Laatija: SFTec Oy Päiväys: 02.06.2015 Luottamuksellisuus: Julkinen Loppuraportti: ModHeat-teknologiahanke Ympäristöministeriön RAKI-ohjelmassa
Sisällysluettelo 1. Tiivistelmä... 3 2. Hankkeen tausta ja tavoitteet... 3 3. Hankkeen osapuolet ja menetelmät... 4 4. Hankkeen tulokset ja tulosten analysointi... 4 4.1 ModHeat kuivaimella prosessoidut materiaalit... 5 4.2 Kuivauksen vaikutus ravinteisiin... 5 4.3 ModHeat kuivaimen energiatehokkuus... 5 4.4 Teollinen jatkojalostus... 6 4.5 Poikkeamat hankesuunnitelmasta... 7 5. Hankkeen vaikuttavuus... 7 6. Tulosten kestävyys ja hyödyntäminen... 8 6.1 ModHeat-teknologian mahdollisuudet hakkeen kuivauksessa... 9 6.2 ModHeat-teknologian mahdollisuudet viljasadon kuivauksessa...10 6.3 ModHeat teknologian kustannukset...10 7. Talousraportti...11 8. Suositukset tulevia hankkeita ja ohjelmia varten...12 8.1 Naudan lietteestä ja biotuhkasta syntyvän symbioosituotteen jatkojalostaminen ja saattaminen markkinoille...12 8.2 Hevosen lannan prosessointi...12 8.3 Viljan ja hakkeen kuivaus...12 2
1. Tiivistelmä Hankkeessa selvitettiin SFTec Oy:n kehittämän uudenlaisen kuivausteknologian, ModHeatin, soveltuvuutta maatilojen materiaalivirtojen kuivaukseen. ModHeat-teknologiaa hyödyntämällä pyritään tehostamaan maatalouden ja muun teollisuuden sivuvirtojen ravinteiden kierrätystä. Tässä hankkeen loppuraportissa esitetään tehtyjen kenttätestien kulku, tulokset ja tulosten analysointi, sekä arvioidaan teknologian toimivuutta lannankuivauksen osalta. Lisäksi pohditaan lannan teollisen jatkojalostuksen vaihtoehtoja, sekä maatilojen mahdollisuutta hyödyntää edullista ModHeat-teknologiaa muissa kohteissa, kuten viljan ja hakkeen kuivauksessa. Hankkeen aikana tehtyjen kenttätestien tarkoituksena oli testata teknologian toimivuutta käytännössä, sekä selvittää, kuinka kuivaus vaikuttaa lannan ravinteisiin. Kenttätestit osoittivat, että ModHeatteknologialla on potentiaalia maatilojen materiaalivirtojen prosessoinnin välineenä. Testeissä onnistuttiin haihduttamaan ModHeat-kuivaimella kosteutta kuivattavista materiaaleista ilman merkittäviä muutoksia ravinnepitoisuuksissa. Lisäämällä turvetta tai biotuhkaa naudan lietteeseen, ModHeat-teknologian avulla saadaan symbioosituote, joka mahdollistaa naudan lietteen aiempaa tehokkaamman hyödyntämisen ja ympäristön kuormittumisen vähenemisen. Rakeistettuna ja sopivan koostumuksen omaavana tällainen symbioosituote mahdollistaa uuden liiketoiminnan luomulannoitemarkkinoilla. 2. Hankkeen tausta ja tavoitteet Tämän hankkeen tavoitteena oli selvittää ModHeat-teknologian soveltuvuutta maatilojen materiaalivirtojen kuivaukseen. Päämääränä oli uusi edullinen innovaatio, jonka avulla voidaan minimoida maatilojen aiheuttamia haitallisia ympäristövaikutuksia parantamalla materiaalitehokkuutta ja ravinteiden kierrätystä. Maatilojen kokojen kasvaessa myös lantamäärät kasvavat, ja uutta teknologiaa tarvitaan ympäristön suojelun sekä lannoitteiden hintojen nousun ja kustannustehokkuuden vuoksi. Hanke oli määrä toteuttaa kahdentoista kuukauden aikana vuonna 2014. Ohessa on listattuna tiivistetysti hankkeelle asetetut tavoitteet: edullisen kuivauslaitteiston valmistus maatalouden tarpeisiin kuivauslaitteen testaaminen asiakkaiden materiaaleilla kuivauksen aikana tapahtuvan ravinnehävikin tarkastelu kuivaimen energiatehokkuuden määrittäminen kuivattujen materiaalien teollisen jatkojalostuksen mahdollisuuksien selvittäminen SFTec Oy:n tarkoituksena on kehittää ja tuotteistaa tuottavuuden parantamiseen tähtääviä innovaatiota maatalouden, teollisuuden ja erityisesti ekologisen materiaalitehokkuuden tarpeisiin. Kehitystyön perusta on ModHeat-kuivain. ModHeat-kuivainteknologia perustuu yksinkertaiseen menetelmään materiaalin kierrättämisestä päällekkäin asetettavien moduulien läpi. Identtisten moduulien sisällä lavat siirtävät materiaalia eteenpäin tasolta toiselle kuuman kuivausilman virratessa kuivattavaa materiaalia vastaan. Laitteiston koko ja teho ovat muunneltavissa moduuleja lisäämällä tai vähentämällä sekä puhallusilman lämpötiloja säätämällä materiaalikohtaisesti. Kuvassa 1. on esitetty menetelmän periaate sekä hankkeen aikana rakennettu pilot-kuivain. 3
Kuva 1. Kuivaimen toimintaperiaate ja hankkeen aikana rakennettu pilot-kuivain. 3. Hankkeen osapuolet ja menetelmät Hankkeessa selvitettiin ModHeat-teknologian soveltuvuutta maatilojen materiaalivirtojen, lähinnä lannan, kuivaukseen. Hankkeen yhteydessä rakennettiin pilot-laitteisto, jolla kuivattiin lantaa kenttätesteissä koeasiakkaiden tiloilla. Kenttätestien tarkoitus oli selvittää ModHeat-kuivaimen toimivuus käytännössä, sekä kuivauksen vaikutus lannan ravinteisiin. Hankkeen toteutti SFTec Oy Ympäristöministeriön taloudellisella tuella. SFTec Oy valmistutti siirreltävän ModHeat-kuivaimen alihankintana KK-Module Oy:llä. Hankkeen aikana kuivaimella kuivattiin testijaksoja Kalajoella Hannulan maitotilalla sekä R. Isokäännän turkistarhalla, Jäälissä Jäälin Tallin hevostilalla sekä Muhoksella Koivikon koulutilalla. Kenttätestien yhteydessä otettiin kaikista kuivattavista materiaaleista edustavat lantanäytteet, jotka tutkittiin Suomen Ympäristöpalvelun toimesta. Työssä esitetyt tulokset perustuvat näihin lanta-analyyseihin. Hankkeelle muodostettiin ohjausryhmä, johon kuuluivat Ympäristöministeriön yhteyshenkilönä Ari Seppänen, hankkeen valvojina Pöyry Finland Oy:n Anne Salminen sekä Noora Guzman-Monet (hankkeen lopussa Karoliina Jaatinen). Lisäksi ohjausryhmään kuuluivat Oulun Ammattikorkeakoulun Luonnonvara-alayksikön johtaja Tuomo Pesola sekä SFTec Oy:n Mikko Jokinen ja Jani Isokääntä. Oulun Ammattikorkeakoulun agrologiopiskelija Maria Sirviö oli kesätyöntekijänä kehittämässä kuivainta sekä operoimassa kenttätesteissä. Hankkeen yhteydessä hän teki opinnäytetyön tutkimalla ModHeatkuivaimen soveltuvuutta maatilojen materiaalivirtojen kuivaukseen. Hankkeen viestintäsuunnitelmaa toteutettiin hanketta varten luotujen nettisivujen, suorien kontaktien, seminaarin ja lehtimainonnan keinoin. 4. Hankkeen tulokset ja tulosten analysointi Pilottilaitteiston rakentaminen, koeasiakkaiden hankkiminen, käytännön kenttäkokeiden suorittaminen koeasiakkaiden maatiloilla, sekä tutkimustulosten arviointi ja raportointi tapahtuivat vuoden 2014 aikana. Hankkeen tavoitteet toteutuivat hyvin: uuden kuivaustekniikan suunnittelu ja laitteiston rakentaminen sujuivat onnistuneesti. Kenttätestit ja tulosten analysointi osoittivat, että ModHeat-tekniikalla pystytään kuivaamaan lantaa, haketta ja viljaa. Teknologian vahvuutena on sen muunneltavuus materiaalikohtaisesti. 4
Tulevaisuudessa materiaalien sivuvirrat on pystyttävä hyödyntämään entistä tehokkaammin niin maataloudessa kuin muillakin teollisuuden aloilla, ja muunneltavuuden ansiosta ModHeat-menetelmää voidaan soveltaa erilaisiin kohteisiin. Hankkeen yhteydessä tehty opinnäytetyö valmistui maaliskuussa 2015. Opinnäytetyön tulosten mukaan ModHeat-teknologialla on potentiaalia lannan kuivauksessa. Testeillä osoitettiin kuivaimen toimivuus ja saatiin arvokkaita kehitysideoita jatkoa ajatellen. 4.1 ModHeat kuivaimella prosessoidut materiaalit Hankkeen sisältämien kenttätestien aikana kuivatut materiaalit olivat naudan lietelanta sekä naudan lietelanta sekoitettuna turpeeseen (Hannulan maitotila), naudan lietelanta sekoitettuna biotuhkaan (Koivikon koulutila), hevosen lanta (Jäälin Talli) sekä turkiseläimen lanta (Turkis R. Isokääntä). Lisäksi tehtiin kuivausjaksoja viljan (kaura) sekä hakkeen kuivaamiseksi. 4.2 Kuivauksen vaikutus ravinteisiin Lantanäytteiden tuloksista analysoitiin ravinteiden pysyvyys kuivausprosessin aikana. Naudan raakalietteen kuiva-ainepitoisuuden alhaisuus (4,5 %) esti ModHeatin kaltaisen teknologian soveltamisen lietelannan kuivaamiseen sellaisenaan. Sen vuoksi lietelannan kuiva-ainepitoisuus nostettiin noin 10 %:iin sekoittamalla siihen turvetta tai biotuhkaa. Lietelannan ja turpeen seosta kuivattiin kaksi 20 minuutin jaksoa. Muiden materiaalien kuivausjaksot kestivät 20 minuuttia. Lietelannan ja turpeen seoksen ensimmäisen 20 minuutin kuivausjakson jälkeen kaikki ravinteet rikastuivat ja ravinteiden pitoisuus nousi suhteessa kuiva-ainepitoisuuteen. Toinen 20 minuutin kuivauskierros aiheutti ravinnehävikkiä kaliumin ja typen osalta. Lietelannan ja tuhkan seoksen kuivaaminen rikasti fosforin ja sinkin määrää. Muiden ravinteiden pitoisuuksien muutos kuivauksen aikana ei ollut merkittävää. Hevosen lannan ravinteista kuivauksen aikana rikastuivat kokonaistyppi, fosfori, kalsium, natrium ja kupari. Turkiseläimen lannan kuivaus puolestaan laski lannasta kyseisten ravinteiden pitoisuuksia. ModHeat-teknologian todettiin kuivaustestien perusteella soveltuvan myös hakkeen ja viljan kuivaukseen. Tarkemmat lanta-analyysien tulokset sekä tulosten analysointi on esitetty liitteessä 1. 4.3 ModHeat kuivaimen energiatehokkuus ModHeat-teknologian energiatehokkuutta analysoitiin kuivauslämmön tuottamiseen käytetyn nestekaasun kulutuksen suhteessa kosteuden poistoon. Energiatehokkuutta tutkittiin koejaksosta, jossa kuivattava lietelannan ja turpeen seosta kuivattiin kaksi 20 minuutin jaksoa. 5
Kokeissa saatujen tulosten perusteella ModHeat kuivaimen veden höyrystämisen hyötysuhde on välillä 79 81 %, riippuen siitä, verrataanko veden höyrystymiseen kuluvaa energiaa kuivaimen sisään tulevaan vai ulos lähtevään energiamäärään. Testeissä kuivaimen energian kulutus oli 2,9 MJ poistettua vesikiloa kohden. Saatujen tulosten perusteella kuivauksessa suurin yksittäinen energiahukka syntyy poistokaasun mukana lähtevästä energiasta. Prosessin energiatehokkuutta on mahdollista tehostaa huomattavasti. Energiahukkaa voidaan pienentää varmistamalla poistokaasun olevan kylläistä vesihöyryn suhteen. Optimoimalla poistokaasun kylläisyyttä voidaan varmistaa maksimaalinen kosteuden poisto suhteessa lämpöhukkaan. Vesihöyryn määrää poistokaasussa voidaan säädellä muuttamalla materiaalin viipymäaikaa ModHeat-prosessissa. Poistoilman energiahukkaa ei ole järkevää alentaa kaasuvirtoja vähentämällä, koska se alentaa prosessin kapasiteettia. Tuotteen mukana poistuvaan energiamäärään on vaikea vaikuttaa huonontamatta prosessin kapasiteettia tai hyötysuhdetta. Kylmä tuotevirta indikoi riittämätöntä viipymäaikaa prosessissa. Vuorausten läpi poistuvaa energiavirtaa voidaan pienentää lisäämällä vuorausten paksuutta, mutta se ei vaikuta kustannustehokkaalta, johtuen vuorauksen läpi johtuvan lämpöenergian pienuudesta. Sen sijaan energiatehokkuuden säästöpotentiaalia on vuotoilmojen ja eristämättömien osien lämpöhukkien pienentämisessä. Merkittävä ero syötetyn energian ja laskettujen energiavirtojen välillä viittaa lämpöhukan näistä huomioimattomista tekijöistä olevan suuri. Varmistamalla jokaisen osan eristys ja tukkimalla mahdolliset vuotokohdat voidaan prosessin energiatehokkuutta parantaa merkittävästi. Tarkemmat energiatehokkuuden analysointitulokset löytyvät liitteeltä 2. 4.4 Teollinen jatkojalostus Tehtyjen testien perusteella naudan raakaliete, jonka kiintoainepitoisuus on noin 4,5 %, on liian kosteaa kuivattavaksi ModHeat-teknologialla. Tilanne muuttuu olennaisesti, kun liete sekoitetaan esimerkiksi turpeeseen tai biotuhkaan. Tällaisilla symbioosituotteilla jo 10 %:n kiintoainepitoisuus mahdollistaa tehokkaan kuivauksen ModHeat-teknologialla. Kuivausaikaa pidentämällä saadaan symbioosituotteiden kiintoainepitoisuutta kasvatettua huomattavasti. Symbioosituotteet jatkojalostettuina, esimerkiksi rakeistettuina, soveltuvat kiinteäksi lannoitteeksi maa- ja metsätalouskäyttöön oletuksella, että koostumus täsmätään halutun kaltaiseksi. Tällaisilla tuotteilla on mahdollista korvata apulanta, joka nykyisellään on iso kustannustekijä maataloudessa. Liete-tuhkaseos ylittää pelkän tuhkan lannoiteominaisuuksiltaan typen määrässä. Tällöin sen käyttö ei rajoittuisi pelkästään typpirikkaiden turvemaiden metsälannoitteeksi, vaan sitä voitaisiin hyödyntää myös typen tarpeessa olevien maiden lannoitukseen. Tuhkalla on maan happamuutta vähentävä ominaisuus, jolloin maaperän hajotustoiminta lisääntyy ja edesauttaa pitkällä aikavälillä maan orgaanisen aineksen hajoamista ja typen vapautumista kasvien käyttöön. Puu-, turve- ja sekatuhkaa syntyy Suomessa vuosittain energiantuotannon sivutuotteena jopa 600 000 tonnia, joten sen hyödyntäminen olisi tämän tiedon valossa mahdollista. Näiden kahden täysin erilaisen materiaalin yhteishyödyntäminen, jotka molemmat syntyvät tuotannon sivuvirtoina, olisi sekä ekologisesti että oikein toteutettuna mahdollisesti myös taloudellisesti järkevää. Vastaavan kaltainen vaihtoehto olisi hevosenlannan kuivaaminen lannoitekäyttöön. Hankkeen aikana saatujen kokemusten mukaan hevosen lannan hyötykäyttöä on mahdollista tehostaa käsittelemällä lanta ModHeat-kuivaimessa korotetuissa lämpötiloissa niin, että rikkakasvien siemenet tuhoutuvat. Tarkemmat tutkimukset ModHeat-teknologian tehosta rikkakasvien siementen tuhoamiseksi pitäisi tehdä ennen kau- 6
pallisen lannoitteen valmistuksen aloittamista. Kuivatun hevosenlannan voisi halutessaan pelletöidä ja pussittaa, jolloin sen markkinointi kuluttajille olisi helpompaa. ModHeat-teknologiaa voisi teoriassa myös hyödyntää hevosen lannan kuivauksessa ja pelletöimisessä energiakäyttöön. Hevosenlanta sisältää erittäin paljon energiaa, joka on mahdollista hyödyntää polttamalla. 4.5 Poikkeamat hankesuunnitelmasta Hankkeen alkuperäiseen yhden vuoden aikatauluun hyväksytettiin kolmen kuukauden jatkoaika hankkeessa tehdyn opinnäytetyön vuoksi. Opinnäytetyö ModHeat-kuivaimen soveltuvuus maatilojen materiaalivirtojen kuivaukseen oli asianmukaisinta tehdä vasta kun kenttäkokeet oli suoritettu, mikä hiukan viivästytti aikataulua. Käytännön kokeissa ei hankesuunnitelmasta poiketen huomioitu asiakkaiden energialähtökohtia, vaan kuivaimen kuuma kuivausilma tuotettiin nestekaasulla. Vaihtoehtoon päädyttiin rakennetun liikuteltavan kuivaimen kannalta yksinkertaisimpaan mutta toimivaan ratkaisuun. Käytännön kokeita lietelannan tai lietelannasta tehtyjen symbioosituotteiden rakeistamiseksi tai granuloimiseksi ei tämän hankkeen yhteydessä tehty. Naudan lietelannan symbioosituotteen rakeistamista arvioitiin oululaisen Rakeistus Oy:n edustajan kanssa. Rakeistus Oy rakeistaa biotuhkaa kehittämällään konseptilla. Biotuhkan kosteuspitoisuus nostetaan vedellä rakeistamisen mahdollistamiseksi noin 30 %:iin. Naudan lietelannan symbioosituote voidaan ModHeat kuivaimella kuivata valmiiksi haluttuun kosteuspitoisuuteen rakeistamisen mahdollistamiseksi, joten käytännön kokeille ei nähty tässä vaiheessa tarvetta. Poikkeamana hankesuunnitelmaan, logistiikkaratkaisujen arviointia kuivatun, ravinnerikkaan materiaalin kuljettamiseksi pidempiäkin matkoja, ei tehty. Logistiikkaratkaisujen arviointi olisi päästy aloittamaan vasta käytännön kuivauskokeista saatujen tulosten jälkeen. Tämä osoittautui liian laajaksi kokonaisuudeksi sisällyttää hankkeen loppuvaiheeseen. 5. Hankkeen vaikuttavuus Noin viidesosa Suomen sisävesistä on tyydyttävässä tai sitä heikommassa kunnossa. Rehevöityminen on sisävesiemme ja Itämeren suurin ympäristöongelma. Fosforivarojen ehtyminen luo paineita orgaanisten lannoitteiden, kuten lannan suuremmalle hyötykäytölle lannoitteena. Naudan lietteestä ModHeat kuivaimella prosessoitavilla symbioosituotteilla on välittömiä vaikutuksia vesien suojeluun ja ravinteiden kierrättämiseen. Kuivauksen tuloksena saatava fosfori- ja typpirikas lannoite saadaan kiinteäksi, jolloin pintavaluntaa ei tapahdu vesistöihin, ja vesistöjen rehevöitymistä voidaan vähentää. ModHeat-menetelmällä valmistettu orgaaninen lannoite luovuttaa ravinteet hitaasti kasvien käyttöön. Naudan lietteestä jalostetut symbioosituotteet ovat sovellettavissa peltolannoitteiden lisäksi myös metsälannoitteiksi. Menetelmä ei ole paikkaan sidonnainen, vaan on sovellettavissa ja monistettavissa kaikkialle, missä syntyy jätelietettä. Myös yhdyskuntien ja teollisuuden bioperäisten jätelietteiden ravinteiden kierrätystä tulisi tehostaa. Jos uudenlaista teknologiaa pystytään hyödyntämään lannan käsittelyssä, sitä voisi mahdollisesti käyttää myös muiden samankaltaisten materiaalien prosessoinnissa. 7
Symbioosituotteiden valmistuksessa keskeisessä asemassa olevalle ModHeat kuivaimelle on haettu patenttia kotimaan lisäksi Eurooppaan, USA:han ja Kanadaan. Hankkeen tuloksellisuutta ja vaikuttavuutta on arvioitu tarkemmin Ympäristöministeriön antamien kriteerin pohjalta liitteellä 3 olevalla arviointilomakkeella. 6. Tulosten kestävyys ja hyödyntäminen Hankkeen kestävyyden, tulosten hyödyntämisen ja monistettavuuden osalta ei ole ilmennyt seikkoja, jotka muuttaisivat hankkeen alkuperäisiä arvioita. Maailman ehtyviä fosforivaroja voidaan säästää tehostamalla lannan ja jätelietteiden käsittelyä. Jotta epäorgaanisen lannoitefosforin käyttöä voidaan vähentää, pitää lannan fosfori pystyä kohdentamaan entistä tehokkaammin niille alueille, joilla fosforista on puutetta. Tämä helpottuu, mikäli lanta saadaan prosessoitua sellaiseen muotoon, jossa sitä on sekä helpompi että taloudellisesti järkevämpi kuljettaa pidempiäkin matkoja. Erityisen tärkeää tämä on alueilla, joilla kotieläintiheys on suuri ja lantaa syntyy paljon. Esimerkiksi Pohjanmaalla käytetään lannoitustarkoitukseen karjanlannasta tulevaa fosforia kolme miljoonaa kiloa, sekä lisäksi väkilannoitefosforia miljoona kiloa vuodessa. Arvion mukaan kasvinviljelyyn tarvittava määrä olisi tällä hetkellä 1,3 miljoonaa kiloa vuodessa. Tämän tiedon valossa lannan sisältämä fosfori tarjoaa paitsi haastetta ravinteiden kohdentamisen kehittämiseen, myös valtavasti mahdollisuuksia ravinteiden kierrätystä edistävän teknologian saattamiseksi markkinoille. Valtioneuvoston hyväksymän (18.12.2014) nitraattiasetuksen korvaava valtioneuvoston asetus (https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2014/20141250) tuo uusia säädöksiä maatalouteen. Asetuksella täytäntöön laitetaan EU:n nitraattidirektiivi. Uusi asetus tuo maatalouteen uusia investointitarpeita, sekä velvoittaa kehittämään uusia menetelmiä lietelannan käsittelyyn. Maa- ja metsätalousministeriön johdolla valmistellussa maaseudun kehittämisohjelmassa esitetään investointitukia lantaloiden lannan käsittelyjärjestelmien hankintaan, mikä entuudestaan lisää mahdollisuuksia jatkojalostaa lietelantaa. Orgaanisia lannoitevalmisteita ja kuivalantaa voidaan niitä vastaanottavilla tiloilla varastoida aumassa pelloilla, mikäli kuiva-ainepitoisuus on vähintään 30 %. Mekaanisilla kuivaimilla kyseiseen kuivaainepitoisuuteen pääseminen on hankalaa. ModHeatin kaltaisella termisellä kuivaimella haluttu kiintoainepitoisuus saavutetaan. Tämän lisäksi varastointiaikaa pelloilla rajoitetaan, ja talven yli tapahtuva aumaaminen kielletään. Myös lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden varastointiin ja kompostointiin liittyvät rakenteiden vaatimukset muuttuvat. Varastoinnin lisäksi lannoitteiden levittämistä ja lannoitemääriä koskeviin säännöksiin on tullut muutoksia. Lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden levitysaikaa syksyllä lyhennetään kahdella viikolla nykyisestä. Lannan ja orgaanisten lannoitevalmisteiden levitys on nykyisen lannan pintalevityskiellon sijaan kokonaan kielletty sellaisilla peltolohkoilla, koiden kaltevuus on 15 % tai sen yli. Nämä kaikki edellä mainitut uudistukset pakottavat kehittämään lannoitteiden jatkojalostusmenetelmiä. Biotuhkan ja naudanlietteen seoksen onnistunut kuivaus symbioosituotteeksi avaa mahdollisuuksia teollisen, jalostetun lannoitteen valmistukseen. Materiaaliseoksesta voidaan rakeistaa joko pelto- tai metsälannoitetta. Haasteeksi voi muodostua ravinnesisällöltään tasalaatuisen biotuhkan saanti niin, etteivät raskasmetallipitoisuudet nouse liian korkeiksi. Lisäksi nykyinen lannoitelainsäädäntö luo omat rajoitukset. Tällä hetkellä tuhkan hyötykäyttöä lannoitteena säädellään lannoitevalmistelailla (539/2006) ja sen perusteella annetuilla asetuksilla (MMM asetus 24/11, http://www.mmm.fi/attachments/elo/newfolder/lannoiteaineet/61fal8bfz/mmmma_24_11_lannoiteval misteista_fi.pdf). Sama lannoitevalmistelaki säätelee myös muiden lannoitteiden valmistusta, markkinoille saattamista, tuontia ja vientiä. Lannoitevalmisteita tehtäessä sekoittamalla yhtä tai useampaa lannoitevalmistetta keskenään, tulee kunkin raaka-aineen täyttää lannoitevalmisteille asetuksessa asetetut yleiset 8
laatuvaatimukset ja asetuksen liitteen IV vaatimukset. Lietelannan sekoittaminen tuhkaan ja turpeeseen ei ylitä asetuksen liitteen IV vaatimuksia haitallisista aineista, eliöistä ja epäpuhtauksista. Tällaisen lannoitteen tuotanto on mahdollista toteuttaa lähituotantona alueella, jolla lantaa ja biotuhkaa syntyy. Ennen kaupallisen lannoitteen valmistamista kannattaa tehdä lannoituskokeita yhteistyössä Luonnonvarakeskuksen (LUKE, entinen MTT) kanssa. Viralliset lannoituskokeet puolueettoman tutkimuslaitoksen suorittamana antavat tuotteelle uskottavuutta käyttäjän näkökulmasta. Vastaavan kaltainen vaihtoehto on hevosenlannan kuivaaminen lannoitekäyttöön. Tässäkin tapauksessa on selvitettävä lannoitevalmistelain sisältämät määräykset lannoitteen valmistuksesta, markkinoille saattamisesta sekä mahdollisesta viennistä. Tällä hetkellä vielä teoreettisena vaihtoehtona hevosen lannan hyötykäytöstä on lannan kuivaus ja pelletöinti energiakäyttöön. Hevosenlanta sisältää erittäin paljon energiaa, jonka voisi hyödyntää polttamalla. Yhden hevosen päivässä tuottama lantamäärä vastaa noin kolmea polttoöljylitraa eli noin 30 kwh. Suomen arviolta 70 000 hevosta tuottavat siis päivässä 210 000 polttoöljylitraa vastaavan määrän energiaa. Tämän hetkinen lainsäädäntö ei kuitenkaan tue hevosenlannan pienpolttoa, koska hevosenlanta luokitellaan Suomessa jätteeksi eikä biomassaksi. Suomessa hevosenlannan poltto vaatii tällä hetkellä paitsi jätteenpolttoluvan, myös kalliit jatkuvatoimiset päästömittauslaitteet, joihin useimmilla alan toimijoilla ei ole varaa. Mikäli lannanpolttoa säätelevään lainsäädäntöön tulee tulevaisuudessa helpotusta, voi ModHeat-teknologiaa hyödyntää poltettavan lannan kuivauksessa. Kuivauksella lisätään paitsi lannan lämpöarvoa, myös vähennetään poltosta aiheutuvia päästöjä. Kuivauksella on myös pelletöintiä helpottava vaikutus, sillä liian kostea materiaali on vaikea pelletöidä. Uuden teknologian saattaminen markkinoille on haasteellista, sillä tuote on pystyttävä markkinoimaan asiakkaalle parempana kuin nykyinen menetelmä. Kannattaa pohtia, syntyykö kustannustehokkuus asiakkaalle esimerkiksi edullisesta myyntihinnasta, säästääkö menetelmä lannan varastotilaa, vai onko menetelmä energiatehokkaampi kuin nyt käytettävät menetelmät. Hyvä myyntivaltti on, jos asiakas pystyy itse saamaan tuotteella tuloja esimerkiksi urakointipalvelujen kautta. ModHeat-teknologialla on potentiaalisia markkinoita myös Suomen rajojen ulkopuolella. Esimerkiksi kananlantaa kuivataan valtavilla hihnakuivaimilla Yhdysvalloissa ja Alankomaissa. Venäjällä Pietarin ympäristössä tilanne taas on hieman toisenlainen; siellä jättikanaloiden lantaongelma on räjähtänyt käsiin. Kostea kananlanta pitäisi kuivata ennen kuin sitä voitaisiin käyttää. Alankomaat taas on pienestä koostaan huolimatta maailman merkittävimpiä maatalousmaita. Pienellä alueella syntyvät suuret lantamäärät kasvattavat luonnollisesti lannan prosessoinnin tarvetta. 6.1 ModHeat-teknologian mahdollisuudet hakkeen kuivauksessa ModHeat-teknologian on testien perusteella todettu soveltuvan myös hakkeen kuivaukseen. Nykymenetelmillä hakkeen kuivauksen suurin yksittäinen haitta on hakkeen epätasainen kuivuminen. Koska ModHeat-teknologian toiminta perustuu materiaalin jatkuvaan liikkeeseen sekä sekoittumiseen kuumassa kuivausilmassa, parantaa se hakkeen tasaista kuivumista. Haasteeksi ModHeat-teknologialle voi hakkeen kuivauksessa osoittautua teknologian tarpeellisuuden osoittaminen hakkeen tuottajille ja käyttäjille. Kuivaimen on oltava tehokas, helppokäyttöinen ja investointina edullinen. Laitteen liikuteltavuus on eduksi, koska se avaa mahdollisuuden urakointipalvelujen tuottami- 9
seen tai useamman pienkäyttäjän yhteisinvestointiin. Lisäksi laitteen käyttökustannukset on saatava niin alas, että hakkeen kuivaus ModHeat-teknologialla on kannattavaa. 6.2 ModHeat-teknologian mahdollisuudet viljasadon kuivauksessa ModHeat-teknologia osoitti alustavien testien valossa potentiaalia myös viljan kuivauksessa. Tulokset ovat sikäli merkittäviä, että viljankuivaus on maatiloille merkittävä kustannuserä, koska viljankuivaamon rakennuskustannukset ovat suuria kertainvestointeja. Lisäksi sen käyttö vaatii paljon energiaa, joka niin ikään aiheuttaa kustannuksia. Siksi edulliset ja kustannustehokkaat ratkaisut toisivat tällekin maatalouden osaalueelle tervetulleen vaihtoehdon perinteisen rinnalle. ModHeat-kuivain voisi toimia lisäkapasiteettina jo olemassa olevalle kuivauskalustolle tilalla, joka on aikeissa laajentaa tuotantoaan. Liikuteltavan kuivurin voisi mahdollisesti myös hankkia yhteisinvestointina kahden tai useamman viljelijän kesken. Kuivaimen markkinointia maatiloille helpottaa sen monikäyttöisyys. Koska viljankuivaus on voimakkaasti sesonkiluontoista työtä, kuivainta voi käyttää myös muiden materiaalien kuivaukseen. Koska kuivain soveltuu myös hakkeen kuivaukseen, sitä voidaan samalla tilalla käyttää syksyllä viljan kuivauksessa ja muina vuoden aikoina hakkeen kuivauksessa. Ihanteellista olisi, jos kuivaimen tarvitsema lämpö voitaisiin tuottaa oman tilan hakkeella. Kuivaimen energiatehokkuutta voidaan lisätä hukkalämmön talteenotolla. ModHeat-teknologian yksi vahvuus on, että sen moduulien kokoa ja lukumäärää voidaan muunnella suunnitteluvaiheessa. Tämä mahdollistaa eri käyttökohteet niin kuivattavan materiaalin laadun kuin määränkin osalta. 6.3 ModHeat teknologian kustannukset Hankkeen aikana tehtyjen testien perusteella ModHeat-kuivaimen energian kulutus oli 2,9 MJ/haihdutettu vesikilo eli 0,81 kwh/haihdutettu vesikilo. Lietteen termisen kuivauksen lämpöenergian kulutus vaihtelee tutkimusten mukaan välillä 0,8-1,1kWh/haihdutettu vesikilo (http://www.ymparisto.fi/download/noname/%7ba9de77d1-1df9-441e-a242- D2670887F7D1%7D/56699). Näin ollen hankkeessa tehtyjen testien perusteella ModHeat -kuivain on parhaimmillaan noin 30% tehokkaampi poistamaan vettä lietteestä kuin kilpailevat vaihtoehdot. Hankkeessa saatuja tuloksia voidaan pitää suuntaa antavina, koska testijaksot olivat lyhyitä eikä ModHeat-kuivaimen toimintaa optimoitu. Tarvittava energiamäärä riippuu haihdutettavista vesikiloista eli kuivattavan materiaalin lähtökosteudesta sekä halutusta materiaalin loppukosteudesta. ModHeat-kuivaimen käyttökustannukset riippuvat vahvasti käytetystä lämmönlähteestä. Kuivain ei kuitenkaan aseta rajoitteita lämmönlähteelle, vaan haluttu lämmönlähde voidaan valita tapauskohtaisesti. Hankkeen aikana tehdyissä testeissä lämmönlähteenä oli nestekaasu. Kuluttajamarkkinoilta hankittuna nestekaasun kustannukseksi muodostui 1,5 /haihdutettu vesikilo. Hakkeella tuotetun energian hinta kuluttajamarkkinoilla on noin 0,025 /kwh. (http://www.bioenergianeuvoja.fi/biolampolaitos/kannattavuus-laskelmia/). ModHeat kuivaimella haihdutetun vesikilon kustannukseksi muodostuu näin 0,02. Mikäli hakkeen saa omista puista, on kustannus luonnollisesti alhaisempi. Edullisimmilleen ModHeat-kuivaimen käyttökustannukset on mahdollista saada tilanteessa, jossa kuivaukseen tarvittava lämpöenergia saadaan hukkalämpönä muusta prosessista. 10
Viljan kuivauksessa yleisesti käytettävän polttoöljyn kulutus haihdutettua vesikiloa kohden on 120g eli 1,5 dl. Tämä vastaa 5,2 MJ tai vastaavasti 1,4 kwh (http://www.energia-akatemia.fi/attachments/). ModHeat kuivaimessa tarvittavan energiamäärän tuottamiseksi täytyisi polttaa polttoöljyä 0,84 dl haihdutettavaa vesikiloa kohden. Kuluttajamarkkinoilta hankittuna polttoöljyn kustannus haihdutettua vesikiloa kohden on noin 0,80. ModHeat kuivaimen energiatehokkuus johtuu kuivaimen suuresta lämmönsiirtopinta-alasta sekä kuivaimen kyvystä hyödyntää kaikki siirtoilmiöt kuivauksessa optimaalisesti. Kuivaimen suunnittelussa lähtökohtana on pidetty huolto- ja käyttäjäystävällisyyttä. Kuivaimen rakenne on pidetty yksinkertaisena, jolloin kuivaimen valmistuskustannukset pysyvät kilpailukykyisinä kotimaisilla koneenrakentajilla. Myöskään huoltotoimenpiteet eivät vaadi kalliita varaosia, vaan tarvittavat varaosat on mahdollista valmistaa esimerkiksi lähituotantona. 7. Talousraportti Hankkeen rahoitussuunnitelman mukainen budjetti oli 115 350 taulukon 1. mukaisilla rahoitusosuuksilla sekä toteutumalla. Taulukko 1. Hankkeen rahoitussuunnitelma sekä toteutuma. Rahoitussuunnitelma Osuus kokonais- Toteutunut [ ] Toteutunut, osuus koko- [ ] kustannuksista [%] naiskustannuksista [%] YM:n rahoitus 85 350 73,99 64 823,56 73,26 Oma rahoitus 20 000 17,34 16 135,06 18,23 Muut rahoittajat 10 000 8,67 7 526,73 8,51 Yhteensä 115 350 100 88 485,34 100 Hanke toteutui rahoitussuunnitelmaa pienemmällä budjetilla. Alkuperäiseen rahoitussuunnitelmaan verrattuna budjetoidut henkilöstökulut ylittyivät ja muiden kulujen osuus oli vastaavasti pienempi. Erityisesti ostopalvelujen osuus jäi ennakoitua alhaisemmaksi johtuen kuivaimen suunniteltua yksinkertaisemmasta lämmönlähteestä. Henkilöstökulujen kasvuun suhteessa alkuperäiseen rahoitussuunnitelmaan vaikutti täysin uudentyyppisen kuivaimen tuotekehityksen vaatima, alkuperäistä arviota suurempi aika. Käytännön kokeissa ei hankesuunnitelmasta poiketen huomioitu asiakkaiden energialähtökohtia, vaan kuivaimen kuuma kuivausilma tuotettiin nestekaasulla. Vaihtoehtoon päädyttiin rakennetun liikuteltavan kuivaimen kannalta yksinkertaisimpaan mutta toimivaan ratkaisuun. Tarkempi toteutuneiden kustannusten ja toteuman vertailu kustannusarvioon on esitetty liitteellä 4 olevassa Kustannuserittely Excel-taulukossa. 11
8. Suositukset tulevia hankkeita ja ohjelmia varten ModHeat-teknologia soveltuu hyvin lannan prosessoimiseen. Testeillä osoitettiin kuivaimen toimivuus ja saatiin arvokkaita kehitysideoita jatkoa ajatellen. Teknologian vahvuutena on sen muunneltavuus materiaalikohtaisesti, jonka vuoksi menetelmä on erittäin monikäyttöinen. Laitteen kokoa voidaan säädellä identtisten moduulien kokoa kasvattamalla ja/tai määrää lisäämällä, mikä osaltaan lisää tuotteen vahvuuksia monipuolistamalla sen käyttömahdollisuuksia. Yksinkertaisen rakenteen ansiosta investointikustannus ei nouse korkeaksi. Energiatehokkuutta on mahdollista tehostaa vähentämällä lämpöhäviöitä kuivaimesta sekä optimoimalla kuivausprosessia. Prosessin optimointi vaatii pidempiä koejaksoja tuotantomittakaavan kuivaimella. Hankkeen aikana esiin nousseita jatkohankeideoita syntyi lukuisia. Varteenotettavimpina voidaan mainita symbioosituotteiden hyödyntäminen, hevosenlannan prosessointi sekä viljan ja hakkeen kuivaus. 8.1 Naudan lietteestä ja biotuhkasta syntyvän symbioosituotteen jatkojalostaminen ja saattaminen markkinoille Naudan lietteen ja biotuhkan symbioosituotteen yhteishyödyntäminen lannoitteeksi olisi ekologisesti rationaalista, koska molemmat syntyvät tuotannon sivuvirtoina. Oikein toteutettuna niiden jatkojalostus olisi myös taloudellisesti kannattavaa. Tällaisen lannoitteen tuotanto olisi mahdollista toteuttaa lähituotantona alueella, jossa lantaa ja biotuhkaa syntyy. Ennen kaupallisen lannoitteen valmistamista kannattaisi tehdä lannoituskokeita yhteistyössä Luonnonvarakeskuksen (LUKE) kanssa. Viralliset lannoituskokeet puolueettoman tutkimuslaitoksen suorittamana antaisivat tuotteelle uskottavuutta käyttäjän näkökulmasta. 8.2 Hevosen lannan prosessointi Myös hevosenlantaa olisi mahdollista kuivata ModHeat-tekniikalla lannoitekäyttöön. Ennen kaupallisen lannoitteen valmistuksen aloittamista pitäisi vielä tarkemmin tutkia ModHeat-teknologian teho rikkakasvien siementen tuhoamiseen. Kuivatun hevosenlannan voi halutessaan pelletöidä ja pussittaa. Tällöin sen markkinointi kuluttajille on helpompaa. Tässäkin tapauksessa on selvitettävä lannoitevalmistelain sisältämät määräykset lannoitteen valmistuksesta, markkinoille saattamisesta sekä mahdollisesta viennistä. 8.3 Viljan ja hakkeen kuivaus Kuivaimen markkinointia maatiloille helpottaa sen monikäyttöisyys. Koska viljankuivaus on voimakkaasti sesonkiluontoista työtä, ModHeat-teknologiaa voisi käyttää myös muiden materiaalien kuivaukseen. Koska kuivain soveltuu myös hakkeen käsittelyyn, sitä voidaan samalla tilalla käyttää syksyllä viljan kuivauksessa ja muina vuodenaikoina hakkeen kuivauksessa. Laitteen tarvitsema lämpö voitaisiin tuottaa oman tilan hakkeella ja kuivaimen energiatehokkuutta lisäisi hukkalämmön talteenotto. ModHeat-teknologian haasteina ovat tässä vaihtoehdossa uuden teknologian kiinnostavuuden lisääminen ja tuotekehittelyyn tarvittavan rahoituksen järjestäminen. 12