Ravinteet kiertoon virtsa potentiaalisena lannoitteena. Susanna Pakula Karoliina Tuukkanen Riikka Vilpas Suvi Lehtoranta Eeva-Liisa Viskari

Transkriptio

1 Ravinteet kiertoon virtsa potentiaalisena lannoitteena Susanna Pakula Karoliina Tuukkanen Riikka Vilpas Suvi Lehtoranta Eeva-Liisa Viskari 1

2 Ravinteet kiertoon virtsa potentiaalisena lannoitteena Taustaa Ennen keinolannoitteiden ja vesikäymälän yleistymistä käymälätuotokset hyödynnettiin peltoviljelyssä. Orgaanisia jätteitä ei oikeastaan edes syntynyt, koska kaikki kierrätettiin ja ravinnetaseet olivat pääsääntöisesti suljettuja. Nykyisin maailmassa vain noin 10 % käymälätuotosten ravinteista päättyy lannoitteeksi pelloille. Maailmanlaajuisesti suurin osa jätevesistä ja niiden ravinteista ja haitta-aineista päätyy vesistöihin ilman minkäänlaista käsittelyä. Suomessa kaikkien viemäriverkoston piiriin liitettyjen kiinteistöjen jätevedet puhdistetaan. Haja-asutusalueiden jätevesien käsittelytasoa ollaan nostamassa ns. hajajätevesiasetuksen ansiosta (VNa 209/2011). Jätevedenpuhdistamoiden puhdistusprosessi perustuu siihen, että typpi poistetaan pääasiassa ilmaan ja fosfori saostetaan kemiallisesti niukkaliukoiseksi, kasveille huomattavasti vähemmän käyttökelpoiseen muotoon. Typestä ei ole toistaiseksi pulaa, mutta lannoitteen tuotantoon kuluu paljon fossiilista energiaa. Fosforivarannot puolestaan ovat myös fossiilisia ja ehtymässä maailmanlaajuisesti. Lisäksi fosforin louhinnasta syntyy hiili- ja raskasmetallipäästöjä sekä radioaktiivisia sivutuotteita. FAO:n mukaan ruoan tuotantoa olisi lisättävä 70 % vuoteen 2050 mennessä, sillä maailman väkiluvun ennustetaan lisääntyvän siihen mennessä yli yhdeksään miljardiin. Yhtälö on mahdoton ilman ravinteiden tehokkaampaa kierrätystä. Kokonaisfosfori, kg/hlö/a 0,15 0,15 Lannoitteiden ja ruoan tuotannon haasteiden lisäksi Suomessa viemäriverkoston sa- Kokonaisfosfori % 30 28,5 Kalium % 12,5 neeraustarve kasvaa jatkuvasti, eikä kunnilla ole aina varaa pitää sitä kunnossa. BOD, kg/hlö/a 10,95 10,95 BOD % 60 Kun verkostoa uusitaan, on järkevää miettiä myös uudenlaisia järjestelmiä, joilla ihmisten Kuva 1. Käymälätuotos on resurssi jätteen sijaan * Keskiarvoja on käytetty lannoitepotentiaalin laskennassa käsittelyketjun hävikit huomioiden. 2 tuottamat ravinteet saataisiin hel- (Kuva Käymäläseura Huussi ry). Keskiarvot on laskettu Weckmanin, Udertin ja Valtioneuvoston asetuksen 209/211 arvoista. 3 pommin talteen. Toistaiseksi käyttämätön mahdollisuus on virtsan erilliskeräys. Kotitalouksien jätevesien typestä noin 80 % ja fosforista 50 % on peräisin virtsasta ja virtsa soveltuu jo sellaisenaan erinomaisesti lannoitteeksi. Käyttämällä virtsaa ja käsiteltyjä käymälätuotoksia lannoitteena saataisiin ravinteet talteen, voitaisiin merkittävästi vähentää vesistöjen rehevöitymistä, turvata ruoantuotantoa ja helpottaa jätevesien käsittelyä. Kestävä sanitaatio suljettu ravinnekierto Weckman 2005 ta. Hankkeen tavoitteena kokeilla käytännössä laajamittaisen erilliskerätyn virtsan ja käymäläkompostin keräyksen, käsittelyn ja hyötykäytön teknisiä toteutuksia ja mallintaa prosessia sekä edistää erilliskerätyn virtsan ja käymäläkompostin tuotteistamista lannoitevalmisteeksi. Lisäksi hankkeessa laadittiin kustannus- ja elinkaaritarkastelut virtsan erilliskeräyksen vaativan infrastruktuurin ja nykyisen jätevesienpuhdistusjärjestelmän välillä. Hankkeen tuloksia on käytetty hyväksi ja esitetään osana tätä opasta. Taulukko 1. Kotitalouksien tuottamien ravinteiden jakautuminen virtsan, ulosteen ja pesuvesien kesken eri tutkimuksien mukaan (l/hlö/a, kg/hlö/a ja prosenttiosuuksina). Udert et al Vna 209/211 Olsson 1995 Tampereen ammattikorkeakoulu, Suomen ympäristökeskus ja Käymäläseura Huussi ry toteuttivat vuonna BIOUREA Innovatiivinen lannoitevalmiste suljetun ravinnekierron toteuttamisessa -hanket- Keskiarvo * Virtsa Tilavuus, l/hlö/vrk 1,1 1,25 1,2 Paino, kg/hlö/a 383,5 Kokonaistyppi, kg/hlö/a 4 4,2 4,2 4,1 Kokonaistyppi % 80 81,5 Kokonaisfosfori, kg/hlö/a 0,4 0,36 0,4 0,4 Kokonaisfosfori % 50 47,5 Kalium % 62,5 BOD, kg/hlö/a 1,8 1,8 BOD % 10 Uloste Tilavuus, l/hlö/vrk 0,11 Paino, kg/hlö/a 38,5 Kokonaistyppi, kg/hlö/a 0,5 0,5 0,5 Kokonaistyppi % Kokonaisfosfori, kg/hlö/a 0,2 0,2 0,2 Kokonaisfosfori % Kalium% 25 BOD, kg/hlö/a 5,5 5,5 BOD % 30 Pesuvedet Tilavuus, l/hlö/vrk 90 Paino, kg/hlö/a 90 Kokonaistyppi, kg/hlö/a 0,37 0,37 Kokonaistyppi % 10 7,5

3 Virtsan määrä, koostumus ja haitta-aineet Virtsa sisältää pääravinteiden lisäksi myös mikroravinteita (esimerkiksi kalsiumia, magnesiumia, natriumia, mangaania, rautaa, sinkkiä, seleeniä ja kuparia) ja erilaisia suoloja, kuten kloridia ja sulfaattia. Kloridin määrä virtsassa voikin olla varsin suuri, jopa useita grammoja litrassa (Taulukko 2). Näin ollen virtsan pitkäaikaisessa lannoitekäytössä voi olla maan suolaantumisen riski, jota on myös syytä tutkia pidemmällä aikavälillä. Yksi henkilö tuottaa keskimäärin noin 500 l virtsaa ja noin 50 kg ulosteita vuodessa. Virtsasta 95 % on vettä, ja loput ravinteita ja erilaisia yhdisteitä. Vuosittain tuotamme henkilöä kohti typpeä noin 4 kg, fosforia noin 0,40 kg (Taulukko 1). Suurin osa typestä on tuoreessa virtsassa urean muodossa, fosfori fosfaatti-ioneina ja rikki sulfaatti-ioneina, kalium ioneina, kaikki kasveille käyttökelpoisessa muodossa. Raskasmetallien pitoisuudet virtsassa ovat alhaisia, sillä ravinnossamme ja ympäristössä ei niitä enää ole suurina määrinä (Viskari et al. 2008, 2009). Suurin osa raskasmetalleista poistuu elimistöstä ulosteiden mukana. Lisäksi verrattuna eläinten lantaan (Winker et al. 2009) ja kemiallisiin lannoitteisiin, virtsan raskasmetallipitoisuudet ovat alhaisempia (Jönsson et al. 2004). Ihmisten käyttämistä lääkeaineista keskimäärin 2/3 osaa erittyy virtsan kautta (Lienert et al. 2007). Huolenaiheeksi lannoitekäytössä ovatkin nousseet erilaisten lääkeaine- ja hormonijäämien aiheuttamat mahdolliset riskit sekä muut mahdolliset haitta-aineet, joiden esiintymisestä virtsassa ja käyttäytymisestä maaperässä on vielä vähän tietoa. Riski kemikaalijäämien kulkeutumiseen ravintoketjussa on selkeästi olemassa. Tutkimuksissa on osoitettu, että kasvit voivat ottaa tiettyjä pysyviä lääkeaineita maasta juurien kautta ja ne voivat kertyä juuriin ja lehtiin (esim. Winker et al. 2010, Bartha 2012, Carter et al. 2014), mutta kertyneet määrät ovat olleet niin pieniä, että niistä ei ole katsottu olevan terveysriskiä (Winker et al. 2010). Monet lääkeaineet myös hajoavat nopeasti maaperässä (Carter et al. 2014). Kertyminen luonnollisesti riippuu sekä kasvista, että lääkeaineesta ja lääkeaineen määrästä. Nykyisellään lääkeaineiden jäämiä päätyy jätevedenpuhdistamoiden kautta vesistöihin, jossa niiden ekologiset vaikutukset saattavat olla suurempia kuin maaperässä. Nyrkkisääntö on, että monet orgaaniset haitta-aineet hajoavat paremmin maassa kuin vedessä. Tutkittua tietoa lääkeaineiden kulkeutumisesta, hajoamisesta maassa ja mahdollisesta kertymisestä ei kuitenkaan ole vielä riittävästi, joten lisätutkimuksille on tarvetta. Kuva 2. Virtsan peltolevitys Iittalassa (Kuva Eeva-Liisa Viskari). Taulukko 2. Virtsan ravinnepitoisuudet (g/l) ja ph arvot eri tutkimusten mukaan (Pradhan Surendra 2010).* N P K+ Cl- Na+ ph Lähde Kirchman and Petterson ,8 0,2 1,2 Heinonen-Tanski et al ,98 0,06 0,4 0,44 8,6 Pradhan et al ,2 0,7 2,1 3,03 2,34 11,14 Pradhan et al. 2009a 7,4 0,29 16,2 NG 9,00 Mnkeni et al *) Ravinnepitoisuudet vaihtelevat riippuen ruokavaliosta ja klooripitoisuus voi olla ajoittain liian 4 korkea klooriherkille kasveille. 5

4 Virtsan lannoitepotentiaali peltoviljelyssä Edellytykset virtsan lannoitekäytölle peltoviljelyssä Erottelemalla virtsa syntypaikalla muista jätevesistä, yhdyskuntien jätevesien typpikuormitus laskisi jopa neljännekseen ja fosforikuormitus puolittuisi nykytilanteeseen verrattuna (Säylä 2015, Biourea-hanke, SYKE, Riikka Vilpas 2016). Virtsan tai käymäläjätevedet erottelevilla ratkaisuilla, vuotuinen ravinnepotentiaali on typen osalta moninkertainen verrattuna ny- VE0 haja-asutus kyisiin ratkaisuihin (Kuva 3). Fosforin kohdalla eron aiheuttaa lähinnä se, että virtsan ja käymäläjätevesien ravinteet ovat kasvien hyödynnettävyyden kannalta paremmassa muodossa kuin puhdistamolietepohjaisissa kierrätyslannoitevalmisteissa, joissa liukoisen fosforin osuus on yleensä hyvin alhainen. Suomen Ympäristökeskuksen (SYKE) asiantuntijat ovat tehneet laskelmat ravinnepotentiaalista osana Biourea-hanketta. Nykyinen lainsäädäntö ei salli virtsan tai käymäläkompostin kaupallista lannoitekäyttöä pelto- tai puutarhaviljelyssä, sillä tuotteilla ei ole nykyisellään lannoitetyyppinimeä. Sen hankkimiseksi on tehtävä asetuksen (MMMa 12/07) vaadittavat mikrobiologiset ja laatuun liittyvät tutkimukset. Tämän ja aikaisempien tutkimusten tulosten mukaan oikein säilytettynä ja käsiteltynä virtsa kuitenkin täyttää kirkkaasti lannoitevalmisteasetuksen mikrobiologiset vaatimukset. Haasteena on lannoitetyyppinimeen vaadittava ravinnepitoisuuksien tasaisuus. Normaalisti virtsan ravinnepitoisuudet voivat vaihdella paljonkin mm. ruokavaliosta johtuen, joten ravinteiden pitoisuuksien vaihteluvälin saaminen hyväksyttäviin rajoihin on haaste virtsan lannoitehyväksynnälle. Toistaiseksi erottelevia kuivakäymälöitä on pääosin vain yksittäistalouksissa haja-asutusalueella. Kuivakäymälöiden yleistymistä haja-asutusalueella auttaisi osaltaan, jos olisi olemassa keräilyjärjestelmä, eikä tuotoksia tarvitsisi välttämättä hyödyntää omalla kiinteistöllä. Kuivaurinaalit yleistyvät koko ajan julkisissa kohteissa. Esimerkkejä näistä on jo runsaasti, kuten ABC:n ja Nesteen huoltoase- mat, kymmenet ravintolat ja baarit sekä julkiset rakennukset (mm. Finlandia-talo ja Tampere-talo). Toistaiseksi virtsaa ei kuitenkaan kerätä niistä erilleen vaan se johdetaan jätevedenpuhdistamolle. Kuivasanitaation avulla hoidetaan Euroopassa monia isoja yleisötapahtumia ja Suomessakin on herännyt kiinnostus tapahtumasanitaation kehittämiseen kestävämpään suuntaan. Festivaaleilta ja julkisista kohteista olisi mahdollista jo lähitulevaisuudessa kerätä virtsaa lannoitekäyttöön. Yhtenä tärkeänä osana virtsan lannoitekäytön yleistymisessä peltoviljelyssä ovat eri toimijoiden asenteet ja arvot kautta elintarvikeketjun. Mikäli yksikään ketjun toimija (tuottaja, elintarviketeollisuus, kauppa, kuluttaja) ei ole valmis tuottamaan, prosessoimaan tai käyttämään virtsalla lannoitettuja elintarvikkeita, ei tätä resurssia pystytä täysin hyödyntämään. Lisäksi yksi ratkaistavista haasteista on virtsan keräämiseen, säilytyksen ja kuljetukseen liittyvä logistiikka. Uusia innovaatioita kaivataan erityisesti virtsan tilavuuden pienentämiseksi ja ravinteiden talteen ottamiseksi virtsasta. VE0 haja-asutus Virtsan ravinteet kiinteään muotoon Yksi tapa käsitellä virtsaa ja saattaa se helpommin ostuksesta ylijäävään rejektiveteen. Erilaisia Kuva 3. Ravinnepotentiaalit eri vaihtoehdoissa: kuljetettavaan muotoon on val- tekniikoita typen talteenotolle on käytettä- VE0 (haja-asutus): jätevedet käsitellään kiinteistökohtaisesti maasuodattamossa ja saostussäiliöliete mistaa siitä struviittia (Kuva 4. ja 5.). Struviittia vissä ja niitä tutkitaan maailmalla. käsitellään jätevedenpuhdistamolla, eli magnesiumammoniumfosfaattia VE0 (taajamat): Jätevedet on viemäröity käsiteltäväksi jätevedenpuhdistamolla, (MgNH 4 PO 4 *6H 2 O) valmistetaan lisäämällä Mikäli virtsaa olisi mahdollista käyttää peltoviljelyssä, virtsan suuri tilavuus suhteessa VE1: Virtsa ja uloste kerätään erikseen erottelevassa kuivakäymälässä, virtsa kuljetetaan ravinteeksi virtsaan magnesiumia. Struviittia on helppo maatilalle, uloste kompostoidaan kiinteistöllä ja harmaat vedet käsitellään samoin kuin VE0 (hajaasutus) -vaihtoehdossa, käyttää lannoitteena ja sen lannoiteominaisuudet ovat tutkimuksien mukaan hyvät. Tälys-, kuljetus- ja levityskustannuksia. Toisaal- sen sisältämään ravinnemäärään lisää kerä- VE2: Virtsa ja uloste kerätään yhtenä jakeena alipainekäymäläjärjestelmän avulla ja kuljetetaan ravinteeksi maatilalle, harmaat vedet käsitellään samoin kuin VE0 (haja-asutus) -vaihtoehdossa lä menetelmällä ei kuitenkaan saada typpeä ta virtsaa voitaisiin levittää peltoon samalla 6 Lähde: Biourea-hanke, SYKE, Riikka Vilpas tehokkaasti talteen, vaan sitä jää paljon sa- kalustolla, kuin lietelantaakin. Levitykseen 7

5 Taulukko 3. Lietelannan levityksen kustannuksia* (ALV 0%). Työ Yksikkö Vaihtelu Lietelannan levitys, sijoitus Lietelannan levitys, sijoitus suositellaan kuitenkin multaavaa lietekärryä typpihäviöiden ja hajuhaittojen minimoimiseksi. Taulukossa 3 on esitetty lietelannan levityksen kustannuksia, jotka olisivat verrannolliset virtsan levityskustannuksiin, mikäli virtsa olisi kerätty yhteen paikkaan ja voitaisiin levittää kohtuullisen lähelle varastointipaikkaa. Ihmisten tuottamia lantamääriä (virtsa+kuivalanta) ja niiden ravinnemääriä on vertailtu naudan- sekä sianlantaan Taulukossa 4. Sen perusteella me tuotamme noin 22 % typestä ja 9 % fosforista lannan ja virtsan mukana, kun laskennassa otetaan mukaan ihmiset ja tuotantoeläimistä naudat, siat ja siipikarja. Veloitus keskim Vastauksia 2014 kpl Arvioitu hinta 2015 Arvioitu hinta 2016 /h , ,58 108,74 /m3 2,64-2,86 2, ,83 2,92 Lannan siirtoajo /h ,5 8 97,34 100,26 Lannan siirtoajo, levityksen yhteydessä /m3/km 0,3-0,51 0,4 8 0,41 0,42 Taulukko 5. Nautojen ja sikojen lietelannan ja virtsan ravinnepitoisuuksien ja ravinnearvon vertailu ihmisvirtsaan. Ravinnepitoisuus g/kg Ravinteiden arvo /t tuoretta lantaa/virtsaa N P K N P K Naudan lietelanta 3,3 0,7 4,2 4 1,3 5 Naudan virtsa 3,1 0,2 5 3,7 0,4 6 Sian lietelanta 4,2 1,3 1,2 5 2,3 1,4 Sian virtsa 2,6 0,3 1,4 3,1 0,5 1,7 Ihmisen virtsa 3 0,2 0,5 3,6 0,4 0,6 Lähde: Riiko 2014, E-SOFT *) Arvioidut hinnat 2015 ja 2016 perustuvat 3 % vuosittaiseen hinnan nousuun. Lähde: Koneviesti Urakoinnin hintatietoja Taulukko 4. Vertailu ihmisten, nautakarjan, sikojen ja siipikarjan tuottamista lantamääristä (virtsa+kuivalanta) ja niiden ravinnepitoisuuksista vuositasolla. Lukumäärä (miljonaa) % Lannan määrä (milj.kg/a) % Kokonaistyppi (milj. kg/a) % Kokonaisfosfori (milj. kg/a) Väestö 5, ,6 22 3,5 9 Naudat 0, , Siat 1, , ,6 29 Siipikarja 11, , Yhteensä , ,1 100 % Kuva 5. Virtsasta saostettua struviittia (Kuva Michael Kloet). Lähteet: Luonnonvarakeskuksen tilastot , VNa 209/2011, Toppari 2016, E-Soft Koska valtaosa typestä on virtsassa ja jos kossa 5 on laskettu näille ravinnemäärille rahallinen virtsa kerättäisiin erikseen, sillä voitaisiin arvo ja laskennassa on käytetty kei- lannoittaa 100 kg/ha typpitasolla n. 205 nolannoitteiden hintoja N 1,2 /kg, P 1,8 / 000 hehtaaria peltoa. Fosforin ja kaliumin kg ja K 1,2 /kg (Riiko 2014), jotka luonnollisesti osalta ihmisten virtsan lannoitearvo on selvästi vaihtelevat markkinatilanteen mukaan karjan- ja sianlantaa heikompi, mutta eri vuosina. Kuva 4. Tampereen ammattikorkeakoululla rakennettu 8 typen osalta täysin vertailukelpoinen. Taulu- struviittireaktori (Kuva Michael Kloet). 9

6 Virtsalla lannoittaminen Kuva 6. Virtsan levitystä pellolle multaavalla lietekärryllä (Kuva Mika Säpyskä/Viestikettu). Virtsan varastointi ja taudinaiheuttajien tuhoaminen Terveen ihmisen virtsa on steriiliä ja taudinaiheuttajien tuhoaminen eli hygienisointi ei vaadi erillistä käsittelyä, vaan ainoastaan aikaa. Suurin tartuntariski on ulostekontaminaatiossa, koska erottelu ei ole koskaan sataprosenttista. Kuivaurinaalien virtsa on hygieenisempää. Ulosteen taudinaiheuttajien joutumista virtsan joukkoon voidaan minimoida eri tavoin. Tärkein on virtsan ja ulosteen erottelu mahdollisimman huolellisesti. Suojavaatetuksen avulla voidaan välttää ihmiskontakti lannoitteen keruun, varastoinnin, kuljetuksen ja levityksen aikana. Mahdolliset taudinaiheuttajat tuhoutuvat, kun virtsa varastoidaan riittävän pitkään suljetussa säiliössä. Varastoinnin aikana mikrobitoiminta hajottaa virtsa-ainetta eli ureaa vetykarbonaatti- ja ammoniumioneiksi. Tämä prosessi nostaa virtsan ph:ta 9-10 välille. Korkea ph tuhoaa bakteereita ja alkueläimiä, mutta virusten tuhoutumiseen vaikuttaa lämpötila (Höglund et al. 2002). Vähintään +20 asteen lämpötilassa virukset tuhoutuvat kuukauden kuluessa, mutta kylmässä virusten tuhoutuminen kestää kauemmin; 4 asteessa 6 kk. Maailman terveysjärjestön suositusten (WHO 2006) mukaan yksityistalouksissa suositellaan virtsan vanhentamista noin kuukauden ajan, yleisökäymälöiden virtsaa suositellaan vanhennettavaksi 1-6 kk. Emäksisessä liuoksessa typpi haihtuu herkästi ammoniakkina, joten typpihäviöiden ehkäisemiseksi on tärkeää, että säiliö on tiiviisti suljettu. Korroosion välttämiseksi säiliö ei saa olla metallinen ja putkien on kestettävä virtsan korkea ph ja suuri ammoniakkipitoisuus. Säiliöiden tilavuus ja tyhjentämisen helppous on hyvä ottaa huomioon jo käymälää suunniteltaessa. Peltoviljelyssä virtsa voidaan levittää samalkasvuisten sijaan ja lannoittamalla hedel- 10 Virtsaa on säilytettävä pidempiä- viikkoa kylvöstä. la kalustolla kuin lietekin, eikä laimentamimäpuut satokauden ulkopuolella. 11 kin aikoja, sillä lannoitekäyttö rajoittuu parhaaseen kasvukauteen. Varastoinnin aikana fosfori, magnesium, kalsium ja muut metallit osittain saostuvat säiliön pohjalle, joten ennen levitystä virtsa ja mahdollinen laimennusvesi on sekoitettava hyvin. Lannoituksen määrä Nyrkkisääntönä voidaan sanoa, että yhden ihmisen vuorokausituotoksella (noin 1,5 l) voidaan lannoittaa noin neliömetri viljelymaata vuodessa ja vastaavasti vuosituotoksella voidaan lannoittaa yhteensä m 2 viljelymaata. Maaperän laadulla on vaikutusta virtsan lannoitusvaikutukseen. Kivennäismailla saadaan suurempi hyöty, koska niillä on enemmän fosforia ja kaliumia, mutta vähäisen orgaanisen aineksen vuoksi vähemmän typpeä, kun taas orgaanisia maita lannoitettaessa voi tulla puutetta fosforista ja kaliumista. Lämpimässä ilmastossa vaarana on suolaantuminen. Virtsan typpi-, fosfori- ja kaliumpitoisuudet kannattaa analysoida, jotta voidaan laskea, kuinka paljon virtsaa voidaan ja pystytään käyttämään halutun lannoitetason saavuttamiseksi. Lannoituksen ajankohta Virtsalla lannoitus ajoitetaan parhaaseen kasvukauteen. Lannoittaminen lopetetaan viimeistään heinä-elokuun vaihteessa, kun tuleentuminen tai kypsyminen alkaa. Tällöin kasvi ei enää hyödy lannoitteesta. Hyötykasvien lannoittaminen lopetetaan viimeistään kuukausi ennen sadonkorjuuta, mutta esim. salaatti ja pinaatti pystyvät hyödyntämään ravinteita koko kasvukauden ajan. Lannoitus voidaan antaa yhdellä kerralla tai useammassa erässä. Pienijuuriset kasvit hyötyvät useammasta lannoituskerrasta. Esimerkiksi peltoviljelyssä on kuitenkin käytännöllisintä ja kustannustehokkainta levittää virtsa yhdessä erässä kasvukauden alussa, esimerkiksi 1-3 Virtsan levitys Virtsan käsittelyketjussa suurin ammoniakin haihtumisriski on levityksen yhteydessä. Hajuhaittojen ja typen hävikin minimoimiseksi virtsa kannattaa levittää tyynellä pilvisellä säällä lähelle maanpintaa kasvien tyvelle multaamalla mahdollisimman nopeasti joko haraamalla, äestämällä tai peittämällä vaot joihin virtsa on levitetty. Polttovioituksen ehkäisemiseksi tulee välttää virtsan levitystä lehdille. Virtsaa voidaan käyttää lannoitteena sellaisenaan tai kotitarveviljelyssä vedellä laimennettuna. Laimentaminen tai vedellä kastelu virtsan levityksen jälkeen parantaa ravinteiden imeytymistä. Laimentaminen on hyvä tehdä juuri ennen levitystä, sillä väkevässä virtsaliuoksessa taudinaiheuttajat eliminoituvat tehokkaammin varastoinnin aikana. Laimennus voidaan tehdä suhteessa 1:1, 1:3, 1:10. nen useinkaan ole tarpeen tai mahdollista. Multaavat levittimet ovat ammoniakin haihtumisen minimoimisen kannalta paras vaihtoehto. On arvioitu, että lietelannan levityksessä ammoniakista voi haihtua jopa 50 %. Käyttämällä letku- tai sijoituslevitystä (Kuva 5.), voitaan voidaan ammoniakin hävikkiä vähentää murto-osaan (Johansson, M. et al. 2000). Virtsan soveltuvuus lannoitteeksi Virtsa sopii hyvin viljojen, nurmikon, maissin, pinaatin, kaalin, punajuuren, kurkun, kurpitsan, parsan, öljykasvien, sokerijuurikkaan ja hevoslaitumien lannoittamiseen, mutta ei kloorin aroille kasveille, kuten alppiruusuille, atsaleoille ja marjakasveille. Mahdollista kontaminaatioriskiä voidaan pienentää myös valitsemalla viljelykasveiksi monivuotisia, kypsennettäviä tai kuorellisia ravintokasveja tuoreena syötävien, nopea-

7 Virtsalla lannoittamisesta hyviä tuloksia Tutkimustulokset virtsan lannoitekäytöstä ovat rohkaisevia kautta linjan. Useissa kotimaisissa ja kansainvälisissä tutkimuksissa on todettu, että WHO:n ohjesääntöjä (WHO 2006) noudattamalla virtsalla lannoittaminen on turvallista. Lisäksi virtsan tehokkuus lannoitteena on myös osoitettu kiistattomasti. Esimerkiksi Suomessa tehdyissä tutkimuksissa kaalin ja sipulin kasvu ja sato virtsalla kasvatettuna oli selvästi keinolannoitetta parempi. Virtsan käytöstä ei aiheutunut esimerkiksi raskasmetallien tai taudinaiheuttajien riskiä, kun virtsa oli säilytetty WHOn ohjeiden mukaan (WHO 2006, Viskari et al. 2009). Avomaankurkkujen ja kaalin kasvatuskokeissa virtsalla lannoitettuna sato ja mikrobiologinen laatu olivat yhtä hyvä kuin teollisilla lannoitteilla kasvatetun verrokkisadon (Heinonen-Tanski et al ja Pradhan et al. 2007). Näyttäisi siltä, että kasvit, jotka ovat typen suhteen vaateliaita, hyötyvät selvästi virtsasta lannoitteena. Toisaalta esimerkiksi peruna ei suuresti hyötynyt virtsasta lannoitteena, sillä se on vaatimaton ravinteiden suhteen. Turha tai liiallinen lannoittaminen virtsalla saattaa johtaa kasvin kasvuun liian nopeasti tai että kasvi hyödyntää ravinteita väärässä paikassa. Esimerkiksi perunan kohdalla varret saattavat kasvaa runsaasti, mutta mukuloiden määrä tai paino eivät kasva samassa suhteessa. Viljakasveilla varren nopea kasvu saattaa johtaa korren heikentymiseen ja viljan lakoontumiseen ja sitä kautta sadon pienenemiseen, joten on tärkeää käyttää optimaalista lannoitustasoa myös virtsaa käytettäessä. Ylimääräinen lannoittaminen ei välttämättä tuo sadonlisäystä. Kesällä 2016 tehdyissä Biourea-hankkeen peltomittakaavan ohran kasvatuskokeissa todettiin kokonaissadon (Kuva 8 ja 9.) sekä määrältään että tilavuudeltaan olevan vähintään keinolannoitteella kasvatetun veroinen. Virtsalannoitus annettiin laimentamattomana kertalisäyksellä 2 viikkoa kylvön jälkeen mullaten. Lannoitekäsittelyitä oli kaksi 54 kg N/ ha ja 100 kg N/ha. Alhaisemmalla typpitasolla (54 kg N/ha) myös ohran tuhannen jyvän paino ja hehtolitrapaino olivat keinolannoitetun veroisia. Raakavalkuaisen määrä ohrassa oli kaikissa käsittelyissä noin 10 % luokkaa. Virtsa 100 kg N/ha Ei lannoitusta Keinolannoite 100 kg N/ha Kuva 8. Ilmakuvassa ( Iittala) näkyvät selvät kasvuerot lannoittamattoman, virtsalla ja keinolannoitteella lannoitetun peltoalan välillä. Käytetty keinolannoite Yara Y3, typpitaso 100 kg/ha (Kuva Eeva-Liisa Viskari ja Gerbrand Grobler). Kuva 7. Sipulin lannoituskokeet Kuva 9. Ohran kokonaissato (kg/ha ka) eri lannoitekäsittelyissä ja koepelloilla. Käsittelyssä 54 kg N/ eri virtsakäsittelyillä ha käytetty ohralajike oli Volmari ja keinolannoite Yara CAN N27 + Mg ja käsittelyssä 100 kg N/ha ohra- Kuva Magdalena von Essen. lajike oli Harbinger ja keinolannoite Yara Y3. Kokonaissato keinolannoitteella ja virtsalla oli samaa suuruusluokkaa 12 ja selkeästi lannoittamatonta suurempi. 13

8 Viisi hyvää syytä lannoittaa virtsalla Paljon ravinteita, virtsassa on 80 % jätevesien typestä ja 50 % fosforista Erinomainen lannoite, ravinteet kasveille käyttökelpoisessa muodossa Turvallinen lannoite, taudinaiheuttajat tuhoutuvat helposti varastoitaessa 1 6 kk Fosfori hupeneva luonnonvara, fosforin kierrätys välttämätöntä myös käymälätuotoksista Typen poisto jätevedenpuhdistamolla helpottuu Viisi asiaa, joita pitää selvittää ja/tai kehittää Virtsan haitta-aineet ja kemikaalijäämät Mahdollinen haitta-aineiden kulkeutuminen ja kertyminen Kloridin mahdolliset pitkäaikaisvaikutukset maaperässä Virtsan ravinteiden talteenotto ja jalostaminen lannoitevalmisteiksi Virtsan keräys ja käsittelylogistiikka Lähteet Bartha, B. 2012: Uptake and metabolism of human pharmaceuticals in plants Identification of metabolites and specification of the defense enzyme systems under pharmaceutical exposure. Doctoral Dissertation. Technical University of Munich. Carter, L.J., Harris, E., Williams, M., Ryan, J.J., Kookana, R.S. and Boxall, A.B.A. 2014: Fate and uptake of pharmaceuticals in soil-plant systems. Journal of Agricultural and Food Chemistry 62, E-SOFT SIVUSTO 2016: Suomalaisen karjanlannan keskimäärinen ravinnepitoisuus tuoretonnissa. Saatavissa: netsor.fi/mansikka/data/5/5_6_5.html Heinonen-Tanski H., Sjöblom A., Fabritius H. and Karinen P., 2007: Pure human urine is a good fertilizer for cucumbers. Bioresource Technology 98 (1), Höglund, C., Ashbolt, N., Stenström, T. and Svesson, L. 2002: Viral persistence in source separated human urine. Advances in Environmental Research 6 (3), Johansson, M., Höglund, C., Stinzing, A.R. and Rodhe, L. 2000: Urine separation Closing the nutrient cycle. Final report on the R&D project source-separated human urine A future source of fertilizer for agriculture in the Stockholm region. Available at: sites/default/files/reference_attachments/ JOHANSSON%202000%20Urine%20Separation%20-%20Closing%20the%20Nutrient%20 Cycle_0.pdf Jönsson, H., Stinzing, A.R., Vinnerås, B. and Salomon, E. 2004: Guidelines on the use of urine and faeces on crop production. Eco San Res Publications Series , Stockholm Environment Institute, Stockholm. res.org/pdf_files/esr_publications_2004/es- R2web.pdf Lienert, J., Bürki, T. and Escher, B.I. 2007: Reducing micropollutants with source control: substance flow analysis of 212 pharmaceuticals in faeces and urine. Water Science &Technology 56 (5), Luonnonvarakeskuksen tilastot : Tuotantoeläinten määrät. Saatavissa: stat.luke.fi/kotielainten-lukumaara Maa- ja metsätalousministeriön asetus nro 12/07 Olsson 1995: Källsorterad humanurin förekomst och överlevnad av fekala mikroorganismer samt kemisksammamsättning. Sveriges lantabruksuniversitet, Institutionen för lantbruksteknik. Rapport 208, 41. Pradhan, S.K., Nerg A.-M., Sjöblom A., Holopainen J.K. and Heinonen-Tanski H., 2007: Use of human urine fertilizer in cultivation of cabbage (Brassica olearacea) Impacts on chemical, microbiological and flavour quality. Journal of Agricultural and Food Chemistry 55 (21), Riiko, K. 2014: Lannan käytön taloudelliset tekijät Järki Lanta hankkeessa. BSAG 11/2014. Saatavissa: noname/%7bdcd b dbc- 4B1B098EB944%7D/ Säylä, J. 2015: Yhdyskuntien jätevesien puhdistus Suomen ympäristökeskuksen raportteja 34/2015, Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Saatavissa myös: fi/bitstream/handle/10138/158957/sykera_34_2015.pdf?sequence=1 Toppari, A. 2016: Kotieläinten lannasta halutaan hyöty irti prosessoinnilla tai ilman. Maaseudun Tulevaisuus, Tiede Saatavissa myös: Udert, K.M., Larsen, T.A.and GujerFate, W., 2006: Fate of major compounds in source-separated urine, Wat.Sci.Tech.54 (11-12), 413- Valtioneuvoston asetus talousjätevesien käsittelystä viemäriverkostojen ulkopuolisilla alueilla. 209/2011. Liite 1. Viskari, E-L., Dyer, M., Haapamäki, S., Hamdine, S., Mwakangale, J., Pradhan, S., Karinen, P. and Heinonen-Tanski, H. 2008: Dry toilet compost and separated urine as fertilizers for cabbage and potato a case study from Finland. Abstract volume. World Water Week in Stockholm, August (oral presentation). Viskari, E.-L., Haapamäki, S., Hamdine, S., Mwakangale, J., Pradhan, S. and Heinonen- Tanski, H. 2009: Dry toilet compost and separated urine as fertilisers experiences from Finland. Third International Dry Toilet Conference, August , Tampere Finland. (oral presentation) Extended abstract in Book of abstracts. Available at: Weckman 2005: Ravinteet käymälästä peltoon. Esitys Puutarhaliitto Saatavissa: noname/%7bb17b0293-b c-b558-28a1e965240f%7d/36016 WHO 2006: Guidelines for safe use of wastewater, excreta and greywater. Volume IV: Excreta and Greywater use in Agriculture. World Health Organization Winker, M., Clemens, J., Reich, M., Gulyas, H. and Otterpohl, R. 2010: Ryegrass uptake of carbamazepine and ibuprofen applied by urine fertilization. Science of the Total Environment. 408, Winker, M., Vinnerås, B., Muskolus, A., Arnold, U. and Clemens, J. 2009: Fertilizer products from new sanitation systems. Their potential values and risks. Bioresource Technology 100 (18), Koneviesti 2015: Urakoinnin hintatietoja Tapahtumat ja yritykset, no 16/ > p s ISSN

9 Yhteistyökumppanit Tampereen ammattikorkeakoulu Projektipäällikkö Eeva-Liisa Viskari puh: Suomen ympäristökeskus Tutkimusinsinööri Riikka Vilpas puh: Käymäläseura Huussi ry Projektiasiantuntija Susanna Pakula puh Projektikoordinaattori Karoliina Tuukkanen puh karoliina.tuukkanen@huussi.net Kaksivuotista BIOUREA Innovatiivinen lannoitevalmiste suljetun ravinnekierron toteuttamisessa -hanketta on toteutettu yhteistyössä Tampereen ammattikorkeakoulun, Suomen ympäristökeskuksen ja Käymäläseura Huussi ry:n kanssa. Hanketta on rahoitettu ympäristöministeriön Ravinteiden kierrätyksen edistämistä ja Saaristomeren tilan parantamista koskevasta RAKI -ohjelmasta. Esite on laadittu yhteistyössä BIOUREA -hankkeen toimijoiden kanssa. Kiitokset: Sopimusviljelijät Mikkolan tila Iiittala, Maria Kämäri ja Jussi Mikkola, Sipilän tila Kangasala, Kari ja Juha Sipilä. Hankkeen verkkosivut: Käymäläseura Huussi ry Väinämöisenkatu 19, Tampere Y-tunnus Julkaisija: Käymäläseura Huussi ry Taitto: Jussi Sillanpää Kansilehden kuva: Mika Säpyskä/Viestikettu Painosmäärä: 1000 kpl Paino: Nekapaino Oy 2016 ISBN (nid.) ISBN (PDF) 16