Jätevesilietteen pyrolyysi - laboratorio- ja pilot-mittakaavan kokeita

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää jätevesipohjaisten raaka-aineiden käyttäytymistä pyrolyysiprosessissa sekä arvioida syntyvien lopputuotteiden soveltuvuutta lannoitevalmisteeksi. Tutkimuksessa 1) pyrolysoitiin eri prosessiolosuhteissa (310 ja 410 °C) laboratoriomittakaavan laitteistolla jätevedenpuhdistamon raakalietettä, biokaasulaitoksen mädätysjäännöstä (syötteenä mm. puhdistamoliete) sekä sakokaivolietettä, 2) tutkittiin pyrolyysiprosessin hiilipitoisten lopputuotteiden ravinteiden ja raskasmetallien kokonaispitoisuuksia sekä liukoisen fosforin määrää, 3) toteutettiin mädätysjäännöksellä testiajo pilot-mittakaavan pyrolyysilaitteistolla. Raakalietteen ja mädätteen pyrolysointi muunsi kiinteän jakeen massasta lämpötilasta riippuen 25–52 % kaasu ja nestejakeiksi. Samalla fosforin määrä hiilipitoisessa kiintojakeessa kohosi mineraalilannoitteiden tasolle (3–6 %). Pyrolyysi ei vaikuttanut merkittävästi helppoliukoisen fosforin määrään, vaan se oli alhainen sekä raaka-aineissa että hiilipitoisessa lopputuotteessa. Myös raskasmetallit konsentroituivat hiilijakeeseen: kadmiuminpitoisuus vaihteli välillä 0,7–1,3 mg kg-1. Sakokaivoliette osoittautui alhaisesta orgaanisen aineen määrästä johtuen epäsuotuisaksi raaka-aineeksi pyrolyysiin. Pyrolyysi onnistui ongelmitta pilot-mittakaavan laitteistolla ja laskennallisesti pyrolyysin avulla voitiin alentaa kiintojakeen varastointi- ja kuljetustarvetta neljännekseen. Laboratoriomittakaavan pyrolyysiajoissa havaittiin kuitenkin merkittävä turvallisuusriski, kun hiilipitoinen lopputuote kuumeni voimakkaasti joutuessaan kontaktiin hapen kanssa. Soveltuvilla laitevalinnoilla ja prosessia optimoimalla voidaan pyrolyysiteknologiaa hyödyntää jätevesilietepohjaisten materiaalien prosessoinnissa. Lopputuotteen maatalouskäyttö on ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksien valossa mahdollista, mutta mm. fosforin pitkäaikainen käyttökelpoisuus tulisi selvittää. Lisätutkimusta tarvitaan myös prosessissa syntyvien neste- ja kaasujakeiden hyödyntämisestä, sekä orgaanisten haitta-aineiden esiintymisestä kiinteässä hiilipitoisessa lopputuotteessa. Tutkimus oli osa Luonnonvarakeskuksen laajempaa ravinteiden kierrätyksen tehostamiseen tähtäävää tutkimuskokonaisuutta. Jätevesilietteiden prosessointiin liittyvää tutkimusosiota rahoitti Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto.The aim of this research was to test pyrolysis of sewage sludge in laboratory and pilot scale, and to evaluate the suitability of solid end-products for agricultural use. We pyrolysed sewage sludge from municipal waste water treatment plant with and without anaerobic digestion (AD, biogas plant) as well as waste water sludge from scattered settlements. Slow pyrolyses were carried out in two maximum peak temperature (310 and 410 °C) using laboratory scale devise. In addition test run using pilot scale mobile pyrolysis device was performed. After pyrolysis, solid char fractions were studied for contents of nutrients and heavy metals. In addition, solubility of phosphorus (P) was assessed by sequential chemical fractionation procedure. In the pyrolysis process 25–52 % of the initial raw material mass ended up to gas and liquid fractions. Most of the phosphorus was recovered in the solid char fraction, and its P concentration corresponded to commercial mineral fertilizers (3–6 %). However, pyrolysis had only minor effect on the solubility of phosphorus; it was low in raw materials and pyrolysed char fractions. Heavy metals concentrated also into char fraction, for example, cadmium concentrations varied between 0.7 and 1.3 mg kg-1. Waste water sludge from scattered settlements proven to be unfavourable raw material for pyrolysis because of low initial organic matter content. In the pilot scale pyrolysis of AD sludge was successful. Based on calculations we estimated that pyrolysis could cut the need for storage and transport capacity to one fourth (char fraction vs. raw material). However, there was severe safety risk when pyrolysis was carried out at higher temperature using laboratory scale devise. After pyrolysis, cooled char fraction started to heat up strongly, which may cause risk for fire damage. The results indicate that successful pyrolysis of sewage sludge requires optimisation of pyrolysis conditions with respect to raw material, device in use and desired quality of end-products. In the light of nutrient and heavy metal contents of studied end-products agricultural use of solid char fraction is possible. Due to the low solubility of phosphorus in these materials, plant availability, especially in a long term, needs to be assessed in growth experiments. In addition research is needed to identify the most feasible usage for gas and liquid fractions as well as to assess organic pollutants potentially occurring in the solid char fraction.201

Regional P stocks in soil and in animal manure as compared to P requirement of plants in Finland : Baltic Forum for Innovative Technologies for Sustainable Manure Management. WP4 Standardisation of manure types with focus on phosphorus

Fosfori on välttämätön kasvinravinne, jonka saatavuus riippuu mm. maan helppoliukoisen fosforin pitoisuudesta ja fosforilannoituksesta. Fosforilannoitus ja maan helppoliukoinen fosfori vaikuttavat myös fosforin huuhtoutumisriskiin. Fosforihuuhtoumien minimoimiseksi fosforilannoitus tulisi tarkentaa kasvien tarpeen mukaiseksi. Tässä tutkimuksessa selvitettiin alueellinen fosforilannoitustarve pyrittäessä 95 %:iin maksimisadosta ja huomioiden maassa olevat fosforireservit (viljavuusuuttoinen fosfori) sekä kunnassa muodostuva lantafosforin määrä. Peltolohkojen viljavuusanalyysitiedot koostuivat viljelijöiden vuosina 2005-2009 ottamista ja viljavuuslaboratorioiden analysoimista maanäytteistä (1 008 302 maanäytettä). Kuntakohtaiset eläinmäärät toimittivat Tilastokeskus (TIKE), Suomen Hippos ry, Saga Furs Oyj ja Kopenhagen Fur. Eläinten lannan sisältämä fosforimäärä arvioitiin perustuen MTT:n ruokintakokeisiin. Suomalaisten peltolohkojen keskimääräinen fosforiluku oli 13,0 mg l-1. Maalajeittain ryhmiteltynä vastaavat fosforiluvut savimailla, karkeammilla kivennäismailla ja orgaanisilla mailla olivat 12,3, 13,9 ja 9,8 mg l-1. Noin puolessa analysoiduista maanäytteistä (49 %) fosforin saatavuus ei ollut kasvin kasvua rajoittava tekijä, toisin sanoen näillä mailla ei ole fosforilannoitusvastetta viljaa tai nurmea viljeltäessä. Maalajeittain tarkasteltuna vastaavat osuudet savimaille, karkeammille kivennäismaille ja orgaanisille maille olivat 69, 47 ja 14 %. Manner-Suomen ELY-keskuksista Varsinais-Suomen alueella on eniten peltolohkoja (73 %), missä fosfori-lannoituksella ei saada satovastetta. Ahvenanmaalla vastaava osuus on 76 %. Kotieläinlannan sisältämä fosforimäärä oli 17,5 milj. kg vuonna 2011, koostuen pääasiassa naudan- (9,8 milj. kg), sian- (3,6), turkiseläin- (1,8) ja kananlannasta (1,5). Suurin osa lantafosforista (42 %) muodostui Pohjanmaalla. Lantafosforia riittäisi viljellylle peltopinta-alalle tasaisesti levitettynä 8,8 kg ha-1, kun koko lannoitustarve on 8,6 kg ha-1. Lantafosforin lisäksi väkilannoitefosforia käytettiin 5,6 kg ha-1 vuonna 2011. Koska peltojen fosforiluvulla on merkittävä vaikutus fosforin huuhtoutumispotentiaaliin, olisi fosforilannoitus säädettävä kasvien tarpeen mukaiseksi. Näin voitaisiin aikaa myöten alentaa maan fosforilukuja ja vähentää fosforin huuhtoutumista. Tällä hetkellä lantafosforilla voitaisiinkin korvata väkilannoitefosforin käyttö kokonaan. Tämä vaatii kuitenkin lantafosforin kuljettamista kauemmaksi lannan syntysijoilta, mikä ei nykyisillä tekniikoilla ja hintasuhteilla ole taloudellisesti kannattavaa. Myös ympäristölainsäädäntö sallii nykymuotoisen fosforin käytön.201

Vihannesten ravinnehuolto on maan hoitoa, ennakointia ja tarpeen mukaista lannoitusta

201

Phosphorus fertilization in field vegetable production

Esitelmä201

Bioavailability of phosphorus in granulated and pyrolyzed broiler manure

Production of organic fertilizers from poultry manure may compromise availability of phosphorus (P) to plants. This study examined the effects of granulation, feather meal addition, and pyrolysis on bioavailability of P in broiler manure in a pot experiment with ryegrass and assessed whether P availability is enhanced by inoculating arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) into soil. Granulated broiler manure gave similar plant yield and P uptake to superphosphate. Feather meal addition had a minor negative effect on P availability, whereas pyrolysis lowered the fertilization effect of broiler manure. The yield-based mineral-P equivalences were 120%, 85% and 75% during the first harvest, and 100%, 75% and 45% during one growing season for granulated unamended, granulated amended with feather meal and pyrolyzed broiler manure. Soil inoculation with AMF did not enhance P availability. Granulated poultry manure is suitable as a P fertilizer for annual crops with comparable bioavailability to mineral fertilizer P, whereas pyrolyzed poultry manure is suitable as a slow-release or storage P fertilizer in slightly acidic soils. Knowledge on P bioavailability in organic fertilizers produced with different technologies can be used for optimizing fertilization, minimizing build-up of soil P and its adverse environmental effects. (C) 2021 The Author(s). Published by Elsevier B.V.Peer reviewe

Biohiilen hyödyntäminen kaivannaisjätteiden peittomateriaaleissa ja viherrakentamisessa - Biopeitto

201

Disentangling the Evidence of Milankovitch Forcing From Tree-Ring and Sedimentary Records

Publisher Copyright: Copyright © 2022 Helama, Herva, Arppe, Gunnarson, Frank, Holopainen, Nöjd, Mäkinen, Mielikäinen, Sutinen, Timonen, Uusitalo and Oinonen.Tree-ring records constitute excellent high-resolution data and provide valuable information for climate science and paleoclimatology. Tree-ring reconstructions of past temperature variations agree to show evidence for annual-to-centennial anomalies in past climate and place the industrial-era warming in the context of the late Holocene climate patterns and regimes. Despite their wide use in paleoclimate research, however, tree rings have also been deemed unsuitable as low-frequency indicators of past climate. The arising debate concerns whether the millennia-long tree-ring records show signals of orbital forcing due to the Milankovitch cycles. Here, we produce a summer-temperature reconstruction from tree-ring chronology running through mid- and late-Holocene times (since 5486 BCE) comprising minimum blue channel light intensity (BI). The BI reconstruction correlates with existing and new tree-ring chronologies built from maximum latewood density (MXD) and, unlike the MXD data, shows temperature trends on Milankovitch scales comparable to various types of sedimentary proxy across the circumpolar Arctic. Our results demonstrate an unrevealed potential of novel, unconventional tree-ring variables to contribute to geoscience and climate research by their capability to provide paleoclimate estimates from inter-annual scales up to those relevant to orbital forcing.Peer reviewe

Increased risk for dementia in neurofibromatosis type 1

Purpose: To determine the risk for dementia in neurofibromatosis type 1 (NF1) using a Finnish nationwide cohort of individuals with NF1, and data from national registries.Methods: A Finnish cohort of 1,349 individuals with confirmed NF1 according to the US National Institutes of Health (NIH) diagnostic criteria was compared with a control cohort of 13,870 individuals matched for age, sex, and area of residence. Dementia-related hospital visits were retrieved from the Finnish Care Register for Health Care using International Classification of Diseases, 10th revision (ICD-10) diagnosis codes G30 and F00-F03. Purchases of antidementia drugs were queried with Anatomical Therapeutic Chemical (ATC) classification code N06D from the drug reimbursement register maintained by the Social Insurance Institution of Finland. The follow-up spanned 1998-2014.Results: Totals of 16 and 165 individuals with at least two dementia-related diagnoses or drug purchases were identified in the NF1 and control cohorts, respectively. The hazard ratio for dementia in NF1 was 1.67 (95% confidence interval [CI] 1.00-2.80, P = 0.050). In an analysis stratified by the type of dementia, the risk for Alzheimer disease was increased in NF1 compared to controls with a hazard ratio of 2.88 (95% CI 1.47-5.66, P = 0.002).Conclusion: Dementia and especially Alzheimer disease are previously unrecognized neurological complications of NF1.© 2021. The Author(s).</p

Incidence of Sudden Cardiac Death and Life-Threatening Arrhythmias in Clinically Manifest Cardiac Sarcoidosis With and Without Current Indications for an Implantable Cardioverter Defibrillator

Background: Cardiac sarcoidosis (CS) predisposes to sudden cardiac death (SCD). Guidelines for implantable cardioverter defibrillators (ICDs) in CS have been issued by the Heart Rhythm Society in 2014 and the American College of Cardiology/American Heart Association/Heart Rhythm Society consortium in 2017. How well they discriminate high from low risk remains unknown. Methods: We analyzed the data of 398 patients with CS detected in Finland from 1988 through 2017. All had clinical cardiac manifestations. Histological diagnosis was myocardial in 193 patients (definite CS) and extracardiac in 205 (probable CS). Patients with and without Class I or IIa ICD indications at presentation were identified, and subsequent occurrences of SCD (fatal or aborted) and sustained ventricular tachycardia were recorded, as were ICD indications emerging first on follow-up. Results: Over a median of 4.8 years, 41 patients (10.3%) had fatal (n=8) or aborted (n=33) SCD, and 98 (24.6%) experienced SCD or sustained ventricular tachycardia as the first event. By the Heart Rhythm Society guideline, Class I or IIa ICD indications were present in 339 patients (85%) and absent in 59 (15%), of whom 264 (78%) and 30 (51%), respectively, received an ICD. Cumulative 5-year incidence of SCD was 10.7% (95% CI, 7.4%-15.4%) in patients with ICD indications versus 4.8% (95% CI, 1.2%-19.1%) in those without (chi(2)=1.834, P=0.176). The corresponding rates of SCD were 13.8% (95% CI, 9.1%-21.0%) versus 6.3% (95% CI, 0.7%-54.0%; chi(2)=0.814, P=0.367) in definite CS and 7.6% (95% CI, 3.8%-15.1%) versus 3.3% (95% CI, 0.5%-22.9%; chi(2)=0.680, P=0.410) in probable CS. In multivariable regression analysis, SCD was predicted by definite histological diagnosis (P=0.033) but not by Class I or IIa ICD indications (P=0.210). In patients without ICD indications at presentation, 5-year incidence of SCD, sustained ventricular tachycardia, and emerging Class I or IIa indications was 53% (95% CI, 40%-71%). By the American College of Cardiology/American Heart Association/Heart Rhythm Society guideline, all patients with complete data (n=245) had Class I or IIa indications for ICD implantation. Conclusions: Current ICD guidelines fail to distinguish a truly low-risk group of patients with clinically manifest CS, the 5-year risk of SCD approaching 5% despite absent ICD indications. Further research is needed on prognostic factors, including the role of diagnostic histology. Meanwhile, all patients with CS presenting with clinical cardiac manifestations should be considered for an ICD implantation.Peer reviewe