Siipiseminaari, Tampere TEHOLANTA-hankkeen kuulumiset Löytyykö toimivia biokaasuratkaisuja siipikarjatiloille? TEHOLANTA-hanke Toteuttajat: TTS, Luke, SYKE, Siipikarjaliitto Yhteyshenkilöt: Reetta Palva, TTS Maarit Hellstedt, Sari Luostarinen, Tapio Salo, Erika Winqvist, Luke Suvi Lehtoranta, Juha Grönroos, SYKE Hanna Hamina, Siipikarjaliitto
Teholanta-hanke Siipikarjanlannan käytön tehostaminen Tavoite: 1.10.2015-30.6.2018 Rahoitus Lannan tehokas hyödyntäminen kestävästi Lannan ravinteiden parempi kohdentaminen Parhaan käyttökelpoisen tekniikan käyttö (BAT) Toimivuus ja taloudellinen kannattavuus Elinkaariset ympäristövaikutukset Päärahoitus Euroopan maaseuturahasto (EMR) Yksityinen rahoitus Atria Suomi HKScan Finland Maa- ja metsätaloustuottajain Keskusliitto MTK Maa- ja vesitekniikan tuki ry Maatalouskoneiden tutkimussäätiö Suomen siipikarjasäätiö
Uudet vaihtoehdot: lannan energian hyödyntäminen Lannan biokaasutus Lannan poltto tilatason kattiloissa Toimivuus kokonaisketjuina: lannan keruusta prosessointiin, varastointiin ja loppukäyttöön Todellisia tiloja mallinnuksen lähtötietojen pohjana Broileritila, kanatila, kalkkunatila Tilatason kannattavuuslaskelmat Ympäristövaikutukset elinkaarimenetelmällä Vaikutukset vesiin kohdistuviin päästöihin, kasvihuonekaasu- ja ammoniakkipäästöihin ilmaan sekä energiankulutukseen ja uusiutumattomien luonnonvarojen käyttöön Myös tuotantopanosten tuotanto ja kuljetukset sekä lopputuotteiden hyödyntämisessä erot mineraalilannoitteiden käytössä
TEHOLANTA: Siipikarjanlannan mädätys kuivaprosesseissa Sari Luostarinen, Erika Winquist, Tapio Salo, Maarit Hellstedt
Lannat Broileritila 80 000 eläinpaikkaa, 6-7 tuotantoerää vuosittain Munatila 65 000 munituskanaa ja 32 500 kananpoikaa Kalkkunatila 21 000 eläinpaikkaa, 2,5 tuotantoerää vuosittain Lanta TS (%) VS/TS C:N N tot (kg/t) N sol (kg/t) P tot (kg/t) Kuivike Broileri, kuivikepohja 72 89 11 27 8,3 8,0 Turve Munituskanat, kuivalanta 30 70 6,0 16 5,0 3,9 - Kalkkuna, kuivikepohja 53 88 7,7 28 14 7,0 50:50 turve:kutteri
Demossa kaksi erilaista kuivamädätysprosessia Tulppavirtaus Jatkuva syöttö ja poisto Optimaalinen kuivaainepitoisuus 15-40%TS Sopivan kuiva-aineen ja C:N-suhteen säätö lisäsyötteillä ja/tai vedellä Suotopeti Panostoiminen siilo ja metanogeeninen reaktori suotonesteelle Optimaalinen kuiva-ainepitoisuus 30-60%TS riippuen syötteen huokoisuudesta Sopivan C:N-suhteen säätö lisäsyötteillä, ei nestelisäystä BioGTS Ltd Metener Ltd
Tuloksia broilerin kuivikepohjalanta Tulppavirtaus Suotopeti Syöte: 50% lanta, 20% nurmisäilörehu, 30% vesi (w.w.) -> TS 39%, VS 37%, C:N 18 Kuormitus 2.4-3.7 kgvs/m 3 vrk Viipymä 65-46 vrk 51-59% metaania biokaasusta 175 m 3 CH 4 /tvs 62 m 3 CH 4 /tfm Syöte: 100% lanta (w.w.) -> TS 73%, VS 65%, C:N 12 Viipymä 52 vrk 53% metaania biokaasusta 123 m 3 CH 4 /tvs 80 m 3 CH 4 /tfm Metaani % Metaani l/d
Broileritila suotopeti (2 x 240 m 3 siiloa) Tilan vuotuinen energiantarve LÄMPÖ 1330 MWh Tuotetaan hakkeella ja palaturpeella SÄHKÖ 280 MWh Ostetaan verkosta Suotopedin energiantuotto pelkällä kuivikepohjalannalla LÄMPÖ CHP n. 350 MWh Ei riitä kattamaan tilan lämmöntarvetta Lämpö n. 200 MWh Sähkö n. 150 MWh Ei riitä kattamaan tilan lämmön- eikä sähköntarvetta
Broileritila suotopeti lämmön tuotanto LÄMMÖN TUOTANTO Pelkän kuivikepohjalannan käyttö biokaasulaitoksen syötteenä ei riitä kattamaan tilan lämmönkulutusta Ratkaisuna oljen tai viherbiomassan (esim. nurmen 2. sato) käyttö lisäsyötteenä CHP-TUOTANTO Viljan kuivauksen vaatimaa sähköä on vaikea tuottaa biokaasulaitoksella, koska hetkellinen tehontarve on suuri Ympärivuotiseen sähkönkulutukseen vastaaminen mahdollista, mutta vaatii vielä enemmän lisäsyötteitä Lähtötietoihin tarkempi selvitys sähkön käytöstä viljan kuivaukseen Kannattavuus- ja ympäristövaikutustarkastelut tulossa
Broileritila - tulppavirtaus Tarkastelu tilamittakaavaan tulossa Arvioitu täsmällisempi ratkaisu, ml. laitoksen kapasiteetti ja käytännön toteutus, mädätysjäännöksen käsittely (varastointi, levitys) kustannukset ympäristövaikutukset
Tuloksia munituskanojen kuivikelanta Tulppavirtaus Suotopeti Syöte: 45% lanta, 55% apilanurmisäilörehu (w.w.) -> TS 32%, VS 26%, C:N 18 Kuormitus 2.3-3.0 kgvs/m 3 vrk Viipymä 65-44 vrk 51-53% metaania biokaasusta 224 m 3 CH 4 /tvs 56 m 3 CH 4 /tfm Syöte: 86% lanta, 14% apilanurmisäilörehu (w.w.) -> TS 37%, VS 28%, C:N 9 Viipymä 97 vrk 52% metaania biokaasusta 22 m 3 CH 4 /tfm -> VAIKEA INHIBITIO, tarve muuttaa syötettä Metaani % Metaani l/d
Munituskanala suotopeti (2 x 810 m 3 siiloa) Tilan vuotuinen energiantarve LÄMPÖ 34 MWh Tuotetaan öljyllä SÄHKÖ 100 MWh Ostetaan verkosta Tilalla ei ole viljankuivausta Suotopedin energiantuotto: kuivikelanta + olki (syötteen huokoisuuden ja C:N-suhteen säätöön) LÄMPÖ CHP n. 1500 MWh Liikaa! Lämpö n. 900 MWh Sähkö n. 650 MWh Liikaa!
Munituskanala suotopeti liikennekaasun tuotanto LÄMMÖN TUOTANTO Kananlannan ja oljen seos syötteenä tuottaa monin verroin tilan tarvitseman lämpöenergian Lämmön tuotannossa liian suuri osa hukkaan CHP-TUOTANTO Myös CHP-tuotannossa tilan oma energiantarve ylitetään CHP-tuotannossa liian suuri osa tuotetusta lämmöstä hukkaan (ylijäämä sähkön voi myydä verkkoon) Liikennekaasun tuotanto ja oma tankkausasema? Tämä ratkaisu voisi myös olla usean tilan yhteinen, jossa yhteistyötilat toimittaisivat oljen ja saisivat käsittelyjäännöstä pelloille lannoitteeksi (lähiseudulla luomutiloja) Kannattavuus- ja ympäristövaikutustarkastelut tulossa
Munituskanala - tulppavirtaus Tarkastelu tilamittakaavaan tulossa
Tuloksia kalkkunoiden kuivikepohjalanta Tulppavirtaus Suotopeti Syöte: 45% lanta, 55% nurmisäilörehu (w.w.) -> TS 38%, VS 29%, C:N 19 Kuormitus 2.2-3.1 kgvs/m 3 vrk Viipymä 65-46 vrk 51-60% metaania biokaasusta 266 m 3 CH 4 /tvs 76 m 3 CH 4 /tfm Syöte: 92% lanta, 9% olki (w.w.) -> TS 56%, VS 49%, C:N 9 Viipymä 53 vrk 59% metaania biokaasusta 211 m 3 CH 4 /tvs 103 m 3 CH 4 /tfm Metaani % Metaani l/d
Kalkkunatila suotopeti (1 x 810 m 3 siiloa) Tilan vuotuinen energiantarve LÄMPÖ 210 MWh Tuotetaan hakkeella SÄHKÖ 80 MWh Ostetaan verkosta Osa sähköstä viljan kuivaukseen Suotopedin energiantuotto: kuivikepohjalanta + olki (syötteen huokoisuuden ja C:N-suhteen säätöön) LÄMPÖ CHP n. 500 MWh Liikaa! Lämpö n. 300 MWh Sähkö n. 200 MWh Verkon käyttö puskurina sähkön tuoton ja kulutuksen tasaamiseen!
Kalkkunatila suotopeti CHP-tuotanto LÄMMÖN TUOTANTO Kalkkunan kuivikepohjalannan ja oljen seos syötteenä tuottaa enemmän lämpöä kuin mitä tila pystyy hyödyntämään Lämmön tuotannossa liian suuri osa hukkaan CHP-TUOTANTO CHP-tuotannossa syntyvän lämmön ja sähkön määrä oikeaa suuruusluokkaa Ei todennäköisesti synny liikaa hukkalämpöä (kannattavuus) Sähköverkkoa voi käyttää tuotannon ja kulutuksen tasaamiseen Viljan kuivaus vaatii hetkellisesti enemmän tehoa mitä biokaasulaitos pystyy tuottamaan Ympärivuotisessa toiminnassa ylijäämäsähköä jää myytäväksi Tarkempi selvitys lämmön ja sähkön käytöstä viljan kuivaukseen Kannattavuus- ja ympäristövaikutustarkastelut tulossa
Kalkkunatila - tulppavirtaus Tarkastelu tilamittakaavaan tulossa
Mädätysjäännösten ominaisuudet Tulppavirt. TS (%) VS (%) C/N N tot (kg/t) N sol (kg/t) P tot (kg/t) K tot (kg/t) Broileri 15 13 11 6,0 4,6 1,5 4,0 Munituskana 12 9,2 8,0 5,9 4,0 1,3 4,8 Kalkkuna 15 12 7,5 8,3 5,9 1,9 5,5 Suotopeti TS (%) VS (%) C/N N tot (kg/t) N sol (kg/t) P tot (kg/t) K tot (kg/t) Broileri 20 17 10 8,3 3,0 2,9 5,8 Munituskana 31 22 10 12 7,0 6,2 8,5 Kalkkuna 21 17 13 7,0 3,3 2,9 5,3 Hyvin erilaiset mädätysjäännökset ja sikäli myös niiden käsittelyvaateet: Tulppavirtauksesta paksua lietettä -> separoitava varastoinnin ja levityksen mahdollistamiseksi Suotopedistä kuivalantamaista mädätettä -> voidaan varastoida ja levittää kuivien lantojen tapaan
Alustavia johtopäätöksiä tilan näkökulmasta Molempia kuivamädätysprosesseja voidaan käyttää siipikarjanlannan käsittelyyn: tilan näkökulmasta huomioitavia asioita ovat mm. Tulppavirtaus Suurempi, säännöllinen työmäärä Suotopeti Vähäisempi, kausittainen työmäärä Suurempi lisäsyötteiden tarve syötteen säätämiseksi (+mahd. lisäenergian tarve) Mahdollinen laimennusveden tarve Voi olla mahdollista ajaa ilman lisäsyötteitä (+mahd. lisäenergian tarve) Ei laimennusveden tarvetta Esivarastot syötteille Jatkuva energiantuotto Mädäte separoitava; erilliset varastot ja levityskalusto neste- ja kuivajakeelle Mahdollista ajoittaa siilon täyttö tuotantoerien loppuun broilereilla ja kalkkunoilla (ei esivarastotarvetta), esivarasto munituskanojen lannalle Panoksittainen energiantuotto tai useampia siiloja energiantuoton tasaamiseen Kuivia lantoja muistuttava mädäte varastoitavissa ja levitettävissä kuiville lannoille soveltuvin kalustoin, osa mädätteestä voidaan varastoida reaktorisiilossa
Siipikarjanlannan käsittelyvaihtoehtojen elinkaariarviointi Siipikarjanlannan tehokkaamman käsittelyn ja käytön elinkaarisia ympäristövaikutuksia verrataan nykyisiin toimintatapoihin Elinkaariset ympäristövaikutukset muuttuvat, kun tarkasteltavassa järjestelmässä siirrytään käyttämään erilaista tekniikkaa tai muutetaan toimintamallia Kalkkunan- ja broilerinlannan käsittelyn nykytilaa verrataan lannan energiahyödyntämiseen polttamalla sekä biokaasun tuotantoon. Kananlannan käsittelyn nykytilaa verrataan biokaasun tuotantoon. Lähtötietoina laskennalle ovat tilahaastattelut, tutkimustieto, kirjallisuus Lantaketjusta tarkastellaan vaikutuksia ilmastonmuutokseen, happamoitumiseen, pienhiukkasiin ja rehevöitymiseen
KIITOS! Lisätietoja TEHOLANTAhankkeesta: www.siipi.net/ajankohtaista Yhteydenotot: reetta.palva@tts.fi maarit.hellstedt@luke.fi sari.luostarinen@luke.fi tapio.salo@luke.fi erika.winqvist@luke.fi suvi.lehtoranta@ymparisto.fi juha.gronroos@ymparisto.fi hanna.hamina@siipi.net