biokaasureaktori

Miten biokaasulaitos vähentää maatilan ja lannan levityksen hajuja?

Haju on ilmassa olevien kemiallisten yhdisteiden aistimista. Kun hajua tuottavien yhdisteiden pitoisuus ylittää niin sanotun hajukynnyksen, niin ihminen aistiin hajun. Kullekin kemialliselle yhdisteelle on ominaisensa haju, joka voi olla miellyttävä tai epämiellyttävä. Hajuhaittoja aiheuttavat aineet ovat pääasiassa haihtuva orgaanisia yhdisteitä (VOC), rikkiyhdisteitä ja typpiyhdisteitä. Näitä kaikkia vapautuu orgaanisten aineiden hajotessa. 

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet ovat luonnollinen osa luonnon kiertokulkua eikä orgaanisten aineiden hajoamista tapahdu ilman haihtuvien yhdisteiden, kuten rasvahappojen muodostumista. Kompostoinnissa ja luonnossa tapahtuvassa hajoamisessa orgaanisia yhdisteitä vapautuu ilmaan. Biokaasulaitoksissa VOC:eja ei vapaudu ilmaan kahdesta eri syystä: VOC:it, kuten esimerkiksi rasvahapot ovat biokaasun tuotannon yksi välivaihe ja seuraavan vaiheen mikrobit käyttävät ne ravintonaan tuottaessaan metaania. Riittävällä viipymällä mädätysjäännös ei siis juuri haise, koska kaikki helposti hajoava orgaaninen aines on jo hajonnut, jolloin uusia rasvahappoja ei voi enää muodostua. Toisaalta mädätysjäännösaltaisiin ei myöskään päädy ”valmiina” rasvahappoa, koska ne on kulutettu biokaasureaktorissa. Biokaasureaktorin sisällä voi vapautua vähäisiä määriä rasvahappoja, mutta ne eivät päädy ulkoilmaan, koska raakakaasu käsitellään aktiivihiilellä ja edelleen poltetaan energiaksi. Poltettaessa rasvahapoista muodostuu hajutonta hiilidioksidia ja vettä.   

Hajua aiheuttavia rikkiyhdisteitä ovat rikkivety ja orgaaniset rikkiyhdisteet, kuten dimetyylisulfidi ja metyylimerkaptaanit. Orgaanisten rikkiyhdisteiden määrä vähenee biokaasureaktorissa, koska metaania tuottavat mikrobit käyttävät niitäkin ravintonaan. Rikkivety taas muutetaan pienellä hapen lisäyksellä alkuainerikiksi tai sulfaatiksi. Alkuainerikki ja sulfaatti eivät ole haihtuvia yhdisteitä, jolloin ne eivät voi myöskään haista.

Ammoniakki on merkittävin hajuja aiheuttava typpiyhdiste. Ammoniumtypen määrä lisääntyy biokaasuprosessissa, mutta koska lämmitetty biokaasureaktori on suljettu, sitä ei pääse vapautumaan laitoksella. Ammoniakin hajukynnys on kuitenkin selvästi korkeampi kuin esimerkiksi rasvahappojen tai rikin yhdisteiden, joten ammoniakin määrän lisääntymien ei vielä nosta mädätysjäännöksen hajua raakalannan tasolle. Ammoniakin haihtumista kannattaakin pyrkiä välttämään ensisijaisesti typpihäviöiden estämisenä. Ammoniakin haihduta vähenee esimerkiksi sijoituslevityksellä.

Maatilan biokaasulaitokset vähentävät hajuja siis kahdessa eri paikassa. Tilalla hajut vähenevät, koska lietelanta pumpataan käytännössä suoraan biokaasureaktoriin. Siten suurin osa hajuja muodostavista yhdisteistä muutetaan biokaasuksi ennen kuin yhdisteet ovat ehtineet haihtua ilmaan. Kun ylijäämä- ja pilaantuneet rehut syötetään säännöllisesti biokaasureaktoriin, niin niiden hajoaminen ei ole ehtinyt käynnistyä voimakkaasti, jolloin tilakeskuksen hajujen määrä vähenee edelleen. Mädätysjäännösaltaiden ja mädätysjäännöksen kuivajaevarastoiden hajut ovat taas liete- ja kuivalantaloiden hajuja alhaisemmat. Tilakeskusten hajujen vähentymisellä voi olla vaikutusta esimerkiksi ympäristöluvitukseen ja toki myös työskentelymukavuuteen.

Yleisen ympäristöoikeudellisen tulkinnan mukaan lannan peltolevityksen hajut kuuluvat pääsääntöisesti niin sanotun sietämisvelvollisuuden piiriin. Levitykset pienemmät hajut vähentävät kuitenkin kesälomalaisten mahdollista ärsytystä ja voivat tuoda yksittäisiä peltoja takaisin levityksen piiriin.   

Lisää hajuista voi lukea esimerkiksi Hämeen ammattikorkeakoulun ja Jyväskylän yliopiston julkaisuista: 

Kymäläinen M. ja Pakarinen O. (toim.) 2015. BIOKAASUTEKNOLOGIA Raaka-aineet, prosessointi ja lopputuotteiden hyödyntäminen. HAMKin e-julkaisuja 36/2015 https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/104180/HAMK_Biokaasun_tuotanto_2015_ekirja.pdf 

Lehtinen J. 2012 Odorous Volatile Organic Compounds in Waste and Wastewater Management. JYVÄSKYLÄ STUDIES IN BIOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL SCIENCE 252 https://jyx.jyu.fi/bitstream/handle/123456789/40931/978-951-39-4931-0_2012.pdf


Lue lisää Demecan biokaasulaitoksesta! 

Lue lisää
By Demeca Oy, ago

Maatilan biokaasulaitokset vähentävät peltojen rikkakasvipainetta

Rikkakasvit haittaavat maanviljelyä muun muassa kilpailemalla viljelykasvien kanssa sekä heikentämällä rehun laatua. Tieteellisesti tehdyt tutkimukset osoittavat maatilakohtaisten biokaasulaitosten vähentävän peltojen rikkakasvipainetta.

Luken edeltäjän MTT:n ja Jyväskylän yliopiston tutkijat tutkivat hukkakauran (Avena fatua) siementen itävyyden laskua kolmen kuutiometrin pilot-luokan biokaasureaktorissa. Reaktorin ymppinä käytettiin lehmän lantaa ja säilörehua mädättäneen biokaasulaitoksen käsittelyjäännöstä. Reaktorin syötteenä oli purukuivitettu hevosenlanta. Reaktorin lämpötila oli 38 ± 2 °C. Käsittelemättömien hukkakauran siementen itävyys oli 12 vuorokauden idätyskokeessa 39 %. 29 vuorokautta biokaasureaktorissa olleiden siementen itävyys oli 0 % 20 vuorokauden idätyskokeen aikana.  

Tanskassa on tutkittu hukkakauran (Avena fatua), rikkasinapin (Sinapsis arvensis), kanadanpiiskun (Solidago canadensis), rapsin (Brassica napus), kiertotatarin (Fallopia convolvulus), rikkakeltalemmikin (Amzinckia micrantha) ja jauhosavikan (Chenopodium album) itävyyttä. Mesofiilisissä 37 °C biokaasureaktoreissa suurin osa siemenistä menetti itävyyden seitsemän vuorokauden aikana ja yhdentoista vuorokauden kuluttua kaikkien siementen itävyys oli laskenut nollaan.

Aivan kaikilla kasveilla itävyys ei kuitenkaan laske täysin nollaan. Jyväskylän yliopiston ja Mustankorkea Oy:n tutkimuksessa pyrittiin saamaan selville vahvakuoristen vieraslajien leviämisen riskiä biokaasulaitosten kautta. Tutkittavina kasveina olivat niin sanottu maantievarsilupiini eli komealupiini (Lupinus polyphyllus Lindley) ja amerikkalainen kaupallinen kirjolupiini (Lupinus polyphyllus x Regalis). Ennen biokaasureaktoriin syöttämistä komealupiinin siementen itävyys oli noin 45 %. Siementen oltua kymmenen vuorokautta laboratoriokoon mesofiilisessa 37 °C biokaasureaktorissa, niiden itävyys oli laskenut noin kahteen prosenttiin ja kolmessakymmenessä vuorokaudessa itävyys laski noin prosenttiin. Kaupallisella kirjolupiinilla alkuperäinen itävyys oli alhaisempi, mutta myös sillä itävyyden lasku oli voimakasta. Tutkimuksessa tuhoutuneiksi siemeniksi tulkittiin ne siemenet, jotka mätänivät tai homehtuivat idätyskokeen aikana. Komealupiinilla 30 vuorokauden jälkeen tuhoutuneita siemeniä oli 95 %. Kokeessa horroksessa oleviksi siemeniksi tulkittiin sellaiset siemenet, mitkä eivät itäneet mutta eivät myöskään ulkoisesti tuhoutuneet kolmen kuukauden idätyskokeen aikana. Todennäköisesti merkittävä osa horroksessa oleviksi luokitelluista siemenistä oli menettänyt itävyyden.    

Kuva lupiinien siementen itävyydestä ennen ja jälkeen mesofiilisen biokaasulaitoskäsittelyn. Muokattu julkaisusta Hassani, M.; Vallius, E.; Rasi, S.; Sormunen, K. Risk of Invasive Lupinus polyphyllus Seed Survival in Biomass Treatment Processes. Diversity 2021, 13, 264. https://doi.org/10.3390/d13060264

Tutkimuksissa siementen itävyyden laskun katsottiin johtuvan lämmön ja kosteuden sekä kemiallisten ja mikrobiologisten tekijöiden yhteisvaikutuksesta. Vastaavan lämpöisessä vedessä säilyttäminen ei laskenut siementen itävyyttä samalla tehokkuudella.

Rikkakasvien, kuten juolavehnän, juurten palasten tuhoutumisesta biokaasureaktorissa ei ole yleisiä tutkimuksia. On kuitenkin perusteltua olettaa, että koska juuret ovat siemeniä pehmeämpiä, niin juuret menettävät kasvukyvyn biokaasureaktorissa.

Kokonaisuutena tutkimuksiin perustuen voidaan siis sanoa, että biokaasureaktori tuhoaa lähes kaikki lantojen, rehujen ja kuivikkeiden mukana pelloille päätyvät rikkakasvien siemenet. Vaikka jäljelle jääkin maaperässä oleva siemen- ja juuripankki, tuulilevitteiset siemenet sekä koneiden mukana siirtyvät rikkakasvit, niin biokaasulaitos auttaa rikkakasvien haitallisen vaikutusten torjunnassa ja varsinkin estää siemenlevitteisten kasvien siirtymistä pelloilta toisille.  

Suomessa tehdyt julkaisut voi lukea osoitteista https://doi.org/10.3390/d13060264 ja osoitteesta https://www.smts.fi/MTP_julkaisu_2014/Posterit/104Tampio_ym_Hevosenlanta_tuottaa_biokaasua.pdf

By Demeca Oy, ago