RAVIEVIIO elvitys irkanmaan puhdistamolietteiden ja biojätteiden ravinteista ja niiden potentiaalisesta käytöstä maa- ja metsätaloudessa sekä viherrakentamisessa Tiina Mönkäre a, Viljami Kinnunen a, Elina Tampio b, atu Ervasti b, Eeva Lehtonen b, Riitta Kettunen a, aija Rasi b ja Jukka Rintala a a Tampereen teknillinen yliopisto (TTY) b Luonnonvarakeskus (Luke) Biokaasuseminaari Tampere 17.6.2016
Työn taustalla on kiertotalouden edistäminen irkanmaalla Kiertotaloudessa lähtökohtana on resurssien käytön tehostaminen. Tämä edellyttää resurssien ja materiaalivirtojen alueellista tarkastelua, jotta eri sektorien toiminta saadaan yhdistettyä alueellisten resurssien hyödyntämiseksi. Mm. hallitusohjelmassa on tavoitteena lisätä lannan ja yhdyskuntien puhdistamolietteiden ravinteiden talteenottoa ja kierrätystä vuoteen 2025 mennessä. irkanmaan ELY-keskuksen toimeksiannosta työssä selvitettiin irkanmaan alueella muodostuvien yhdyskuntien puhdistamolietteiden ja biojätteiden sekä tuhkien ravinne- ja energiapotentiaalia, ko. raaka-aineiden käsittelyä biokaasulaitoksessa ja mädätysjäännöksen prosessointiin soveltuvia tekniikoita sekä ko. raaka-aineiden hyödyntämistä kasvientuotannossa Tampereen seudulla.
Työssä tarkastellut skenaariot Tampereen seudulla kenaario 1: irkanmaan Jätehuolto Oy:n kotitalouksien, kauppojen ja yritysten erilliskerätty biojäte ja haravointijäte okian Vesi Oy:n jätevedenpuhdistamon lietteet kenaario 2: irkanmaan jätehuolto Oy:n kotitalouksien, kauppojen ja yritysten erilliskerätty biojäte ja haravointijäte okian Vesi Oy:n ja Tampereen eudun Keskuspuhdistamo Oy:n jätevedenpuhdistamon lietteet 1a 1b Bio- ja haravointijätteet okian puhdistamolietteet, kuivattu (T 20%) Bio- ja haravointijätteet Keskuspuhdistamon puhdistamolietteet, kuivattu (T 25%) okian puhdistamolietteet, (T 4%) Raakaaineet Biokaasuprosessi kenaario 1. Kuivaprosessi Kuivaprosessi kenaario 2. Kuivaprosessi Märkäprosessi Biokaasun jatkojalostus Jäännöksen käyttö uora peltolevitys este-/kuivajae erotus ØKompostointi Øyrolyysi ØTypen strippaus ØHaihdutus ØKalvosuodatus Jäännöksen käyttö uora peltolevitys este-/kuivajae erotus ØKompostointi Øyrolyysi ØTypen strippaus ØHaihdutus ØKalvosuodatus Jäännöksen käyttö uora peltolevitys este-/kuivajae erotus ØKompostointi Øyrolyysi ØTypen strippaus ØHaihdutus ØKalvosuodatus Jäännöksen käyttö uora peltolevitys este-/kuivajae erotus ØKompostointi Øyrolyysi ØTypen strippaus ØHaihdutus ØKalvosuodatus Jäännöksen jatkojalostus Lannoitevalmiste Varastointi, kuljetus, käyttö eltotarkastelu eltotarkastelu Laimennus jätevedellä
Missä ravinnepotentiaali on? uurin ravinnepotentiaali on lannassa. Lanta (nykytilanne): 3900 t typpeä ja 950 t fosforia Jäteperäiset raakaaineet (2040): 1400 t typpeä ja 670 t fosforia (vuonna 2040)
Missä ravinteet ovat (ilman lantaa)? uhdistamolietteissä on 70 75% jäteperäisten raaka-aineiden typestä ja fosforista, kun lantoja ei oteta huomioon. Keskuspuhdistamon puhdistamolietteiden osuus ravinteista 46 49% Käsiteltyjen biojätteiden ravinneosuus 5 12%
GWh/v Missä jäteperäisten raaka-aineiden energiapotentiaali on? 60 Biokaasuprosessin tuottaman biokaasun primäärienergiasisältö GWh/v Energiapotentiaali on suurin biojätteissä. 50 40 30 20 10 Keskuspuhdistamo+okia, lietteet okia, lietteet Biojätteet Biojätteestä tuotetun biokaasun energiapotentiaali ~30 GWh/a Keskuspuhdistamon lietteiden ~24 GWh/a okian puhdistamolietteiden ~2,4 GWh/a 0 kenaario 1 kenaario 2 (vuonna 2040)
irkanmaan peltojen ravinnetarve irkanmaan peltopinta-ala 154 000 ha (2015) Lannoitettavaa alaa tästä 90%. irkanmaan lannoitettavien peltojen ravinnetarve vuositasolla (2015): Typpitarve 15 500 t/a Fosforitarve 2 300 t/a Jäljelle jäävä ravinnetarve vuositasolla, kun maatalouden lannat on ensin hyödynnetty lannoitettavilla pelloilla: Typpitarve 13 600 t/a Fosforitarve 1 370 t/a Jäteperäisten raaka-aineiden ravinteet on tarpeen ja tarjonnan puolesta mahdollista sijoittaa alueen pelloille. Jäteperäiset raaka-aineet (2040): 1400 t typpeä ja 670 t fosforia Viherrakentamisisessa ravinteiden tarve minimaalinen (<1%).
Tarvittava alue Tampereen seudun jäteperäisten ravinteiden hyödyntämiseen JO 100 % ELLOITA KÄYTTÄÄ: kenaario 1: 21 22 km kenaario 2: 40 42 km JO 30 % ELLOITA KÄYTTÄÄ: kenaario 1: 32 33 km kenaario 2: 66 72 km
Jäteperäisten raaka-aineiden jatkokäsittelymahdollisuudet Ammonnium -sulfaatti (H 4 ) 2 O 4 Retentaatti Biokaasureaktori este-/kuivajae erotus estejakeen strippaus trippausjäännöksen haihdutus Kalvosuodatus uhdistettu vesi uora peltokäyttö truviitti estejakeen peltokäyttö Konsentraatti Kuivajakeen kompostointi Haihtunut Typpirejekti Komposti Kaasujae Kuivajakeen peltokäyttö Kuivajakeen pyrolyysi yrolyysiöljy Biohiili
Ravinteiden erottelu monivaiheisessa jatkokäsittelyssä - esimerkki Laimennus jätevedellä Ammoniumsulfaatti <1% 42% H 4 77% 0% Konsentraatti 15% 31% H 4 3% 10% Retentaatti 9% 7% H 4 1% 0% Märkäprosessi Keskuspuhdistamon puhdistamolietteet, kuivattu (T 25%) okian jätevesilietteet, (T 4%) Mädätysjäännös, 100% Yhteensä 132034 t : 695 t H 4 :383 t : 357 t Lähtökohtana tarkastelussa skenaario 2 ilman biojätteitä. E T E / K I V A J A E E R O T estejae 73% 81% H 4 81% 10% T R I A Kuivajae 27% 19% H 4 19% 90% Kompostin tukiaine +2% +1% H 4 e.m. e.m. H A I H D T K o m p o s t o i n t i TAI Y R O L Y Y I Haihtunut vesi 19% 10% H 4 e.m. 0% K A L V O O D A T Biohiili 3% 3% H 4 e.m. 88% Haihtunut typpirejekti + vesi 19% 5% H 4 12% 0% Komposti 10% 15% H 4 12% 90% Käsitelty vesi 50% 0% H 4 0% 0% yrolyysiöljy 5% 4% H 4 e.m. 2% Kaasujae 1% 1% H 4 e.m. 0 %
Johtopäätökset irkanmaalla on potentiaalia puhdistamolietteiden ja biojätteiden hyötykäyttöön ja ravinteiden kierrätykseen. Biojäte- ja puhdistamolieteperäiset lannoitevalmisteet soveltuvat lannoitukseen (Evira ohjaa toimintaa ja valvoo laatua). Jäteperäiset lannoitevalmisteet on tarjonnan ja ravinnetarpeen puolesta mahdollista sijoittaa Tampereen seudun pelloille siten, että kuljetusetäisyydet ovat kohtuullisia. Jatkojalostustekniikoilla voidaan tarvittaessa tuottaa lannoitevalmisteita, jotka lisäävät ravinteiden käytettävyyttä, vaikuttavat varastointiin ja kuljetukseen ja mahdollisesti lisäävät markkinoitavuutta. Laajamittainen hyötykäyttö riippuu mm. tuotteiden myyntiketjusta ja levityspalveluista sekä lainsäädännöstä. Lannan ja puhdistamolietteiden ravinteiden talteenoton ja kierrätyksen lisääminen on hallitusohjelman tavoite.
Kiitos Kiitokset ohjausryhmälle: irkanmaan ELY-keskus, irkanmaan Jätehuolto Oy, Tampereen eudun Keskuspuhdistamo Oy, okian Vesi Oy, MTK-irkanmaa, irkanmaan liitto ja Metsäkeskus. Mönkäre T., Kinnunen V., Tampio E., Lehtonen E., Kettunen R. Rasi. ja Rintala J. 2016. RAVIEVIIO - elvitys irkanmaan puhdistamolietteiden ja biojätteiden ravinteista ja niiden potentiaalisesta käytöstä. Loppuraportti. irkanmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus. aatavilla ensi viikolla: www.doria.fi/ely-keskus