Liite 1 Ympäristöministeriö - Ravinteiden kierrätyksen edistämistä ja Saaristomeren tilan parantamista koskeva ohjelma Tulosten analysointi Liite loppuraporttiin Jani Isokääntä 9.4.2015
Sisällys 1.Tutkimustulosten analysointi... 2 1.1 Lietelannan ja turpeen seos... 2 1.2 Lietelannan ja biotuhkan seos... 5 1.3. Hevosen lannan kuivaus... 7 1.4. Turkiseläimen lanta... 8 1
1.Tutkimustulosten analysointi Hankkeen aikana otettujen lantanäytteiden tuloksista analysoitiin ravinteiden pysyvyys kuivausprosessin aikana. Naudan raakalietteen kuiva-ainepitoisuuden alhaisuus esti ModHeatin kaltaisen teknologian soveltamisen lietelannan kuivaamiseen sellaisenaan. Näin ollen lietelannan kuiva-ainepitoisuutta nostettiin sekoittamalla siihen turvetta tai biotuhkaa. Taulukossa 1. on esitetty lanta-analyysin tulokset naudan raakalietelannasta. Taulukko 1. Naudan lietelanta, näyte otettu 12.10.2014, tilavuuspaino 1 000 kg/m 3. Nauta lietelanta Kuiva-aine % : 4,5 Kokonaistyppi (N) 3,32 7,38 Tyypillinen Liukoinen typpi (N) 1,75 3,89 Tyypillinen Fosfori (P) 0,41 0,91 Tyypillinen Kalium (K) 2,75 6,11 Tyypillinen Magnesium (Mg) 0,41 0,91 Tyypillinen Kalsium (Ca) 0,59 1,31 Tyypillinen Natrium (Na) 0,2 0,44 Tyypillinen Kupari (Cu) 2,2 0,005 Tyypillinen Mangaani (Mn) 12,5 0,028 Tyypillinen Sinkki (Zn) 11,2 0,025 Tyypillinen Boori (B) 0,7 0,002 - taulukossa 2. lietelannan ja turpeen seoksesta ennen kuivausta sekä taulukossa 3. lietelannan ja biotuhkan seoksesta ennen kuivausta. 1.1 Lietelannan ja turpeen seos Turpeen sekoittamisella kuiva-ainepitoisuus nostettiin 4,5 %:sta 10,9 %:iin. Turpeen sekoittaminen lietelantaan alensi ravinteiden prosenttiosuuksia kuiva-ainemäärästä. Kuitenkin ravinteiden määrä säilyi tyypillisissä lukemissa. Taulukossa 2. on esitetty lietelannan ja turpeen seoksen lanta-analyysi ennen kuivausta, taulukossa 3. lietelannan ja turpeen lanta-analyysi 20 minuutin kuivauksen jälkeen ja taulukossa 4. lanta-analyysi 40 minuutin kuivauksen jälkeen. 2
Taulukko 2. Naudan lietelannan ja turpeen sekoitus, näyte otettu 12.10.2014, tilavuuspaino 1 000 kg/m 3. Nauta lietelanta + turve Kuiva-aine % : 10,9 Kokonaistyppi (N) 3,07 2,82 Tyypillinen Liukoinen typpi (N) 1,21 1,11 Tyypillinen Fosfori (P) 0,36 0,33 Tyypillinen Kalium (K) 2,4 2,20 Tyypillinen Magnesium (Mg) 0,4 0,37 Tyypillinen Kalsium (Ca) 0,63 0,58 Tyypillinen Natrium (Na) 0,21 0,19 Tyypillinen Kupari (Cu) 1,9 0,0017 Tyypillinen Mangaani (Mn) 12,5 0,0115 Tyypillinen Sinkki (Zn) 9,1 0,0083 Alhainen Boori (B) 0,8 0,0007 - Taulukko 3. Naudan lietelannan ja turpeen seos 20 minuutin kuivauksen jälkeen, näyte otettu 12.10.2014, tilavuuspaino 1 000 kg/m 3. Nauta lietelanta + turve + kuivaus Kuiva-aine % : 11,7 Kokonaistyppi (N) 4,51 3,85 Korkea Liukoinen typpi (N) 1,46 1,25 Tyypillinen Fosfori (P) 0,59 0,50 Tyypillinen Kalium (K) 2,87 2,45 Tyypillinen Magnesium (Mg) 0,58 0,50 Tyypillinen Kalsium (Ca) 1,21 1,03 Tyypillinen Natrium (Na) 0,27 0,23 Tyypillinen Kupari (Cu) 3,5 0,003 Korkea Mangaani (Mn) 36,5 0,031 Korkea Sinkki (Zn) 17,6 0,015 Tyypillinen Boori (B) 1,2 0,001-3
Taulukko 4. Naudan lietelannan ja turpeen seos 40 minuutin kuivauksen jälkeen, näyte otettu 12.10.2014, tilavuuspaino 1 000 kg/m 3. Nauta lietelanta + turve + kuivaus Kuiva-aine % : 16,6 Kokonaistyppi (N) 3,99 2,40 Tyypillinen Liukoinen typpi (N) 1,38 0,83 Tyypillinen Fosfori (P) 0,73 0,44 Tyypillinen Kalium (K) 3,23 1,95 Tyypillinen Magnesium (Mg) 0,71 0,43 Korkea Kalsium (Ca) 2,31 1,39 Korkea Natrium (Na) 0,33 0,20 Tyypillinen Kupari (Cu) 4,1 0,002 Korkea Mangaani (Mn) 57,1 0,034 Korkea Sinkki (Zn) 20,6 0,012 Tyypillinen Boori (B) 1,9 0,001 - Lietelannan ja turpeen seoksen 20 minuutin kuivaamisen jälkeen kaikki ravinteet rikastuivat ja ravinteiden pitoisuus nousi suhteessa kuiva-ainepitoisuuteen. Kokonaistypen määrä nousi normaalia lietelantaa korkeammalle tasolle. Kuiva-ainepitoisuuden nousu on alhainen, kun taas 40 minuutin kuivaus (taulukko 4) nosti kuiva-aineen määrää huomattavasti. Tämä näkyi myös ravinteiden lähtönä prosessista. Kun verrataan ravinteiden määrää ennen kuivausta ja 40 minuutin kuivauksen jälkeen, rikastuivat kaikki muut paitsi kalium ja typpi, jotka ovat lannoitteen kannalta merkittäviä ravinteita. Kuitenkin määrä pysyi tyypillisellä tasolla molempien ravinteiden osalta kun taas magnesium, kalsium ja kupari sekä mangaanien arvot nousivat normaalia lietelanta-arvoja korkeammalle. Koko kuivausprosessin aikana ModHeat kuivaajasta poistui vesihöyryä, tilavuuden pudotessa silmämääräisesti 40 70 %, kuten kuvasta 1. nähdään. Kuva 1. Lietelannan ja turpeen seos ennen ja jälkeen kuivauksen. 4
1.2 Lietelannan ja biotuhkan seos Lietelannan ja biotuhkan seosta kuivattiin 20 minuuttia. Taulukossa 5. on esitetty lanta-analyysin tulokset lietelannan ja biotuhkan seoksesta ennen kuivausta ja taulukossa 6. kuivauksen jälkeen. Taulukko 5. Naudan lietelannan ja tuhkan seos, näyte otettu 26.8.2014, tilavuuspaino 1 000 kg/m 3. Nauta, lietelanta + tuhka Kuiva-aine % : 42,3 Kokonaistyppi (N) 1,05 0,25 Alhainen Liukoinen typpi (N) 0,63 0,15 Alhainen Fosfori (P) 4,68 1,11 Korkea Kalium (K) 6,65 1,57 Korkea Magnesium (Mg) 6,07 1,43 Korkea Kalsium (Ca) 70,7 16,71 Korkea Natrium (Na) 2,38 0,56 Korkea Kupari (Cu) 42,7 0,010 Korkea Mangaani (Mn) 1424 0,337 Korkea Sinkki (Zn) 246 0,058 Korkea Boori (B) 33,3 0,008 - Taulukko 6. Naudan lietelannan ja tuhkan seos kuivauksen jälkeen, näyte otettu 26.8.2014, tilavuuspaino 793 kg/m 3. Nauta, lietelanta + tuhka + kuivaus Kuiva-aine % : 51,7 Kokonaistyppi (N) 1,01 0,20 Alhainen Liukoinen typpi (N) 0,37 0,07 Alhainen Fosfori (P) 6,52 1,26 Korkea Kalium (K) 7,09 1,37 Korkea Magnesium (Mg) 7,05 1,36 Korkea Kalsium (Ca) 79 15,28 Korkea Natrium (Na) 2,57 0,50 Korkea Kupari (Cu) 50,1 0,010 Korkea Mangaani (Mn) 1608 0,311 Korkea Sinkki (Zn) 339 0,066 Korkea Boori (B) 42,6 0,008-5
Tuhkan sekoittaminen lietelantaan nosti kuiva-ainepitoisuutta suuresti, kuten taulukosta 5 nähdään. Kun verrataan tuloksia taulukon 1 arvoihin, jossa on analysoitu pelkkää raakalietelantaa, voidaan huomata, että tuhkaan sekoittaminen nosti kaikkia muita arvoja suhteessa kuiva-ainepitoisuuteen paitsi kokonaistyppeä ja kaliumia. Huomattava nousu on kalsiumin määrässä. Kun taas verrataan lietelannan ja tuhkan seosta lietelannan ja turpeen seokseen huomataan, että turpeen sekoittaminen nosti enemmän typen ja kaliumin määrää lietelannassa, kun taas muiden ravinteiden määrä nousi huomattavasti enemmän tuhkan ja lietelannan seoksessa. Ravinteiden määrät lietelannan ja tuhkan seoksessa onkin luokiteltu typpeä lukuun ottamatta korkeaksi pitoisuudeksi kun ne olivat turpeeseen sekoitettuna tyypillisiä arvoja. Lietelannan ja tuhkan seoksen kuivaaminen rikasti fosforin ja sinkin määrää. Ravinteiden häviäminen kuivauksen aikana ei ollut suurta, kuten voidaan havaita taulukoiden 5. ja 6. arvoista. Samalla kuivausenergialla (20 minuutin kuivaus) päästiin parempiin kuivaustuloksiin tuhkaan sekoittamisen myötä verrattuna turpeeseen sekoittamista, kuten kuvista 1. ja 2. voidaan verrata. Kuvassa 2. on esitetty lietelannan ja tuhkan seos ennen ja jälkeen kuivaamisen. Kuva 2. Lietelannan ja tuhkan seos ennen ja jälkeen kuivauksen. 6
1.3. Hevosen lannan kuivaus Hevosen lantaa kuivattiin 20 minuuttia. Taulukossa 7. on esitetty hevosen lannan analyysi ennen kuivausta ja taulukossa 8. kuivauksen jälkeen. Taulukko 7. Hevosen lanta ennen kuivausta, näyte otettu 20.8.2014, tilavuuspaino 459 kg/m 3. Hevosen lanta Kuiva-aine % : 51,4 Kokonaistyppi (N) 2,79 0,54 Alhainen Liukoinen typpi (N) 0,17 0,03 Alhainen Fosfori (P) 0,91 0,18 Tyypillinen Kalium (K) 2,88 0,56 Tyypillinen Magnesium (Mg) 2,05 0,40 Korkea Kalsium (Ca) 2,13 0,41 Natrium (Na) 0,26 0,05 g/t tuoretta lantaa Ravinteiden osuus kuiva-aineesta Kupari (Cu) 6,2 0,0012 Mangaani (Mn) 90,7 0,0176 Sinkki (Zn) 31,1 0,0061 Boori (B) 4,1 0,0008 Taulukko 8. Hevosen lanta kuivauksen jälkeen, näyte otettu 20.8.2014, tilavuuspaino 363 kg/m 3. Hevosen lanta + kuivaus Kuiva-aine % : 53,1 Kokonaistyppi (N) 13,03 2,45 Korkea Liukoinen typpi (N) 0,57 0,11 Tyypillinen Fosfori (P) 3,08 0,58 Korkea Kalium (K) 2,76 0,52 Tyypillinen Magnesium (Mg) 1,56 0,29 Korkea Kalsium (Ca) 5,39 1,02 Natrium (Na) 0,9 0,17 g/t tuoretta lantaa Ravinteiden osuus kuiva-aineesta Kupari (Cu) 8,3 0,002 Mangaani (Mn) 90,1 0,017 Sinkki (Zn) 70,6 0,013 Boori (B) 4,7 0,001 7
20 minuutin kuivaamisella ei ollut suurta vaikutusta lannan kuiva-ainepitoisuuteen. Kuivaus nosti ravinteiden pitoisuuksia lannassa. Ravinteista kuivauksen aikana rikastuivat kokonaistyppi, fosfori, kalsium, natrium ja kupari. Kuvassa 3. on esitetty hevosen lanta kuivauksen jälkeen. Kuva 3. Hevosen lanta kuivauksen jälkeen. 1.4. Turkiseläimen lanta Turkiseläimen lantaa kuivattiin 20 minuuttia. Lanta oli valmiiksi sekoitettuna kuivikkeena käytettävään turpeeseen. Turkiseläin lannan analyysitulokset ennen kuivausta on esitetty taulukossa 9. ja kuivauksen jälkeen taulukossa 10. Taulukko 9. Turkiseläimen lanta ennen kuivausta, näyte otettu 7.8.2014, tilavuuspaino 697 kg/m 3. Turkiseläimen lanta Kuiva-aine % : 35,0 kg/t tuoretta lantaa Ravinteiden osuus kuiva-aineesta % Kokonaistyppi (N) 22,6 6,46 Liukoinen typpi (N) 8,76 2,50 Fosfori (P) 14,7 4,20 Kalium (K) 3,79 1,08 Magnesium (Mg) 1,81 0,52 Kalsium (Ca) 23,8 6,80 Natrium (Na) 3,39 0,97 g/t tuoretta lantaa Ravinteiden osuus kuiva-aineesta Kupari (Cu) 13,7 0,0039 Mangaani (Mn) 31,8 0,0091 Sinkki (Zn) 155 0,0443 Boori (B) 2,5 0,0007 8
Taulukko 10. Turkiseläinten lanta kuivauksen jälkeen, näyte otettu 7.8.2014, tilavuuspaino 698 kg/m 3. Turkiseläinten lanta + kuivaus Kuiva-aine % : 35,0 kg/t tuoretta lantaa Ravinteiden osuus kuiva-aineesta % Kokonaistyppi (N) 19,4 5,54 Liukoinen typpi (N) 6,9 1,97 Fosfori (P) 14 4,00 Kalium (K) 3,64 1,04 Magnesium (Mg) 2,01 0,57 Kalsium (Ca) 22,4 6,40 Natrium (Na) 2,85 0,81 g/t tuoretta lantaa Ravinteiden osuus kuiva-aineesta Kupari (Cu) 9,8 0,003 Mangaani (Mn) 45 0,013 Sinkki (Zn) 150 0,043 Boori (B) 4,6 0,001 Kuivauksen aikana ei ollut havaittavissa suuria muutoksia. Kuiva-ainepitoisuus pysyi samana. Ravinnepitoisuuksissa tapahtui pientä laskua magnesiumia ja mangaania lukuun ottamatta. Kuvasta 4. huomataan, ettei kuivauksen aikana ole tapahtunut suuria muutoksia materialin ulkonäön suhteen. Näin voidaan päätellä, että vesi on sitoutunut materiaaliin voimakkaammin, joten sen poistamiseen tarvittaisiin suurempia lämpötiloja ja rakenteen rikkomista. Kuva 4. Turkiseläimen lanta ennen ja jälkeen kuivauksen. 9