29 Projektipäällikkö ANNIMARI LEHTOMÄKI Jyväskylän Teknologiakeskus Oy Professori JUKKA RINTALA Jyväskylän Yliopisto, Bio- ja ympäristötieteiden laitos Biokaasun mahdollisuudet ja tuotannon potentiaali Suomen maataloudessa Kiinnostus biokaasuteknologian hyödyntämiseen maataloudessa on lisääntynyt Suomessa nopeasti viime aikoina. Kiinnostus lähtee sekä energia- että ympäristöteknologian lähtökohdista, jotka molemmat aiempaa voimakkaammin tukevat biokaasuteknologian käyttöönottoa. Biokaasuteknologia voi mahdollistaa tilan energiaomavaraisuuden sekä sähkön, lämmön että ajoneuvojen ja työkoneiden polttoaineen suhteen. Biokaasuteknologian perusteet Biokaasuteknologia perustuu mikrobien toimintaan. Hapettomissa eli anaerobisissa olosuhteissa mikrobit hajottavat orgaanista ainetta (esimerkiksi lantaa, biojätettä, kasvibiomassaa) siten, että hajotuksen lopputuotteena syntyy runsaasti metaania sisältävää biokaasua. Biokaasun tyypillinen koostumus on noin 60 % metaania ja noin 40 % hiilidioksidia. Tämän lisäksi biokaasu voi sisältää pieniä määriä muita yhdisteitä kuten rikkivetyä, ammoniakkia, vetyä ja häkää. Luonnossa biokaasua muodostuu esimerkiksi soilla. Biokaasun sisältämä metaani on monipuolinen polttoaine, sillä se voidaan hyödyntää sekä sähkön- ja/tai lämmöntuotannossa että ajoneuvojen
30 PTT-katsaus 2/2006 ja työkoneiden polttoaineena, jolloin voidaan välttää uusiutumattomien luonnonvaroihin perustuvien polttoaineiden käyttö. Biokaasuprosessissa tuotettu metaani on useissa elinkaarianalyyseissa todettu yhdeksi energiatehokkaimmista ja ympäristöystävällisimmistä tavoista tuottaa liikenteen biopolttoainetta (LBS 2002). Biokaasutuotannon ympäristövaikutukset Korvaamalla fossiilisten polttoaineiden käyttöä kasvihuonekaasuneutraalilla biokaasulla voidaan pienentää maatalouden ympäristövaikutuksia sekä suoraan että epäsuorasti. Biokaasutuotannon lopputuotteena muodostuu myös orgaanista jäännöstä, ja koska ravinnehäviöt ovat biokaasuprosessissa vähäiset, soveltuu orgaaninen jäännös usein hyvin lannoitus- ja maanparannusaineena käytettäväksi. Prosessin aikana suuri osa käsiteltävässä materiaalissa olevasta orgaanisesta typestä liukoistuu eli muuttuu ammoniumtypeksi, joka on peltolevityksessä nopeammin kasvien hyödynnettävissä. Siten biokaasuprosessin jäännöksen lannoitekäytössä typen haihtuminen ja huuhtoutuminen vesistöihin jäävät alhaisemmaksi kuin esimerkiksi käytettäessä lantaa suoraan pelloilla. Kaikkea käsiteltävässä materiaalissa olevaa hiiltä ei tyypillisessä biokaasuprosessissa pystytä hajottamaan metaaniksi, ja jäännökseen jäävä hiili peltoon palautettuna hidastaa maaperän köyhtymistä. Spontaanin hajoamisprosessin seurauksena lannankäsittelystä tiloilla aiheutuu kasvihuonekaasupäästöjä metaanin ja typpioksiduulin muodossa. Biokaasuprosessin yhteydessä lannan hallitussa käsittelyssä nämä päästöt pystytään minimoimaan. Hyödyntämällä biokaasuprosessin jäännös lannoitteena vähennetään kemiallisten lannoitteiden tarvetta, ja voidaan saavuttaa lähes suljettu ravinnekierto (Kuva 1). Lisäksi anaerobinen käsittely hygienisoi käsiteltävää materiaalia ja vähentää hajua aiheuttavien yhdisteiden määrää, jolloin lannoitekäytöstä tulee turvallisempaa ja hyväksyttävämpää. Metaani on voimakas kasvihuonekaasu, joten sen päästöt ilmakehään biokaasuprosessien yhteydessä tulee minimoida. Tärkeä biokaasulaitoksen metaanipäästöihin vaikuttava tekijä on katettu jälkikaasutus. Tyypillisesti noin 10 % maatilakohtaisen biokaasulaitoksen metaanintuotosta voidaan saavuttaa varastoimalla biokaasuprosessin jäännös katetussa, kaasunkeräyksellä varustetussa jälkikaasutusaltaassa. Mikäli tämä säiliö sen sijaan on kattamaton, voidaan tätä metaanintuottoa vastaava energiamäärä menettää kasvihuoneilmiötä voimistavina päästöinä ilmakehään. Biokaasutuotannon nykytilanne Suomessa ja muualla Suomi on biokaasuteknologian kehittämisen pioneereja, vaikkakin biokaasuteknologian hyödyntäminen Suomessa on toistaiseksi ollut vähäistä. Kiinnostus biokaasuteknologiaa kohtaan oli huomattavaa öljykriisien seurauksena 1970 ja 1980 luvuilla. Maatilakohtaisia biokaasulaitoksia oli Suomessa vuonna 2004 tiettävästi kuudella maatilalla, ja ne tuottivat vuoden 2004 aikana yhteensä noin 220 000 m 3 biokaasua (Kuittinen et al. 2005), mikä vastaa energiasisällöltään noin 1 300 MWh. Viime vuosina Suomessa on toteutettu tai on toteuttamisvaiheessa muutamia sekä maatilakohtaisia että keskitettyjä biokaasulaitoksia. Esimerkiksi Vehmaalla on vuonna 2005 aloittanut toimintansa keskitetty, 20 sikalayrittäjän yhdessä omistama biokaasulaitos, joka käsittelee sikalalietteen lisäksi teollisuuden sivutuotteita ja puhdistamolietet- Kaaviokuva biokaasun tuotantoketjusta, biokaasun raaka-aineina peltobiomassat ja muut materiaalit Eläinten lanta Biojäte jne Biokaasu Lämpö Sähkö Liikennepolttoaine Korjuu Partikkelikoon pienennys Esikäsittely Varastointi Esikäsittely Biokaasun tuotanto Jäännöksen varastointi, jälkikaasutus Jälkikäsittely Kuva 1
31 Kuva 2 Taulukko 1 Kalmarin tilan biokaasureaktori Laukaassa (Kuva: Annimari Lehtomäki) Esimerkkejä eri materiaalien metaanintuottopotentiaaleista Materiaali Metaanintuottopotentiaali 1 CH 4 /kg orgaanista ainetta m 3 CH 4 /tonni märkäpaino Teurastamojäte 570 150 Biojäte 500-600 100-150 Energiakasvit 300-500 30-150 Lanta 100-400 7-20 1 m 3 metaania ~ 1 l öljyä ~ 10 kwh tä yhteensä n. 120 000 tonnia vuodessa. Laitos tuottaa sähköä 600 omakotitalon tarpeen verran. Laihialla otettiin käyttöön vuoden 2003 lopulla biojätettä, jätevesilietettä, mallastehtaan lietettä ja viljankuivausjätettä käsittelevä biokaasulaitos, ja Halsualla on vuoden 2003 syksystä lähtien ollut käynnissä maatilakohtainen sikalalietettä sekä mm. kunnan puhdistamo- ja sakokaivolietteitä ja teollisuuden sivutuotteita käsittelevä biokaasulaitos. Kalmarin tilalla Laukaassa on ollut vuodesta 1998 toiminnassa maatilakohtainen, oman tilan lietelannan lisäksi elintarviketeollisuuden sokeri- ja rasvasivutuotteita käsittelevä biokaasulaitos (Kuva 2), sekä vuodesta 2002 käytössä Suomen toistaiseksi ainoa biokaasulla toimiva henkilöauto VolvoV70 Bi-fuel (Kuva 3). Maatilakohtaisten biokaasulaitosten edelläkävijämaa on Saksa, jossa oli vuoden 2005 lopussa noin 3 000 maatilamittakaavan biokaasulaitosta, joista 80 % käsitteli myös peltokasveja, lähinnä maissia ja säilörehua. Suurin osa näistä laitoksista on rakennettu kasvien ja lannan yhteiskäsittelyyn. Yhtenä syynä biokaasulaitosten määrän nopeaan kasvuun Saksassa ovat hallituksen tavoitteet energiantuotantorakenteiden muuttamiseksi ja erittäin kannustava tukipolitiikka (Weiland 2005). Eri materiaalien biokaasupotentiaali maatiloilla Eläinten lanta on hyvä biokaasuprosessin perusmateriaali, koska se sisältää useimmat mikrobien tarvitsemat ravinteet ja sillä on korkea puskurikapasiteetti. Lannan metaanintuottopotentiaali on keskimäärin 300 l metaania/kg orgaanista ainetta, mikä vastaa noin 10 20 m 3 metaania/tonni märkää jätettä (Taulukko 1). Lannan alhaisen kuiva-ainepitoisuuden johdosta metaanintuotto reaktoritilavuutta kohti on usein alhainen pelkkää lantaa käsiteltäessä, mutta biokaasulaitosten metaanintuottoa ja kannattavuutta voidaan lisätä yhteiskäsittelyllä, eli käsittelemällä reaktorissa lannan lisäksi erilaisia orgaanisia materiaaleja. Tilan ulkopuolisten materiaalien yhteiskäsittely tilalla tuotettujen materiaalien kanssa usein parantaa laitoksen taloudellista kannattavuutta paitsi näistä materiaaleista saatavan lisäenergian, myös nk. porttimaksujen ansiosta. Potentiaalisia lisämateriaaleja ovat esimerkiksi yhdyskuntien ja teollisuuden biojätteet, puhdistamolietteet sekä peltobiomassat, eli sekä energiantuotantoa varten viljellyt energiakasvit että erilaiset kasvintuotannon sivutuotteet ja jätteet. Eri materiaalien yhteiskäsittely voi tasapainottaa käsiteltävän seoksen ravinne- ja kosteuspitoisuutta siten, että korkeamman metaanintuoton lisäksi saavutetaan myös parempi orgaanisen aineen hajotustulos. Samalla kiinteästäkin jätteestä tulee lietemäistä, jolloin se on pumpattavissa ja sekoitettavissa eli helpommin käsiteltävissä sekä itse prosessissa että sen jälkeen. Kasvibiomassa soveltuu hyvin biokaasun tuotantoon, ja biokaasun tuotanto on useissa tutkimuksissa todettu tehokkaimmaksi tavaksi tuottaa kasveista biopolttoainetta. Tämä johtuu siitä, että biokaasun tuotantoprosessi on melko yksinkertainen ja kuluttaa vähemmän energiaa verrattuna moniin muihin biopolttoaineiden tuotantotapoihin. Lisäksi biokaasun tuotannossa voidaan hyödyntää lähes kaikki kasvinosat, esimerkiksi sokerijuurikkaat naatteineen. Esimerkiksi englantilaisessa elinkaaritutkimuksessa peltobiomassasta tuotetun biokaasun energiatehokkuus oli noin kaksi kertaa korkeampi kuin kasveista tuotetun biodieselin ja bioetanolin (Salter et al. 2005).
32 PTT-katsaus 2/2006 Biokaasun tuotanto peltokasveista kiinnostuksen kohteena Kiinnostus bioenergian ja myös biokaasun tuotantoon peltokasveista on viime vuosina ollut voimakasta useissa maissa. Syynä ovat paitsi tavoitteet uusiutuvan energian ja biopolttoaineiden tuotannon lisäämiseksi, myös maatalouden ylituotantoongelmat ja peltopinta-alan vapautuminen energiakasvien viljelyyn. Biokaasutuotantoon soveltuvat monenlaiset kasvit, mikä edesauttaa monipuolisen viljelyrakenteen säilyttämistä maataloudessa. Tarkoitusta varten viljeltyjen energiakasvien lisäksi erilaiset kasvintuotannossa syntyvät kasvijätteet sekä esimerkiksi kesantomailla, ylituotantona ja vuoroviljelyssä syntyvät kasvibiomassat voitaisiin hyödyntää biokaasun tuotannossa. Useiden energiakasvien viljelyyn soveltuu huonolaatuinenkin viljelymaa, ja monet tarvitsevat vain vähän lannoitteita. Mikäli biokaasuprosessin jäännös palautetaan lannoitteeksi energiakasvien viljelyyn, voidaan saavuttaa lähes täydellinen ravinteiden kierto, ja muun lannoituksen tarve voi poistua kokonaan. Epäorgaanisten lannoitteiden valmistus, erityisesti typen sitominen ilmakehästä, on erittäin energiaintensiivistä, vastaten jopa 35 46 % kasvin viljelyn kuluttamasta energiasta ja lisäten merkittävästi myös prosessin kasvihuonekaasupäästöjä (Börjesson 2004; Salter et al. 2005). Mikäli biokaasuprosessin jäännös voidaan käyttää korvaamaan kemiallisia lannoitteita, parantaa tämä biokaasuprosessin koko ketjun energiatehokkuutta edelleen (Salter et al. 2005). Lisäksi korjuujätteiden kerääminen pelloilta biokaasun tuotannossa hyödynnettäväksi pienentää vesistöihin valuvaa ravinnekuormaa. Biokaasu peltokasveista joustava energian tuotantomuoto Biokaasun tuotantoa varten sadonkorjuu kannattaa suorittaa melko varhaisessa kasvun vaiheessa, jolloin kasvibiomassan hajoavuus biokaasureaktorissa on parempi. Tällöin satoa voidaan korjata useita kertoja kasvukauden aikana, ja kokonaissadot ovat useimmiten kertakorjuumenetelmiä suurempia. Toisin kuin monet muut uusiutuvat energiamuodot, kasvibiomassa on melko helposti varastoitavissa ja käytettävissä silloin, kun energiankysyntä on suurimmillaan. Biokaasun tuotantoon käytettävää kasvimateriaalia ei tarvitse kuivata. Sen sijaan säilörehun tekoon perustuvat menetelmät kasvien Erkki Kalmarin Volvo V70 Bi-fuel tankattavana oman tilan biokaasutankkausasemalla (Kuva: Jeremias Kalmari) Esimerkkejä eri kasvien metaanintuottopotentiaaleista Kasvi Metaanintuottopotentiaali 1 CH 4 /kg kuivaainetta m 3 CH 4 /tonni (märkäpaino) Timoteinurmie 340 85 Ruokohelpi 420 167 Apila 260 68 Virna-kaura 370 95 Lupiini 290 41 Maa-artisokka 340 110 Nokkonen 360 60 Rehukaali 290 38 Sokerijuurikas (juurikas + naatit) 400 81 Sokerijuurikas (pekät naatit) 290 34 Kauran olki 290 260 1 m 3 metaania ~ 1 l öljyä ~ 10 kwh varastoinnissa ovat käytössä useissa maissa (Weiland 2003). Biokaasun tuotantoon soveltuvien kasvien valinnassa on otettava huomioon useita erilaisia näkökohtia. Energiakasveiksi soveltuvien kasvilajien on tuotettava runsaasti biomassaa mahdollisimman vähäisellä viljelypanostuksella, kasvien tulee olla mahdollisimman helppoja viljellä, korjata ja varastoida, mahdollisimman kestäviä ja vaatimattomia, sekä tulla toimeen vähällä lannoituksella. Monivuotisten kasvien tulee lisäksi olla hyviä talvehtimaan. Jotta kasvibiomassan metaanintuottopotentiaali olisi mahdollisimman korkea, tulisi biomassan sisältää runsaasti helposti hajoavia hiilihydraatteja ja vähän hajotusta rajoittavaa ligniiniä. Lisäksi metaanintuottoa edistää anaerobihajotuksen kannalta optimaalinen hiili/typpisuhde. Kuva 3 Taulukko 2
33 Kasvien kuiva-ainesatoja, laskennallisia metaani- ja bruttoenergiasaantoja sekä henkilöautokilometrien määrä hehtaaria kohti Kasvi Sato (t kuiva-aine /ha) Metaanisaanto (m 3 CH4/ha) Bruttoenergia saanto (MWh/ha) Henkilöautokilometrit (1 000 km/ha) Timoteinurmi 8-11 1 2 900-4 000 28-38 36-50 Ruokohelpi 9-10 2 3 800-4 200 37-41 47-53 Maa-artisokka 9-16 3 3 100-5 400 30-53 38-68 Sokerijuurikas (juurikas+ naatit) 13-17 4 5 200-6 800 50-66 65-85 Sokerijuurikas (pelkät naatit) 3-5 4 900-1 500 8-14 11-18 Kauran olki 2 2,4 600 6 7 1 m 3 metaania ~ 1 l öljyä ~ 10 kwh Henkilöauton keskimääräinen kulutus 8 m 3 CH 4 /100 km 1 Kangas et al. 2004, 2 Sankari 1993, 3 Häggblom 1988, 4 Hyytiäinen et al. 1999 Taulukko 3 Hehtaarilta parin auton polttoaine Biokaasun tuotantoon soveltuvat monenlaiset kasvit. Laboratoriokokeiden perusteella useimpien kasvien metaanintuottopotentiaali on ollut välillä 250 500 l metaania/kg kuiva-ainetta (Taulukko 2). Märkäpainotonnia kohti vaihtelu on suurempaa, kuitenkin keskimäärin noin 100 m 3 metaania/tonni (1 m 3 metaania vastaa energiasisällöltään noin 1 l kevyttä polttoöljyä). Laskennalliset metaani- ja bruttoenergiasaannot eri kasveille laskettiin käyttäen kirjallisuudesta löydettyjä tietoja kasvien satotasoista. Korkeimmat laskennalliset metaanisaannot hehtaaria kohti olivat sokerijuurikkaalla, maa-artisokalla, ruokohelpillä ja timoteinurmella (Taulukko 3). Yhden hehtaarin sadosta olisi tämän perusteella mahdollista tuottaa 3 000 7 000 m 3 metaania, mikä vastaa noin 30 70 MWh bruttoenergiasaantoa. Mikäli yhden hehtaarin heinäsadosta tuotettu metaani käytettäisiin henkilöautojen polttoaineena (keskikulutus 8im 3 CH4 /100 km), riittäisi se noin 40 000 50 000 ajokilometriin vuosittain. Tämä vastaa 1-2 henkilöauton vuotuista polttoainekulutusta (20 000 30 000 km/vuosi). Perinteisesti rehuna käytetyt monivuotiset heinäkasvit ovat yksi tehokkaimpia biomassan tuottajia pohjoisissa ilmasto-olosuhteissa (Lewandowski et al. 2003). Koska nämä kasvit on jalostettu rehuksi, on niiden hajoavuus anaerobisissa olosuhteissa (vrt. lehmän pötsi) hyvä. Heinäkasvien tuotantoon tarvittava kalusto ja asiantuntemus ovat olemassa, ja lisäksi ne ovat osa totuttua kulttuurimaisemaa. Nurmiheinät ovat melko vaatimattomia ja helppoja viljellä sekä varastoida säilörehumenetelmällä. Siten nämä perinteiset rehukasvit soveltuvat nykyisten tutkimustulosten perusteella hyvin biokaasun tuotantoon. Sokerijuurikkaasta saatava metaanintuotto on korkea (5 000-7 000 m 3i CH 4/ /ha), mutta sen vaatimat viljelypanostukset ovat vastaavasti heinäkasveja korkeammat. Tässä esitetyt luvut perustuvat pitkäkestoisiin nk. panosperiaatteella toimiviin metaanintuottokokeisiin laboratoriomittakaavassa, ja täydenmittakaavan biokaasulaitoksissa metaanisannot voivat olla jonkin verran alhaisempia. Esimerkiksi pilot-mittakaavan reaktorikokeissa saannot ovat vaihdelleet välillä 60 100 % panoskokeiden metaanisaannoista. Bruttoenergiasaantojen laskemisessa ei ole siis otettu huomioon kasvibiomassan tuotannossa ja reaktorin operoinnissa käytettyä energiaa. Ruotsalaisessa tutkimuksessa koko biokaasuprosessiin kulunut energia kasvien tuotannosta biokaasun puhdistukseen vastasi noin 15 40 % prosessissa tuotetun metaanin energiasisällöstä (Berglund & Börjesson 2004). Maatalouden biokaasupotentiaali vastaa vähintään neljännestä Suomen henkilöautokannan polttoainetarpeesta Jäteperäisen biokaasumetaanin vuosittaiseksi tuotantopotentiaaliksi Suomessa on erään laskelman mukaan arvioitu 14 TWh, mikä vastaa noin 700 000 henkilöauton vuotuista polttoaineen kulutusta (Lampinen 2003). Tästä luvusta noin 4 TWh olisi peräisin eläinten lannasta ja 7 TWh maatalouden kasvijätteistä, eli näistä maataloudessa syntyvistä biomassoista olisi mahdollista tuottaa polttoaine noin 24 %:lle Suomen henkilöautoista. Nämä luvut eivät sisällä tarkoitusta varten viljeltyjen energiakasvien biokaasupotentiaalia. Toisen arvion mukaan vuoteen 2015 mennessä olisi Suomessa teknistaloudellisesti mahdollista kasvattaa vuotuista biokaasun tuotantoa 7 18 TWh (Asplund et al. 2005). Voidaan olettaa, että nykyisellä teknologialla
34 PTT-katsaus 2/2006 biokaasureaktorissa on mahdollista tyypillisellä 20 päivän viipymällä ja jälkikaasutuksella saavuttaa 70 % käsiteltävän kasvin metaanintuottopotentiaalista. Heinällä (ominaismetaanintuottopotentiaali n. 0,34 m 3 CH 4 / kg kuiva-ainetta, mikä vastaa 70 80 kuutiota metaania märkäpainotonnia kohti ja noin 3 000 kuutiota metaania hehtaaria kohti, olettaen sadoksi 8 t ka /ha) tämä vastaisi siis 2 100 kuutiota metaania hehtaaria kohti. Näillä oletuksilla nykyisellä biokaasuteknologialla esimerkiksi kesantomailla (n. 10 % Suomen peltopinta-alasta) voitaisiin tuottaa noin 460 miljoonaa kuutiota metaania, mikä vastaa 4,5 TWh ja 6 miljardia ajokilometriä, eli noin 290 000 henkilöauton vuotuista polttoaineen käyttöä. Hyödyntämällä kesantomailla tuotettava biomassa nykyisellä biokaasuteknologialla olisi siis mahdollista tuottaa polttoaine 12 prosentille Suomen henkilöautoista. Maa- ja metsätalousministeriön esittämän arvion mukaan energiakasvien viljely voisi 5-10 vuoden tähtäimellä olla mahdollista 400 000 500 000 hehtaarilla. Mikäli tämänsuuruinen peltoala otettaisiin energiaheinän tuotantoon, voitaisiin nykyisellä biokaasuteknologialla tuottaa 22 28 % Suomen nykyisen henkilöautokannan polttoainetarpeesta. Ruotsissa maatalouden jätteiden vuotuiseksi biokaasupotentiaaliksi on arvioitu 11 TWh (Nordberg et al. 1998), kun taas energiakasvien vuotuinen biokaasupotentiaali on arvioitu olevan noin 10 20 TWh, vastaten 500 000 600 000 hehtaarin peltoalaa (Herland 2005). Saksassa on arvioitu, että nykyinen 300 000 ha energiankasvien tuotantoala kasvaa 900 000 hehtaariin vuoteen 2010 mennessä (Anonyymi 2005). Biokaasu liikennepolttoaineena Liikenne on tänä päivänä lähes kokonaan riippuvainen öljystä ja sitä kautta hyvin haavoittuvainen öljyn maailmanmarkkinahintojen heilahduksille. Edistämällä kotimaisten biopolttoaineiden käyttöä liikenteessä voidaan vähentää liikenteen ympäristövaikutuksia ja riippuvuutta tuontipolttoaineista. EU:n liikennepolttoainedirektiivin suosituksen mukaan vuoteen 2010 mennessä 5,75 % liikenteessä käytetyistä polttoaineista tulisi olla biopolttoaineita, ja siten keskustelu liikenteen biopolttoaineiden tuotannon ja käytön lisäämiseksi käy vihdoin myös Suomessa vilkkaana. Biokaasuprosessissa tuotettu metaani on useissa elinkaarianalyyseissa todettu yhdeksi energiatehokkaimmista ja ympäristöystävällisimmistä tavoista tuottaa liikenteen biopolttoainetta (LBS 2002). Biokaasumetaanilla käyvien ajoneuvojen päästöt ovat alle 10 prosenttia tavanomaisten ajoneuvojen päästöistä paitsi hiilidioksidin, myös useimpien muiden kaasumaisten ja hiukkasmaisten yhdisteiden osalta. Lisäksi niiden melutaso on huomattavasti bensiini- ja dieselkäyttöisiä ajoneuvoja alhaisempi. Tekniset valmiudet liikennepolttoaineen tuotannolle ja käytölle olemassa Biokaasun ajoneuvo- ja työkonekäyttö edellyttää kosteuden, hiilidioksidin ja rikkivedyn poistamisen sekä kaasun kompressoinnin. Puhdistetun kaasun metaanipitoisuus on tyypillisesti yli 96 %, eli puhdistettu biokaasu vastaa polttoaineena maakaasua sillä erotuksella, että maakaasu on fossiilinen polttoaine ja biokaasu hiilidioksidineutraali biopolttoaine. Biokaasun puhdistukseen on olemassa useita kaupallisesti saatavilla olevia menetelmiä. Puhdistettua biokaasua voidaan oman käytön lisäksi myydä oman jakeluaseman kautta tai siirtää muualla myytäväksi rekkakuljetuksen tai maakaasu-, kaupunkikaasu- tai erillisen biokaasuputkiston kautta. Kaasuautoja on käytössä runsaasti eri puolilla maailmaa ja useimmilla autonvalmistajilla on mallistossaan kaasua polttoaineenaan käyttäviä ajoneuvoja. Ajoneuvoja löytyy kaikista kokoluokista (Kuvat 3 ja 4). Useimmat kaasua käyttävät henkilöautot ovat kaksipolttoainejärjestelmällä varustettuja nk. bi-fuel-autoja, jotka voivat hyödyntää polttoaineenaan sekä metaania että bensiiniä. Kaasuajoneuvojen turvallisuus on tiukkojen laatuvaatimusten ansiosta vähintään yhtä Kuva 4 Biokaasubussi tankattavana Linköpingin kaupungin linja-autovarikolla Ruotsissa (Kuva: Annimari Lehtomäki)
35 hyvä kuin vastaavien bensiini- tai dieselkäyttöisten ajoneuvojen. Biokaasun liikennekäytön edelläkävijämaita ovat olleet Ruotsi, Ranska, Sveitsi, Islanti ja Italia. Ruotsi on kaikkein pisimmällä biokaasun liikennekäytössä, ja siellä onkin nykyisin käytössä yli 6 000 kaasukäyttöistä ajoneuvoa ja yksi biokaasulla kulkeva juna. Kaasuajoneuvojen määrä kasvaa jatkuvasti. Kaasun tankkausasemia on Ruotsissa 60 kappaletta 18 kaupungissa. Biokaasu tarjoaa Suomelle hajautetun energiavaihtoehdon Suomessa polttoaineen tuotanto maatilakokoluokan biokaasulaitoksessa on ollut käytössä vuodesta 2002 alkaen Kalmarin tilalla Laukaassa, missä biokaasu puhdistetaan liikennepolttoainekäyttöön Erkki Kalmarin itsensä kehittämällä puhdistuslaitteistolla (Kuva 3). Kyseessä on tiettävästi yksi harvoja maatilakohtaisia tankkauspisteitä maailmassa. Jyväskylän seudulla on tarkoitus avata Suomen ensimmäinen julkinen biokaasun tankkausasema vuoden 2006 aikana. Suomessa etäisyydet ovat pitkiä, minkä johdosta biokaasun tuotanto on usein kannattavinta toteuttaa hajautettuna energiantuotantona lähellä käsiteltävien materiaalien tuotantoalueita, jolloin kuljetuskustannukset saadaan minimoitua. Maatalouden biokaasutuotantoon liittyy useita ympäristön kannalta edullisia näkökohtia, ja lisäksi se tarjoaa positiivisia sosioekonomisia vaikutuksia maaseudulle. Biokaasun laajamittainen tuotanto kasveista monipuolistaisi maatalouden tuotantorakennetta ja loisi uusia työpaikkoja niin maaseudulle kuin energiateollisuuteenkin. Kirjallisuus Anonyymi 2005: Bessere Getreidepreise durch Biogas-Boom? Topagrar, vol. 2005, s. 116-119. Saatavilla: http://www.topagrar.com/frmsets/f_archiv.jsp Asplund, D., Korppi-Tommola, J. & Helynen, S. 2005: Uusiutuvan energian lisäysmahdollisuudet vuoteen 2015. Jyväskylän Teknologiakeskus Oy, Jyväskylä. Berglund, M. & Börjesson, P. 2004: Energy analysis of biogas systems. Teoksessa: Proceedings of 2nd World Conference on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, 10.- 14.5.2004, Rome, s. 687-690. Börjesson, P. 2004: Energianalys av drivmedel från spannmål och vall. Rapport nro 54, Avdelningen för miljö- och energisystem, Lunds Tekniska Högskola, Lund. Herland, E. 2005: LRFs energiscenario till år 2020. Lantbrukarnas Riksförbund, Stockholm. Hyytiäinen, T., Hedman-Partanen, R. & Hiltunen, S. 1999: Kasvintuotanto 2. 2. painos, West Point, Rauma. Häggblom, M., 1988. Jordärtskocka, Teoksessa: Varis, E. (toim.), Pellonkäytön vaihtoehtoja, Helsingin yliopiston kasvinviljelytieteen laitos, Julkaisuja N:o 19. Yliopistopaino, Helsinki, s. 165-170. Kangas, A., Laine, A., Niskanen, M., Salo, Y., Vuorinen, M., Jauhiainen, L. & Nikander, H. 2004: Virallisten lajikekokeiden tulokset 1996-2003. MTT:n selvityksiä 55. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus, Jokioinen. Kuittinen, V., Huttunen, M. J. & Leinonen, S. 2005: Suomen biokaasulaitosrekisteri VIII. Tiedot vuodelta 2004. Joensuun yliopisto, Karjalan tutkimuslaitoksen raportteja 3/2005. Yliopistopaino, Joensuu. Lampinen, A. 2003: Jätteiden liikennekäyttöpotentiaali Suomessa. Kuntatekniikka 1/2003:31-34. LBS, GM 2002: Well-to-Wheel analysis of energy use and greenhouse gas emissions of advanced fuel/vehicle systems A European Study. L-B-Systemtechnik GmbH. Lewandowski, I., Scurlock, J.M.O., Lindvall, E. & Christou, M. 2003: The development and current status of perennial rhizomatous grasses as energy crops in the US and Europe. Biomass and Bioenergy 25:335-361. Nordberg, Å., Lindberg, A., Gruvberger, C., Lilja, T. & Edström, M. 1998: Biogas potential and future biogas plants in Sweden. Kretslopp och Avfall 17. Jordbrukstekniska Institutet, Uppsala. Salter, A., Holliday, L., Banks, C., Chesshire, M. & Mulliner, R. 2005: Plant biomass as an energy efficient feedstock in the production of renewable energy. Teoksessa: Proceedings of the 14th European Biomass Conference: Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, 17.-21.10.2005, Paris. Sankari, H. 1993: Bioenergian tuotantoon soveltuvat peltokasvit : kirjallisuuskatsaus. MTT:n selvityksiä 8/1993. Maatalouden tutkimuskeskus, Kasvintuotannon tutkimuslaitos, Jokioinen. Weiland, P. 2003: Production and energetic use of biogas from energy crops and wastes in Germany. Appl. Biochem. Biotechnol. 109:263-274. Weiland, P. 2005: Results and bottlenecks of energy crop digestion plants Required process technology innovations. Esitetty: IEA Workshop Energy Crops & Biogas, 22.9.2005, Utrecht