Peltobioenergiakasvien soveltuvuudesta viljelyyn Lapissa Antti Hannukkala, MTT Rovaniemi Bioenergiakasville tarpeellisista ominaisuuksista Bioenergiakasvien pitää olla viihtyviä ja viljelyvarmoja. Tuottajalle soveltuvuus olemassa oleviin viljelyketjuihin on tärkeää. Tämä pitää sisällään myös helpon varastoitavuuden. Lisäksi energiakasvien tuotanto ei saisi kilpailla Ravinnontuotantoon tarkoitetun peltoalan kanssa. Lapin ilmasto-olosuhteet suosivat nurmikasvien käyttöä ja tällä hetkellä (2007) EU:n tukikelpoisesta peltoalasta, 44900 ha, onkin 37300 ha rehunurmikasveilla. Itsestään selvä ominaisuus on korkea energiasaanti tarkoitetussa käyttökohteessa. Bioenergiakasvin tulee soveltua mahdollisimman hyvin käyttötarkoitukseensa. Polttoon tarkoitettujen kasvien tulee olla sopivan kuivia sekä energiasisällöltään hyviä. Polttoprosessissa ei saa myöskään tulla liikaa tuhkaa. Kasvin tekninen soveltuvuus eri polttolaitoksiin on myös keskeinen. Biokaasun tuotannossa, kuten märehtijöiden ruokinnassa, raaka-aineen hyvä hajoaminen mikrobiprosessissa on keskeinen. Rejektin hyödyntäminen prosessin jälkeen on myös tärkeää. Etanolituotannossa olisi suotavaa, että kasvin sokeri- tai tärkkelyspitoisuus olisi mahdollisimman korkea tuotantoprosessin yksinkertaisuuden vuoksi. Tässä selvityksessä ei puututa Lapin pellon käytön riittävyyteen energian tuottamiseen rehutuotannon ohessa. Tästä asiasta on valmistumassa Kemi-Tornion ja Rovaniemen koulutuskuntayhtymien sekä lapin yliopiston selvitys bioenergian tuotannon edellytyksistä Lapissa. Aikaisemmat tutkimukset eri kasvien menestymisestä Lapissa Varsinkin 1950-luvulla tehtiin MTT:n silloisella Perä-Pohjolan koeasemalla runsaasti eri kasvilajien välisiä vertailevia kokeita. Yhdeksi lupaavimmista kasveista rehuntuotantoon
esitettiin naattinaurista (kuva 1). Naattinauris katsottiin satoisaksi ja viljelyvarmaksi kasviksi varsinkin turvemailla. Lisäksi kokeissa todettiin kasvin sokeripitoisuuden olevan sangen korkea. Muita hyviä kasveja nurmien lisäksi todettiin lisäksi olevan mm. rehukaali, rehujuurikas ja lihorapsi, joka nykyisin tunnetaan nimellä rehurapsi. Korkea sokeripitoisuus ja satotaso puolustaisivatkin naattinauriin viljelyä energiatuotannossa nykyäänkin. Maatilamittakaavaisen etanolintuotanto kuitenkin lienee tulevaisuudessakin hankalaa, ei prosessin hankaluuden, vaan lainsäädännön vuoksi. Kuva 1. Naattinauriin menestyminen Perä-Pohjolan koeaseman kokeissa vuosina 1951-59.
Lannoituskustannusten alentamistarve ja innostus luonnonmukaiseen viljelyyn sekä biologisen typensidonnan hyväksikäyttö on ollut mukana monissa tutkimuksissa. Sekä yksi- että monivuotisia palkokasveja on tutkittu hyvinkin paljon. Yksivuotisista typensitojakasveista mm. lupiinit ovat osoittautuneet sangen satoisiksi (kuva 2). Monivuotista palkokasveista sinimailanen 1990-luvun kokeissa osoittautui yllättävän satoisaksi. Sen menestyminen nykyisin vallitsevassa ilmastossa pohjoisessa onkin merkittävää. Mutta kuitenkin puna-apila on vieläkin viljelyvarmin monivuotinen palkokasvi (kuva 3). Kuva 2. Yksivuotisten palkokasvien menestyminen MTT:n Lapin tutkimusasemalla 1992-93.
Kuva 3. Monivuotiset palkokasvit MTT:n Lapin tutkimusaseman kokeissa 1998. Eri tyyppisten rehukasvien vertailua on myöskin tehty Lapissa. Lapissakin päästään hyvinkin suuriin satoihin. Peruna ei myöskään ole mikään väheksyttävä vaihtoehto peltobioenergian tuotannossa. Varsinkin lajittelujäte on hyvä raaka-aine sekä biokaasun että etanolin valmistukseen. Perunatilojen vähäisyys ja hajanainen sijainti kuitenkin ilman tilalla olevaa karjataloutta voi kuitenkin olla este jätteen hyötykäytölle (kuva 4.)
Kuva 4. Eri rehukasvien satoisuus Lapin tutkimusasemalla 1997. Kuvan 4 tuloksissa on myös huomioitava karjanlannan (liete) merkitys lannoitusaineena. Pellolla kasvatetun selluloosan kasvatusta on myös selvitetty Lapissa. Agrosellun tuotantoon soveltuva kasvi itse asiassa täyttää kaikki polttoon käytettävän kasvin vaatimukset. Kokeissa oli mukana ruokohelpin lisäksi mm. ruokonata. Myös pohjoisen olosuhteissa ruokohelpi osoittautui parhaaksi.
Viljelykierron merkitys Lapin kasvuolosuhteissa viljelykierrolla ja varsinkin sen pituudella on suuri merkitys monivuotisten kasvien satoon. Talvituhot ovat säännöllisen epäsäännöllinen vitsaus Lapissa ja ne kohtelevat kasvilajeja eri tavalla. Kokeiden perusteella voidaankin sanoa, että nurmien satotaso alkaa laskea 3. satovuoden jälkeen hyvin nopeasti. Siksi myös energiakäytössä vanhojen nurmien käyttöä pitää välttää (kuva 5). Kuva 5. Nurmen iän vaikutus satoisuuteen MTT:n Lapin tutkimusasemalla 1988-92. Nurmen iän vaikutus säilörehunurmen satoisuuteen Rovaniemellä 1988-92. Ka-sato kg/ha 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1. 2. 3. 4. 5. Satovuosi Timotei Nurminata Timotei/puna-apila Timotei/nurminata Timotei/nurminata/ puna-apila Eri kasvien soveltuvuus Lapissa MTT Kasvintuotanto Rovaniemellä aloitettiin eri kasvilajien soveltuvuuden selvittäminen bioenergia käyttöön 2006. Vertailuun otettiin mukaan sekä yksi- että monivuotisia lajeja. Lajien valinnassa käytettiin hyväksi vanhoja koetuksia vuosikymmenten varrelta. MTT Rovaniemellä
on kasvilajivertailuja tehty jo 1950-luvulta lähtien. Lisäksi hyödynnettiin viljelyteknisiä kokeita, mm. palkokasvien hyödyntämisestä sekä lietteen käytöstä lannoituksessa. Kokeet aloitettiin sekä Rovaniemellä että Kittilän Kaukosessa. Kokeet tulevat jatkumaan vielä kaksi vuotta. Vertailuihin valittiin monivuotisista kasveista timotei, kahdella lajikkeella, Iki, pohjoista tyyppiä ja Grinstad, eteläinen tyyppi, nurminata, ruokonata, ruokohelpi, rehukattara, niittynurmikka ja puna-apila. Polttokäyttösoveltuvuutta selvitetään nurminadalla, ruokonadalla, ruokohelvellä, sekä rehukattaralla. Yksivuotisista kasveista mukana ovat italian raiheinä, westervoldin raiheinä, naattinauris, rehurapsi, ohra, kaura, ruis ja ruisvirna biokaasun tai etanolin raaka-aineena sekä polttokäyttöön ohra, kaura ja hamppu. Vuoden 2007 satotuloksia on esitetty kuvissa 6ja 7. Kuva 6. Monivuotisten bioenergiakasvien sato Rovaniemellä ja Kittilässä 2007. 14000 12000 10000 Sato kgka/ha 8000 6000 4000 2000 0 Timotei Iki Nurminata Ruokonata Ruokohelpi Rehukattara Niittynurmikka Puna-apila Timotei Grinstad Nurminata poltto Ruokonata poltto Ruokohelpi poltto Rehukattara poltto Rovaniemi Kittilä
Kuva 7. Yksivuotisten bioenergiakasvien sato Rovaniemellä 2007. 8000 7000 6000 kgka/ha 5000 4000 3000 2000 1000 0 1. Ital. raiheinä 2. West.raiheinä 3. Naattinauris 4. Rehurapsi 5. Ohra 6. Kaura 7. Ruis 8. Ruisvirna 9. Ohra, poltto 10. Kaura, poltto 11. Hamppu, poltto Johtopäätökset Biokaasun tuottaminen näyttää helpoimmalta. Vanhat, koetellut lajit ovat hyviä ja säilörehun tekeminen osataan Lapissa. Lisäksi myös rehuksi käytettävien kasvien ylijäämän hyödyntäminen energian tuotannossa on helppoa. Lisäksi ne soveltuvat erinomaisesti tasaamaan karjatilan biokaasureaktorin lannantuotannon vaihteluita. Oma mielenkiinto on nurmikasvein käyttö pyrolyysitekniikan käytössä energian tuotantoon. Etanolin tuotannossa naattinauris vaatisi uutta koneistusta ja mahdollisesti säilöntätekniikkaa. Rehurapsin vuosittaiset satovaihtelut entisten kokeiden perusteella ovat suurehkoja, joten tuotannon riskit ovat vielä nykyisessä ilmastossa suuria. Perunan lajittelujätteen hyödyntäminen on kuitenkin kiinnostavaa. Polttokäyttöön ruokohelpi ja nata lienevät nykyäänkin soveltuvimmat. Ruokohelpin polttokäyttöön onkin soveltuva, ei muusta rehuntuotantoketjusta poikkeava koneistus. Hamppu on mielenkiintoinen yksivuotinen vaihtoehto, mutta se kärsii helposti kevät- ja syyshalloista.