Start-up of semi-continously operated and completely stirred dry fermentation pilot-scale biogas reactor

In the year 2008, MTT Agrifood Research Finland built a pilot scale biogas reactor of 4.5 cubic meters situated in Sotkamo research station. The aim is to develop a completely stirred and semi-continuously operated biogas reactor that handles solid biomass

Ravinnekierto maatilalla biokaasuprosessin avulla

201

Biokaasulaitoksen hankinta ja tarjouspyyntö

Tämän raportin tavoitteena on tuoda esimerkkien avulla esille biokaasulaitoksen hankinnassa ja tarjouspyynnössä huomioitavia asioita. Ennen laitoksen hankintaa tulee suunnitella huolellisesti kustannukset ja rahoitus, resurssit ja asiantuntemus, omistussuhteet, laitoksen koko, syötteet, reaktorityyppi, energian käyttökohteet, mädätysjäännöksen hyödyntäminen, huollot, logistiikka, luvitus, vakuutukset sekä projektin dokumentointi. Kannattavuuden edellytyksenä on usein tarpeeksi suuri laitoskoko. Saksassa v. 2011 sähköteholtaan 100 kWel sähköä ja lämpöä yhteistuottavan eli CHP-biokaasulaitoksen investointihinta on keskimäärin 4 000 €/kWel ja 1 100 kWel laitoksen 2 600 €/kWel. Sama mittakaavaetu pätee myös kaasun hyödyntämislaitteiden tehokohtaisiin investointihintoihin ja käyttökustannuksiin. Laitoksen kannattavuuden kannalta oleellista on myös käyttökustannusten hallinta. Weak point -analyysin avulla voidaan selvittää laitoksen elinkaaren heikot kohdat. Erityistä huomiota kannattaa kiinnittää biokaasun hyödyntämislaitteisiin (CHP-yksikkö, lämpökattila, liikennebiokaasun jalostuslaitteisto). Esimerkiksi saksalaisissa CHP-biokaasulaitoksissa 46 % prosessihäiriöistä aiheuttaa CHP-yksikkö. Raportissa on esitetty kolme erityyppistä tarjouspyyntöä, joissa kilpailutuksen perusteena ovat: 1. Halvin hinta, jossa vähimmäisvaatimukset täyttävistä tarjouksista valitaan edullisin 2. Edullisimmat kustannukset (elinkaarikustannukset) 3. Paras hinta-laatusuhde, jossa hinnan lisäksi perusteena Halvimpaan hintaan perustuvassa tarjouspyynnössä voi olla kannattavaa esittää suhteellisen tarkat vähimmäisvaatimukset, jotta tarjoukset olisivat vertailukelpoisia. Kaikissa tarjouspyynnöissä kannattaa ottaa kilpailutukseen mukaan myös huoltosopimuksen hinta sellaisille laitteille, joiden takuu edellyttää huoltosopimusta sertifioidun huoltajan kanssa (CHP-yksikkö, jalostuslaitteisto).201

Turvepellot pohjoisen maatalouden elinehto

Lehtiartikkeli (rinnakkaistallennusluvan asianumero: 2531/12 05 01 02/2020)Ratu-hankkeessa haastateltiin 19 viljelijää Keski- ja Pohjois-Pohjanmaalla sekä Kainuussa. Haastattelun yhteenvedossa kerrotaan viljelijöiden ajatuksia turvemaista, niiden ilmastovaikutuksista ja ilmastoviisaasta viljelystä.202

Opas kierrätyslannoitevalmisteiden tuottajille

Tässä oppaassa käsitellään kierrätyslannoitevalmisteiden tuotantoa lähtien raaka-aineista ja prosessointitekniikoista aina toimintaa ohjaavaan lainsäädäntöön ja tuotteiden markkinointiin asti. Oppaan tavoitteena on ohjata kierrätyslannoitteiden tuottajat löytämään toiminnassa tarvittava tieto oikeista paikoista. Oppaan teemat pohjautuvat vuonna 2017 kierrätyslannoitevalmisteiden tuottajille suunnattuun kyselyyn ja siitä esille nousseisiin kipupisteisiin. Kyselyyn osallistui 26 jätteitä ja sivuvirtoja käsittelevää laitosta, joista noin puolet käsitteli yli 20 000 tonnia jätettä vuodessa. Laitosten pääprosessit olivat mädätys ja kompostointi esikäsittelyineen. Tuotteita jatkojalostetaan monenlaisilla menetelmillä, jotka kehittyvät jatkuvasti. Oppaassa esitellään kolmen laitoksen toiminta esimerkkeinä erityyppisistä konsepteista. Lanta on ravinteiden kierrätyksen kannalta keskeinen biomassa, joka käsittää noin 80 % kaikista Suomessa muodostuvista ravinnerikkaista biomassoista. Lannan sisältämä fosfori riittäisi koko maan peltojen lannoitukseen, mutta se on jakautunut epätasaisesti maan eri osiin. Sekä lannan että muiden biomassojen prosessointi ja ravinteiden erotus helpottavat ravinteiden käytettävyyttä ja logistiikkaa. Kierrätyslannoitevalmisteet määritellään useimmiten maanparannusaineiksi. Niiden runsaan ravinnesisällön vuoksi levitysmäärät voivat kuitenkin lannoitevalmisteesta riippuen jäädä pieniksi ja maanparannusvaikutus suhteellisen vähäiseksi. Lannoitevalmisteet ovatkin ennen kaikkea fosforilannoitteita. Kierrätyslannoitevalmisteet sopivat myös luomutuotantoon, jos ne täyttävät luomulainsäädännön vaatimukset. Lannoitevalmisteiden tuotantoa ohjataan sekä EU-tasoisella että kansallisella lainsäädännöllä, jotka antavat kierrätyslannoitevalmisteille minimivaatimukset. Ne turvaavat lannoitevalmisteiden ja elintarvikkeiden laadun ja edistävät kierrätysravinteiden käyttöä. Vaatimukset tulee täyttää myös haettaessa laitoshyväksyntää, mahdollista ympäristölupaa ja levitettäessä valmistetta käyttökohteeseen. Valmisteiden sisältämille raskasmetalleille ja taudinaiheuttajille on määritetty lainsäädännössä raja-arvot. Raskasmetallien pitoisuus on esimerkiksi jätevesilietteissä pienentynyt merkittävästi, mutta viime vuosina huomiota on kiinnitetty yhä enemmän sekä biomassojen että lannoitevalmisteiden sisältämiin lääkeaineisiin ja muihin orgaanisiin haitta-aineisiin, kuten mikromuoveihin. EU:n lannoitevalmistelainsäädäntö on uudistumassa vuosina 2018–2020, ja Suomessa lannoitevalmisteille suunnitellaan parhaillaan laatujärjestelmää osana valtakunnallista jätesuunnitelmaa. Kierrätyslannoitevalmisteet jaetaan lannoitevalmistetyyppeihin ja tyyppinimiin, joihin valmisteet luokitellaan koostumuksen ja valmistustavan mukaan. Lannoitevalmisteiden koostumuksesta ja muista lainsäädännön vaatimusten täyttymisestä toimija vastaa itse osana omavalvontaa. Kyselyyn vastanneet toimijat pitivät lainsäädäntöä ja valvontaa enimmäkseen tarpeellisina ja viranomaisyhteistyötä hyvänä. Toisaalta osan mielestä omavalvonta on melko työlästä ja lainsäädäntö vaikeaselkoista. Kyselyyn vastanneet toimijat hankkivat alan tietoa useista eri lähteistä, mutta lisää mahdollisuuksia erityisesti työn ohessa tapahtuvaan koulutukseen toivottiin. Oppaan tekijät kiittävät kaikkia toimijoille suunnattuun kyselyyn osallistuneita sekä tätä raporttia kommentoineita tahoja.201

Kuivamädätysbiokaasureaktorin toiminnan käynnistys

Biokaasu on kaasuseos, jota syntyy mikrobien hajottaessa orgaanista ainetta hapettomissa olosuhteissa. Biokaasu koostuu metaanista (noin 55 %) ja hiilidioksidista sekä pienistä määristä muita kaasuja. Metaani on puhtaasti palavaa uusiutuvaa energiaa. Sitä voidaan hyödyntää lämpönä, sähkönä tai liikenteen polttoaineena. Prosessin käsittelyjäännöksenä saadaan lisäksi lähes hajutonta lannoitetta. Suomessa maatilareaktorit käsittelevät lietelantaa sekä lisäsyötteinä muun muassa peltobiomassaa.Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kokeilla kuivikelannan ja muun kiinteän materiaalin soveltuvuutta biokaasuntuotantoon. Kokeet tehtiin MTT Sotkamon puolijatkuvatoimisella ja täyssekoitteisella kuivamädätyslaitteistolla. Reaktorin tilavuus 4,5 m3 ja nestetilavuus noin 3 m3.Reaktorin syötteinä käytettiin turpeella sekä oljella ja/tai ruokohelvellä kuivitettua lantaa ja hy-gienisoitua kalanperkuujätettä. Reaktorin lämpötila oli kokeiden ajan noin 35 ºC. Tutkimus käynnistettiin ilman ymppiä kuuden viikon panoskokeella, jossa oli syötteenä kuivalanta. Tämän jälkeen reaktoria syötettiin päivittäin 3 – 4 kuukautta kestävissä koejaksoissa. Syötteinä oli ensimmäisessä jaksossa kuivalanta (1 kg VS/m3d). Samoin toisessa jaksossa syötettiin kuivalantaa, mutta kuormitus kaksinkertaistettiin (2 kg VS/m3 d). Viimeisessä jaksossa syötteenä oli kuivalannan ja hygienisoidun lohenperkuujätteen seos, jossa kolmannes orgaanisesta kuiva-aineesta oli peräisin kalajätteestä (kokonaissyöttö 1,8 kg VS/m3 d).Metaanintuotto oli selvästi paras kalajätettä sisältäneellä syöteseoksella (250 m3/t VS) ja alhai-sin pienellä kuivalantasyötöllä (127 m3/t VS). Tuorepainoa kohti metaanintuotot olivat 55 m3/t FM ja 23 m3/t FM. Alhaisella syötöllä hydraulinen viipymäaika oli huomattavan pitkä, 170 päivää. Vuoden kuluessa metaanipitoisuus nousi 55,5 %:sta 56,9 %:iin. Samoin käsittelyjäännöksen pH kohosi 7,31:stä 7,69:ään. Tulokset rohkaisevat jatkamaan kokeita kalanperkuujätteellä. Sen hyötykäyttö on myös kalankasvatusyrittäjien intresseissä.Pilottilaitteisto osoittautui sekoitinta lukuun ottamatta toimivaksi ja tarkoitustaan vastaavaksi. Telakuljetin ei sekoittanut reaktorin sisältöä täydellisesti. Joitain teknisiä ratkaisuja, kuten syötteen ja rejektin siirtoa ruuvikuljettimilla voi suositella myös suuremman mittakaavan laitteistoihin

Näin toimii kehittämishanke Case: Peltoenergia Kainuussa -hanke

Kehittämishanke on yksi keino viedä tutkimustietoa suoraan sitä hyödyntäville viljelijöille.Peltoenergia Kainuussa -hankkeen tarkoituksena on ollut edistää ruokohelven ja muun peltoenergiantuotantoa Kainuun alueella. Tiloja on aktivoitu tiedottamalla peltoenergian ja uuden viljelykasvintuotantomahdollisuuksista. Hanke toteutettiin vuosina 2004─2007.Hankkeen aikana järjestettiin pelto- ja bioenergiaan liittyviä koulutustilaisuuksia, info-päiviä,pellonpiennarpäiviä ja opintoretkiä. Peltoenergiasta kiinnostuneille viljelijöille annettiin tietoapäätöksenteon tueksi heidän miettiessään oman tilansa tuotantomahdollisuuksia.Tilaisuuksiin osallistui yhteensä yli 120 viljelijää. Tämä on noin 12 % Kainuun viljelijöistä.Kouluttajina toimivat sekä alan toimijat maakunnassa että kauempaa tulleet asiantuntijat. Erityinenhuomio kiinnitettiin ruokohelven viljelyn haasteellisiin kohtiin kuten perustamiseen, rikkakasvientorjuntaan ja korjuuseen. Tällöin viljelijä välttyy tekemästä tiedon puutteesta aiheutuvia virheitäuuden viljelykasvin tuotannossa.Ruokohelven viljelylle laadittiin hankkeessa kannattavuuslaskelmamalli, jota viljelijät voivatsoveltaa tilalleen. Viljelijöille pyrittiin antamaan kuva myös ruokohelven polttoainekäytöstä.Paikallisen konepajan kanssa kehitettiin yhteistyössä paalimurskain, jolla voidaan silputa pyöröpaalitesimerkiksi turvesuolla. Urakoitsijoiden yhteystiedot ja taksat koottiin listalle viljelijöitä varten.Urakoitsijat kutsuttiin myös korjuuta käsittelevään koulutukseen.Hankkeen aikana aloitettiin ruokohelven viljely yksityistiloilla Kainuussa. Ensimmäisetviljelijät kylvivät ruokohelpeä keväällä 2005. Nämä yrittäjät korjasivat satoa keväällä 2007. Vuonna2007 viljelysopimuksia oli tehty 22. Viljelypinta-ala oli yhteensä 268 hehtaaria.Peltoenergian merkitys Kainuun voima- ja polttolaitoksilla on kokonaisuuden kannaltamarginaalinen. Sillä on suurempi merkitys tilakohtaisesti uutena tuotantovaihtoehtona. Maakunnanpohjoisesta sijainnista johtuen etanoli ja biodiesel eivät ole Kainuussa varteenotettavia peltoenergianmuotoja. Ruokohelpi puolestaan kasvaa Kainuussa yhtä hyvin kuin Etelä-Suomessa. Energiapajullaolisi voimalaitoksissa suuri käyttöpotentiaali, mutta sitä ei Kainuussa viljellä lainkaan.Hankkeen edetessä tiloilla heräsi kiinnostus biokaasun tuotantoon. Pellolta voi saada energiaamyös mädättämällä biomassaa reaktorissa. Osa koulutuspäivistä, opintoretkistä ja neuvonnastakäsitteli biokaasun tuotannon mahdollisuuksia maatiloilla