Peltobiomassojen hyödyntäminen biokaasun tuotannossa Annimari Lehtomäki Jyväskylän yliopisto Bio- ja ympäristötieteiden laitos
Biokaasu Muodostuu bakteerien hajottaessa orgaanista ainesta hapettomissa olosuhteissa Tuotantoon voidaan käyttää lähes kaikkea orgaanista ainesta Metaania (50-75 %) ja hiilidioksidia Lämpöä, sähköä ja liikennepolttoainetta
Peltobiomassat biokaasun Energiakasvit tuotannossa Kesantomaiden hyödyntäminen Ylituotantona ja vuoroviljelyssä syntyvä kasvibiomassa Kasvintuotannon jätteet Korjuujäte: öljykasvit, viljakasvit, peruna, sokerijuurikas Typpihuuhtouman pienentäminen, ravinteiden kierron tehostaminen
Energiakasvit Erityisesti energian tuotantoa varten viljeltyjä kasveja Kotimainen, uusiutuva, kasvihuonekaasuneutraali energiamuoto Energiakasveiksi soveltuvat lajit Runsaasti biomassaa vähäisellä viljelypanostuksella Suomen olosuhteissa menestyviä ja nopeakasvuisia Mahdollisimman vaatimattomia ja kestäviä Helppoja viljellä, korjata ja varastoida
Kasvien hyödyntäminen biokaasun tuotannossa Biokaasun tuottaminen kasveista monin verroin tehokkaampaa verrattuna lannan käyttämiseen substraattina Biokaasupotentiaali EU:n alueen maataloudessa 1500 milj. t biomassaa / vuosi voitaisiin hyödyntää biokaasun tuotannossa Tästä 49 % energiakasveja Biokaasupotentiaali Ruotsin maataloudessa 14 TWh,, mistä 8-108 TWh kasvien ylituotantoalueilla
Metaanintuotto kiinteistä jätteistä ja lietteistä (tyypillistä märkäpainoa kohti) Materiaali Rasvat (teoreettinen) Proteiinit (teoreettinen) Hiilihydraatit (teoreettinen) Teurastamojäte Lehmän lanta Sian lanta Yhdyskuntien biojäte Yhdyskuntien puhdistamoliete Peltobiomassat Metaania (m 3 /1000 kg) 1014 504 415 150-200 15-20 20-30 100-150 150 25-30 40-100
Miksi kasveista juuri biokaasua? Energian tuotannon hyötysuhde hyvä Metaani arvokasta liikennepolttoainetta Vähäiset päästöt Suljettu ravinnekierto Monipuolisen viljelyrakenteen säilyttäminen Sadonkorjuu varhaisessa kasvun vaiheessa -> suuri kuiva-ainesato ainesato Ei materiaalin kuivaustarvetta
Hajautettua energiantuotantoa Biokaasun tuotanto kasveista taloudellisinta lähellä kasvien tuotantoalueita Kuljetuskustannusten minimointi Jäännöksen käyttö lannoitteena ja maanparannusaineena kasvien viljelyalueilla Mahdollisuus lähes suljettuun ravinnekiertoon Hajautettua energiantuotantoa joko maatilakohtaisissa tai suuremmissa biokaasulaitoksissa Tuotantovarmuus, energiaomavaraisuus Monipuolinen maatalouden tuotantorakenne Työllistävä vaikutus
Kasvien ja muiden jätefraktioiden yhteiskäsittely Eläintuotannon jätteet Lannankäsittelyn kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen Kasvintuotannon jätteet Typpikuorman vähentäminen, ravinteiden kierron tehostaminen Öljykasvit, viljakasvit, peruna, sokerijuurikas Elintarviketeollisuuden jätteet Yhdyskuntien biojäte Jätteen vastaanotosta maksetut porttimaksut
Biokaasun tuotantoon soveltuva kasvimateriaali: Kasvien valintakriteerit Suuri sato, korjuukerrat / kesä Helppo viljellä ja korjata Vaatimaton ja kestävä Helppo säilöä Suuri metaanintuotto: Helposti hajoavia hiilihydraatteja Hiili/typpi-suhde (optimi 25-35) Ligniinipitoisuus Lopputuotteen ravinnearvo ja maanparannusominaisuudet Kasvitaudit
Esimerkkejä meneillään olevasta Kasvi Raparperi Lupiini Nokkonen Heinäseos Ruokohelpi Sokerijuurikkaan naatit tutkimuksesta Metaanisaanto (m 3 CH 1. korjuu 39,5 40,4 25,4 84,5 97,4 34,1 CH 4 / t 2. korjuu / t ww) 25,1 41,0 60,2 71,8 166,5 -
Esimerkkejä meneillään olevasta Nurmiheinä: tutkimuksesta - korjuu 2 kertaa kesässä, sato 7-87 8 ka t/ha - 24-28 28 MWh/ha, 31 000-35 500 ajo-km Ruokohelpi: - korjuu 2-32 3 kertaa kesässä, sato 9-109 ka t/ha - 29-32 MWh/ha, 37 000-41 000 ajo-km
Kasveista biokaasua - ketju Kasvien viljely Biokaasu Lämpö Sähkö Liikennepolttoaine Korjuu Partikkelikoon pienennys Esikäsittelyt Varastointi - Säilörehu - Kuivaus Esikäsittelyt Biokaasun tuotanto Jäännöksen varastointi, jälkikaasutus Jäännös
Prosessiteknologia Perinteinen biokaasuteknologia suunniteltu jätteille, joilla alhainen kuiva-ainepitoisuus ainepitoisuus (esim. lietelanta) Kasvien kuiva-ainepitoisuus ainepitoisuus korkea, 10-90 % Märkä- vs. kuivaprosessit Yksi- vs. kaksivaiheiset prosessit Panosperiaatteella toimivat vs. jatkuvatoimiset prosessit