Typpi, fosfori ja kalium, ovat välttämättömiä ravinteita kaikelle turvatulle ruuantuotannolle ja elämiselle. Ihmistoiminnan seurauksena kuitenkin varsinkin typpeä ja fosforia on saatettu ravinnekiertoon liikaa, mikä näkyy tuotantoketjujen ravinnevuotojen vuoksi ravinnepäästöinä ja erilaisina ympäristövaikutuksina. Päästöjen lisäksi resurssien rajallisuus rasittaa ravinnetaloutta: fosforivarannot ovat hupenemassa ja reaktiivisen typen valmistaminen ilmakehästä kuluttaa runsaasti fossiilisia polttoaineita.
Jotta edellä oleviin ongelmiin voidaan puuttua yksittäisten tuotanto- ja kulutusketjujen hallinnan kautta, on ravinnevirtoja pystyttävä mittaamaan ja arvottamaan. Tässä työssä esitellään menetelmä ravinnejalanjäljen laskemiseksi. Ravinnejalanjäljellä pyritään mittaamaan erilaisten tuotanto- ja kulutusketjujen ravinteiden käytön tehokkuutta. Sillä tarkastellaan, kuinka paljon ketju ottaa käyttöön ravinnetta, ja kuinka paljon käyttöönotetusta ravinnemäärästä saadaan hyötykäyttöön, joko tarkasteltavaan tuotteeseen tai sivutuotteeseen tai muihin ravinteiden hyödyntävään hyödykkeeseen. Samalla tunnistetaan myös ketjun vuotokohdat: hukatut ravinteet voivat olla ravinnehaihtumia tai -huuhtoutumia, tai ravinteita, jotka päätyvät pitkäaikaiseen varastointiin tai jätteenä muuhun kuin ravinnehyötykäyttöön. Näiden luokitusten avulla lasketaan ravinnejalanjälki tarkasteltua toiminnallista yksikköä kohden: ”Tuotetta varten otetaan käyttöön x kg ravinnetta (typpeä tai fosforia), josta hyödynnettiin tuotteessa y % ja kaikki hyötykäyttö huomioon ottaen z %.”Tässä työssä ravinnejalanjäljen laskeminen demonstroidaan kaurahiutaleelle ja kaurapuurolle tehdyn laskelman kautta. Raportissa on ohjeistettu ravinnejalanjäljen laskenta kussakin elinkaaren vaiheessa alkaen alkutuotannon panostuotannosta ja päättyen jätehuoltoon.
Laskelman tulokset osoittavat, että kaurahiutaleketju ottaa käyttöön elinkaarensa aikana 42 kg typpeä ja 7 kg fosforia. Typestä 55 % hyödynnettiin päätuotteessa, siis kaurahiutaleissa, ja kokonaisuudessaan, sivutuotteet huomioon ottaen, typen hyötykäyttöaste oli 71 %. Fosforista 55 % hyödynnettiin päätuotteessa ja kokonaisuudessaan fosforin hyötykäyttöaste oli 99 %. Selkeästi heikoimmat typen ja fosforin hyötykäyttöasteet (alle 50 %) ovat jäteveden käsittelyssä ja elintarvikejätteen käsittelyssä. Laskennan tuloksien perusteella voidaan sanoa, että eniten kehitettävää olisi erityisesti jätehuollossa.
Ravinnejalanjälki tarjoaa yksinkertaisessa ja vertailukelpoisessa muodossa tietoa ravinneresurssien kulutuksesta ja käytön tehokkuudesta. Siltä osin se on rinnasteinen vesijalanjäljen kanssa vaikkakaan ei ole ravinteiden suhteellista saatavuutta samalla tapaa huomioon kuin vesijalanjälki. Tehdyn laskelman perusteella voidaan todeta ravinnejalanjäljen osoittavan potentiaalia käyttökelpoisena menetelmänä kestävyyden ympäristöllisen dimension tarkasteluun muiden LCA -pohjaisten menetelmien kuten ilmastonmuutos- ja rehevöitymispotentiaalin arvioinnin rinnalla. Ravinnejalanjäljen, hiilijalanjäljen, rehevöittämispotentiaalin sekä lisäksi biodiversiteetin muutosta kuvaavan potentiaalin ja ekotoksisen jalanjäljen arviointi antaisi yhdistettyinä tuotevirran ja tuotteiden ekologisesta kestävyydestä jo nykyistä paljon paremman kokonaiskuvan.
Ravinnejalanjälkeä voidaan soveltaa elintarvikkeiden tuotantotehokkuuden tarkasteluun, mikä on järkevää lannoite- ja ruuantuotannon vastatessa suurimmasta osasta ravinnevirroista, mutta myös se soveltuu myös muihin bioenergian ja biomateriaalien tuotantoketjujen tarkasteluun ja kehittämiseen.ABSTRACT
Nitrogen, phosphorus and potassium are necessary nutrients for all secure food production and all life. However, as a result of human activity, excessive amounts of nitrogen and phosphorus in particular have been introduced into the nutrient cycle, which, due to nutrient leakage from production chains, manifests itself in the form of nutrient emissions and different environmental impacts. In addition to emissions, the nutrient economy is burdened by the limited amount of resources available: the phosphorus resources are dwindling, and the manufacture of reactive nitrogen from theatmosphere requires large amounts of fossil fuels.
To be able to tackle the problems described above through management of individual production and consumption chains, it must be possible to quantify and evaluate nutrient flows. This study presents a method for calculating the nutrient footprint. The aim with using the nutrient footprint is to measure the efficiency of utilisation of nutrients in various production and consumption chains. It is used for examining how much nutrients each chain takes in, and how much of this intake of nutrients is utilised, either in the product under study or its by-product, or some other commodity making use of nutrients. At the same time, the leakage points along the chain are also identified: the nutrients can be lost through evaporation or leaching, or they may end up in long-term storage, or as waste without nutrient recovery. On the basis of these classifications, the nutrient footprint per functional unit under study is calculated: “For the product, a total of x kg of the nutrient (nitrogen or phosphorus) is taken to use, of which y% was utilised in the product, the total utilisation rate amounting to z% with all practical uses considered.”
In this study, the calculation of the nutrient footprint is demonstrated by means of a calculation made for oatmeal and porridge. The report includes instructions for calculating the nutrient footprint in each phase of the life cycle, beginning from input production in primary production and ending with waste management.
The results of the calculation show that, during its life cycle, the oatmeal chain takes in 42 kg of nitrogen and 7 kg of phosphorus. 55% of the nitrogen was utilised in the main product, or oatmeal and, with the by-products considered, the total utilisation rate of nitrogen amounted to 71%. 55% of the phosphorus was utilised in the main product, and the total utilisation rate of phosphorus was 99%. Clearly the weakest utilisation rates of nitrogen and phosphorus (less than 50%) are achieved in sewage disposal and food waste treatment. On the basis of the results of this calculation, it could be stated that waste management is the sector with the most room for improvement. The nutrient footprint offers information on the consumption and efficiency of utilisation of nutrient resources in a simple and comparable form. In that sense, it is comparable with the water footprint, even though it does not take account of the relative access to nutrients in the same manner as the water footprint. On the basis of the calculation made, it can be concluded that the nutrient footprint would seem to be a usable method for examining the environmental dimension of sustainability alongside other LCA-based methods, such as the assessment of the climate change potential and eutrophication potential. In addition, we would be able to obtain a much clearer overall image of the ecological sustainability of the product flows and the products if the assessments of the nutrient footprint, the carbon footprint, and the eutrophication potential, as well as the ecotoxicity footprint and the potential describing the biodiversity change were combined.
The nutrient footprint can be applied to the study of the production efficiency of food products, which is rational since feed and food production is responsible for the main part of nutrient flows, but it is also suited for the examination and development of other production chains for bioenergy and biomaterials.201
