuus niukkuus pellosta + ympäristöpolitiikka ajavat pellon raivaukseen! Kannustin lannan jakeistamiseen ja separointilaitteiston tehokkaaseen käyttöön toisi jakeistamis- ja levityspalvelut myös pienten tilojen ulottuville Konerenkaille lisätuottoa lannan käsittelystä + levityspalvelusta Esteet lähinnä organisointiin liittyviä, teknisiä ja myös henkisiä; markkinoilta ei löydy sopivia koneita ja laitteita, ja niiden soveltaminen omalle tilalle voi olla vaivalloista, riskialtista ja aikaa vievää tarvitaan luovia ratkaisuja kun sovelletaan omalle tilalle

18 Mihin fosforin erottaminen lannasta johtaisi? Maidontuotannon keskittyminen Pohjanmaan suuralueelle suurille tiloille kiihtyisi lievästi: tuotanto +3-5% Koko maassa tuotanto kasvaisi 2-3% (40-50 milj. litraa) Fosforin erottaminen vähentäisi pellon hankinnan kustannusta navettalaajennuksille Vaikutus maataloustuloon 5-10 milj. eur Vaikutus keinolannoitefosforin myyntiin -50% / -40% / -20% Tiedossa olevat todennäköiset erotustehokkuudet mekaanisessa separoinnissa 69%, 40%, 13% Vaikutus keinolannoitetypen myyntiin -4-5% Fosforin mekaanisen separoinnin kustannukset jaettava usean suuren tilan kesken => kustannukset mahdollista kattaa Vähentää lannan kuljetus- ja levityskustannuksia Lantatypen käyttö tehostuu

19 Keinolannoitefosforin käyttö (kg P/ha) Suomessa suhteessa perusuraan jos suurilla sika- ja lypsykarjatiloilla siirrytään lantafosforin jakeistamiseen eri erotustehokkuuksilla 25,00 20,00 15,00 10,00 base v069 v040 v013 obs_p 5,00 0,00 Y1995 Y1997 Y1999 Y2001 Y2003 Y2005 Y2007 Y2009 Y2011 Y2013 Y2015 Y2017 Y2019 Y2021 Y2023 Y2025 Y2027 Y2029 y2031 y2033 y2035 y2037 y2039 y2041 y2043 y2045 y2047 y2049

20 Johtopäätöksiä Kotieläintalouden rakennekehitys ei ole hidastumassa => mahdollisuuksia ravinnekierrolle Kiintoaineen ja fosforin erottaminen kannattavaksi usean ison tilan yhteistyönä Voi helpottaa liikafosforista kärsivien tilojen kasvua, vaikka hyödyt kuluvat kustannuksiin Voi johtaa tuotannon kasvuun siellä, missä jo paljon kotieläimiä Miten syntyvä fosforilannoite hyödynnetään? Jos kysyntää, P-taseet alenevat! Orgaanisten lannoitteiden oltava kilpailukykyisiä vaihtoehtoja väkilannoitteille Se mikä käsittelyn helppoudessa hävitään, voitettava sujuvalla työnjaolla, osaamisella ja kustannussäästöillä ja pienemmällä hintavaihtelulla Maatalouden, yhdyskuntien ja teollisuuden materiaalivirtojen sisältämien ravinteiden tuotteistus on mahdollista keskitettyjen biokaasulaitosten perään sijoitettavissa kierrätyslannoitetehtaissa Ei vielä todellisuutta vaatii merkittäviä kehittämispanostuksia, jotta ravinnekierto ja biokaasu olisivat vahvassa synergiassa Lannan kuljetusmatkoja kannattaa ympäristömielessä pidentää jos ravinteet kasvien käyttöön! Keskeistä edelleen myös lannan sijoituslevitykseen siirtyminen ja syyslevityksen vähentäminen Tärkeää kannustaa toimiin, jotka edistävät useiden eri ympäristötavoitteiden saavuttamista ja parantavat maatilojen taloutta lannan hyötykäytössä mahdollisuuksia Maatalouspolitiikan, ruokastrategian, ilmasto- ja energiastrategian, vesiensuojelun, monimuotoisuuden tavoitteet Maatalous voi tuottaa merkittäviä päästövähennyksiä, jos niistä maksetaan Maatalous usein heikosti kannattavaa => kilpailukykyinen vähennyskustannus

21 Baltic MANURE Project Baltic MANURE is a Flagship project in the Action Plan of the EU Strategy for the Baltic Sea Region adopted by member states in 2009 The project is financed by the European Union's Baltic Sea Region Programme Lead Partner: MTT Agrifood Research Finland Total budget: 3.7 million 18 partners from 8 countries (+Russia associated) Duration

22 OBJECTIVE to turn manure problems into business opportunities by: Bringing together stakeholders and enhancing knowledge Stimulating technology and business development Providing useful policy recommendations Improving manure handling and use in the Baltic Sea region The project is partly financed by the European Union European Regional Development Fund

23 Baltic MANURE - Objectives Turning manure into business opportunities To establish a manure knowledge forum by transnational R&D efforts, communication and business innovation To evaluate the existing systems and technologies for animal housing and manure processing in the Baltic Sea Region To evaluate the existing norms for manure in relation to housing and technologies to reach sustainable nutrient cycles, with a special emphasis on phosphorus To perform sustainability analysis of new technologies To identify and analyse the commercial potentials of manure technologies, e.g. for energy purposes To evaluate the structure of incentives and national interpretations of EU directives influencing the development of inventive manure processing technologies To stimulate business innovation for manure technologies and to recommend specific investments

24 Photos: Sari Luostarinen & Perttu Virkajärvi, MTT Manure processing More efficient use of manure Material reuse: carbon & nutrients Renewable energy Development of new fertiliser products Several partial solutions available / being pilotted Separation Aerobic treatments Anaerobic digestion (biogas) Drying, incineration Acidification, ozonization Biological treatments Others Emerging technologies in the lab Business opportunities to be developed

25 Baltic MANURE - Work Packages WP 1. Project management: MTT (FI) Will ensure strategic, operational and financial management of the project WP 2. Communication: ABP/CBMI (DK) Will facilitate communication between all MANURE actors internally and externally WP 3. Innovative technology for animal feeding and housing, processing, storage and spreading of manure: JTI (SE) Will identify innovative technologies for handling and processing manure in an environmentally-friendly way on big farms in the BSR WP 4. Standardisation of manure types with special emphasis on phosphorus : JKI (DE) Will describe different manure types and their value as a fertiliser and recommend new standards for manure types WP 5. Assessing sustainability of manure technology chains: Univ. S. Denmark (DK) Will assess the environmental consequences of different manure management technology chains of relevance for the BSR WP 6. Energy potentials of manure: MTT (FI) Will evaluate the energy potentials of different manure types with focus on biogas technology WP 7. Business innovation: ABP/CBMI (DK) Will in cooperation with EEN members in the BSR region ensure the commercial viability of innovative companies and research outputs from the WPs 3-6