Virtsan erilliskeräyksellä ravinteet kiertoon Ravinnepotentiaali ja ympäristövaikutukset Lannoiteteho ja turvallisuus Mika Säpyskä/Viestikettu Eeva-Liisa Viskari, TAMK & Riikka Vilpas, SYKE Valtakunnalliset Vesihuoltopäivät, 10.-11.5.2017, Jyväskylä Hanke lyhyesti BIOUREA innovatiivinen lannoitevalmiste suljetun ravinnekierron toteuttamisessa 2015-2016 oli Tampereen ammattikorkeakoulun, Käymäläseura Huussi ry:n ja Suomen ympäristökeskuksen yhteishanke. Hanketta rahoitettiin ympäristöministeriön Ravinteiden kierrätyksen edistämistä ja Saaristomeren tilan parantamista koskevasta RAKI -ohjelmasta. Tavoitteena oli edistää erilliskerätyn virtsan ja käymäläkompostin tuotteistamista lannoitevalmisteiksi. http://www.huussi.net/toimintamme/hankkeet-nyt/biourea/ KYSYMYKSIÄ? Käymäläjätteiden erilliskeräyksen ravinnepotentiaali ja ympäristövaikutukset? Vaihtoehtoinen infra? Onko virtsa lannoiteteholtaan väkilannoitteen veroinen? Onko virtsan käyttö turvallista? Onko virtsan käyttö viljelijälle kannattavaa? Arvot ja asenteet? 1
Esityksen sisältö Ravinnetase- ja potentiaalitarkastelut Ympäristövaikutusten arviointi (LCA) Viljelykokeet Nykytila Taajamien nykytila Jätevesien viemäröinti ja käsittely puhdistamolla Haja-asutuksen nykytila Jätevesien käsittely maasuodattamossa ja ylijäämälietteen kuljetus ja käsittely puhdistamolla 2
Vaihtoehtoiset ratkaisut VE1 Erotteleva kuivakäymälä ja harmaiden vesien käsittely maasuodattamossa 0,9 PO 4e/hlö VE2 Alipainekäymälä ja harmaiden vesien käsittely maasuodattamossa Ravinteiden jakautuminen eri vaihtoehdoissa Fosfori Typpi 100% 80% 60% 40% 20% 0% VE1 VE2 Haja-asutus haja-asutuskuivakäymäläalipainekäymälätaajamat Taajamat 100% Rejektivesiin 80% Kotikomposti Maasuodatin 60% Ilmaan 40% Maaperä -> vesistö Vesistö 20% Kasveille (kemiallinen) 0% Kasveille VE1 VE2 Haja-asutus haja-asutus Kuivakäymälä Alipainekäymälä taajamat Taajamat Rejektivesiin Kotikomposti Maasuodatin FOSFORI Lannoitekäyttöön hyödynnettävissä oleva fosfori on lähes nelinkertainen kuivakäymälä-, alipainekäymälä- ja taajamien nykytilavaihtoehdoissa verrattuna haja-asutuksen nykytilaan Erotteleva kuivakäymälä -vaihtoehdossa kotikompostiin jäävän fosforin osuus on lähes 40 % Alipainekäymälä- ja taajamien nykytila -vaihtoehdoissa n. 40 % fosforista jää rejektivesiin TYPPI Typpipotentiaali paras virtsan erottelevassa kuivakäymälävaihtoehdossa, kun taas alipainekäymälävaihtoehdossa suurin osa typestä päätyy rejektivesiin Molemmissa nykytilavaihtoehdoissa kasvien käyttöön jäävä typen osuus on hyvin pieni Ilmaan Maaperä -> vesistö Suoraan vesistöön Kasveille (puhdistamoliete) Kasveille 3
Yhden henkilön tuottama ravinnemäärä (kg/a) ja jakautuminen eri jakeisiin Taajamat taajamat VE2 Alipainekäymälä VE2 Typpipotentiaali VE1 VE1 Kuivakäymälä haja-asutus Haja-asutus 0 1 2 3 4 5 kg N/hlö/vuosi Liete Mädätyksen rejektivesi Virtsa Fosforipotentiaali Taajamat taajamat VE2 Alipainekäymälä VE2 VE1 VE1 Kuivakäymälä haja-asutus Haja-asutus 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 kg P/hlö/vuosi Kotikomposti Käymäläjätevedet Käymäläjätevesien mädätyksen rejektivesi Virtsan ja puhdistamolietteen arvo lannoitteena Virtsa Tuorekomposti Liete 0 5 10 15 20 25 Ravinteiden arvo tuotteessa ( /t) N P K S Cu Zn Laskettiin virtsan ja puhdistamolietteen (mädätys & kompostointi) ravinnearvot vertailuarvot käyttäen markkinoilla olevia kaupallisia keinolannoitteita, maanparannusaineita ja kalkitusaineita Oletus, että kaikilla ravinteilla on käyttöarvoa Virtsan ravinnearvoksi saatiin noin 13 /t ja puhdistamolietettä 22 /t 0,4 t/hlö/a = 5 /hlö/a virtsaa ja 0,0015 t/hlö/a = 0,3 /hlö/a puhdistamolietettä Suurin osa virtsan arvosta muodostuu typestä ja kaliumista, puhdistamolietteellä fosforista Virtsan levitys ja kuljetuskustannukset ovat n. 4-6 /t ja esim. Metsäpirtin tuorekompostin hinta on rahdattuna Uudenmaan alueella korkeintaan 4,2 /t ja levitys on 4,1 /t 4
Elinkaaren aikaiset ympäristövaikutukset Suhteutettu eurooppalaisen keskimääräisiin vuosikulutuksen päästöihin 20% 15% 10% 5% 0% Nykytila VE1 Kuivakäymälä VE2 Alipainekäymälä Hiilijalanjälki Rehevöityminen Happamoituminen TULOKSIA Vertailtavien vaihtoehtojen ympäristövaikutukset olivat vähäisiä suhteutettuna eurooppalaisen vuosikulutuksen päästöihin Järjestelmän valinnalla ei ole vaikutusta hiilijalanjälkeen Käyttämällä kuiva- tai alipainekäymälää, rehevöittävät päästöt laskevat viidennekseen Happamoittavat päästöt suurempia erottelevissa ratkaisuissa lannoitekäytöstä johtuen, mutta niiden merkitys on vähäinen ja niihin voidaan vaikuttaa käyttämällä kehittyneitä levitystekniikoita Epävarmuutta tuloksiin mm. lannoitekäytön päästöjen arvioinnista Erityisesti virtsalla levitykseen liittyvä ammoniakkihävikki voi olla > 30 %, mutta kehittyneemmillä tekniikoilla, kuten letkulevitys ja multavat laitteet, voidaan hävikkiä pienentää merkittävästi jopa 1-10 %:iin Viljelykokeet Kaksi viljatilaa kaksi peltoviljelykoetta, kaksi ohralajiketta virtsa lannoitteena Vertailuna kenolannoite ja lannoittamaton Ruukkukokeet virtsa, struviitti, komposti lannoitteina 5
Virtsan keräys, säilytys ja käyttö Virtsan ominaisuudet 4-6 kk vanhentamisen jälkeen Virtsan keräyspaikka Keräys -aika Määrä (m 3 ) Keräystapa Käyttöpaikka/ säilytys Analysoitava parametri Tulos Yksityistalous (Pirkanmaa) Tapahtumat: Maailma kylässä, Puntala-Rock, Tammer-fest, Waltteri-festivaali, yksityishenkilöt 2014-2015 5-8 /2015 Weekend festivaali 7.-8.8. 2016 1,5 Naturum - erotteleva kuivakäymälä Iittala koepelto/ konttisäiliöt 0,8 Kiertävä KeKokuivakäymälä ja struviitin TAMK -pottikokeet ja -urinaali, valmistus/ yksityishenkilö konttisäiliö iden omat erottelevat käymälät 4,8 Miesten kuivaurinaalit Kangasala koepelto /konttisäiliö ph 9,1 (lämpötila 21,6 o C) Johtokyky (ms/cm) 18,7 Kokonaistyppi (g/l) 2,8 Kokonaisfosfori (mg/l) 174 Kalium (mg/l) 580 E.coli (pmy/g) <1 *) Salmonella sp. (pmy/25 g) Ei todettu Lääkeaineet mm. bisoprololi, diklofenaakki, ibu- ja ketoprofeeni, kofeiini, metyyliprednisoloni, naprokseeni, parasetamoli, tetrasykliini Kangasala, Laukkapelto Iittala, Kuivuripelto Kuvien lähde: Google Maps 6
Kangasala, Laukkapelto, 20.7.2016 Iittala, Kuivuripelto, 27.7.2016 Lajike Wolmari Lajike Harbinger Kangasala, Laukkapelto Iittala, Kuivuripelto 7
Ohran sato koepelloilla Eri kirjaimella merkityt saman koepellon tulokset eroavat toisistaan tilastollisesti merkitsevästi (ANOVA, Duncan Post Hoc Test, p<0,05). *) Savikon osuutta ei ole otettu huomioon tuloksissa Virtsa todettiin viljelykokeissa tehokkaaksi ja turvalliseksi lannoitteeksi Virtsa oli lannoiteteholtaan vähintään väkilannoitteen veroinen Virtsa täytti tulosten perusteella lannoitevalmisteasetuksen (MMMa 24/11) vaatimukset siten, että sitä esitetään hyväksyttäväksi tyyppinimiryhmään 3A5 Maanparannusaineena sellaisenaan käytettävät sivutuotteet Virtsasta löytyi lääkeainejäämiä, erityisesti tulehduskipulääkkeitä. Kasvukauden lopussa maaperästä ja ohran jyvistä otetuista näytteistä ei löytynyt lääkeaineita ja hormoneja progesteronia lukuun ottamatta (0,003 mg/kg ka) Virtsa toimii taloudellisesti hyvänä lannoitteena, suurin arvo typessä ja kaliumissa 8
Virtsan erilliskeräyksen positiiviset vaikutukset ympäristön tilaan ovat merkittävät Nykyisin haja-asutuksessa syntyvistä ravinteista kaksi kolmannesta typestä ja kolmannes fosforista päätyy ympäristöön rehevöittävinä päästöinä. Siirtymällä virtsan erilliskeräykseen haja-asutusalueilla rehevöittävät päästöt pienenevät viidennekseen. Haja-asutuksen fosfori- ja typpikuormituksen osuus Suomen kokonaisravinnekuormituksesta laskisi N 4,3 % 1,1 % ja P 13,1 % 1,5 % P) Riski happamoittavien päästöjen kasvusta on olemassa, mutta niihin voidaan vaikuttaa käyttämällä esimerkiksi sijoittavaa levitystekniikkaa. Virtsan erilliskeräyksen avulla fosforista saadaan jopa neljä ja typestä yli kymmenen kertaa enemmän ravinteita talteen haja-asutuksen nykytilanteeseen verrattuna. Noin 10 % väkilannoitteista korvattavissa, mikäli suomalaisten virtsa hyödynnettäisiin lannoitteena -> Virtsalla voitaisiin lannoittaa yli 200 000 hehtaaria peltoa (100 kg N/ha). Jos suomalaisten virtsa kerättäisiin talteen ja hyödynnettäisiin, jätevedenpuhdistamoiden kuormitus pienenisi noin neljännekseen ja fosforikuormitus puolittuisi nykyisestä. Haasteet ja jatkotutkimustarpeet Lääkeainejäämät ja haitta-aineet huolena ja riskinä Tarvitaan tarkempia tutkimuksia erityisesti muiden kuin lääkeaineiden esiintymisestä ja mahdollisista vaikutuksista viljelykäytössä Yhdyskuntien vaihtoehtoiset ratkaisut ja erityisesti niihin liittyvä logistiikka vaativat vielä kehitystyötä Kierrätyslannoitteita tukevan lainsäädännön ja politiikan kehittäminen; ohjauskeinot ja kannustimet Elintarviketeollisuuden suhtautuminen virtsan lannoitekäyttöön on kielteistä, koska se rinnastetaan jätevesilietteisiin. Tiedotus ja tutkimus ovat avainasemassa asenteiden muuttamisessa Ruoantuotanto ei ole ainoa käyttökohde Julkisissa tiloissa ja uusilla asuinalueilla erilliskeräystä voitaisiin hyödyntää entistä enemmän Rohkeita kokeiluja tarvitaan! 9
Kiitos! 10