Maatalous energian kuluttajasta energian tuottajaksi? 

29.11.2021/Text: Kari Koppelmäki

Kari Koppelmäki

Ruoan ja energiantuotannon järkevällä yhdistämisellä voitaisiin tuottaa tulevaisuudessa enemmän energiaa mitä maatalous kuluttaa ilman kilpailua ruoantuotannon kanssa. Maatalouden sivuvirrat, kuten lanta ja satotähteet, tarjoavat merkittävän potentiaalin tuottaa uusitutuvaa energiaa maatiloilla. Biokaasulaitoksia onkin viime vuosina rakennettu yhä enenemissä määrin maatilojen yhteyteen ja kiinnostus maatalousbiomassojen hyödyntämiseen yleisestikin on kasvussa. Lannan lisäksi, erityisesti kasvinviljelyvaltaisilla, erilaiset kesantonurmet (mm. viherlannoitusnurmet) tarjoavat merkittävän tällä hetkellä alihyödynnetyn energialähteen.


Ruoan- ja energiantuotannon järkevä yhdistäminen

Väitöstutkimuksessani olen selvittänyt biokaasuntuotannon yhdistämistä ruoantuotantoon ja sen vaikutuksia ravinnekiertoihin maatila- ja alueellisessa mittakaavassa. Mallina ruoan- ja energiantuotannon yhdistämiselle on toiminut Hyvinkään Palopurolla pilotoitu agroekologinen symbioosi (AES), jossa biokaasua tuotetaan viljelykierrossa viljeltävistä viherlannoitusnurmista yhdessä lannan kanssa. Palopuron AES:ssa energiaa tuotetaan enemmän kuin kulutetaan. Hyödyntämällä viherlannoitusnurmien biologista typensidontaa, tuotetaan runsaasti energiaa sisältävää syötettä biokaasuntuotantoon, mutta samalla myös tehostetaan ravinteiden kierrätystä.


Nurmibiomassassa suuri potentiaali

Maatalouden nurmibiomassa, jota ei tällä hetkellä korjata rehuksi, tarjoaa suuren energiantuotantopotentiaalin Suomessa. Koko Suomessa korjuukelpoista alaa on arvioitu olevan yli 200 000 hehtaaria. Voitaisiinko tätä alaa hyödyntämällä tehostaa ravinteiden kierrätystä ilman ulkopuolisten tuotantopanosten lisäämistä ja mitä muita vaikutuksia sillä olisi ruoantuotantoon? Parhaillaan arvioitavana olevassa artikkelissa tutkittiin biokaasuntuotannon yhdistämistä ruoantuotantoon alueellisessa mittakaavassa Etelä-Suomen kasvinviljelyvaltaisella alueella eri skenaarioiden avulla. Yhdessä skenaariossa energiaa tuotettiin ainoastaan kesantonurmista ja nykyisten kotieläinten lannasta. Toisessa skenaariossa 20 prosenttia pelloista oli muutettu typpeä ilmastoa sitoviksi apilanurmiksi, jotka käytettiin kesantojen ja lannan kanssa energiantuotantoon. Kolmannessa skenaariossa maitokarjan määrää lisättiin alueella niin, että apilanurmet käytettiin ensin rehuna ja vasta lanta käytettiin biokaasuntuotantoon. Jokaisessa skenaariossa ravinteet palautettiin takaisin peltoon energiantuotannon jälkeen mädätysjäännöksen muodossa. Vaikutuksia verrattiin alueen nykyiseen tuotantoon. Tulosten mukana ruoan- ja energiantuotannon järkevällä yhdistämisellä voidaan tuottaa ruokaa ja energiaa ja samanaikaisesti ilman kilpailua peltoalasta, parantaa ravinneomavaraisuutta ja vähentää hävikkejä ympäristöön. Lisäämällä nurmia viljelykiertoon lisätään myös hiilisyötettä maaperään.


Biokaasuntuotannon haasteet

Maatalouden biomassat tarjoavat merkittävän energiantuotantopotentiaalin ja viisaalla toteuttamisella saavutetaan myös muita ympäristöhyötyjä. Haasteena on kuitenkin tuotannon mittakaava, koska syötteet ovat hajallaan ympäri maata. Syötteiden kuljettaminen pitkiä matkoja ei ole taloudellisesti mielekästä ja ravinteiden kierrätyksen tehokas toteutuminen on helpompaa pienessä mittakaavassa. Maatalouden biomassojen hyödyntämiseen tarvitaankin toimintamalleja, jossa otetaan huomioon paikallinen ravinteidenkierto ja ruoantuotanto.

 

Kari Koppelmäki sai Tekniikan edistämissäätiön Gasumin rahaston osavuosiapurahan vuonna 2019. Koppelmäki on tohtorikoulutettavana Helsingin yliopistossa. 

Uusimmat artikkelit

Parempia kaupunkeja 3D-mittausmenetelmien ja peliteknologian avulla

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 18.1.2022

Parempia kaupunkeja 3D-mittausmenetelmien ja peliteknologian avulla Väitöskirjatyössäni tutkin 3D-mittausmenetelmien ja peliteknologian hyödyntämistä mittatarkkojen ja fotorealististen kaupunkimallisovellusten kehittämisessä. Työssä kehitettävä teknologioiden yhteiskäyttö lisää 3D-mittauksen hyödynnettävyyttä sekä parantaa peliteknologiaan pohjautuvan sovelluskehityksen tehokkuutta todelliseen maailmaan perustuvissa kohteissa. Samalla syntyy myös uudentyyppisiä hyötysovellusprototyyppejä, joilla edistetään kaupunkiympäristöihin liittyvien muutosten ja ilmiöiden ymmärtämistä, päätöksentekoa, suunnittelutyötä sekä kaupunkiympäristön eri sidosryhmien, kuten kaupunkiorganisaatioiden, … Jatka artikkeliin Parempia kaupunkeja 3D-mittausmenetelmien ja peliteknologian avulla

Harmoninen resonanssi – muuttuvan sähköverkon nouseva haaste

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 13.12.2021

Harmoninen resonanssi – muuttuvan sähköverkon nouseva haaste  Ilmastonmuutos kuuluu vuosituhannen suurimpiin globaaleihin haasteisiin, jonka ratkaisut riippuvat ensisijaisesti puhtaiden energianlähteiden käyttöönotosta. Puhtaista energiamuodoista erityisesti tuuli- ja aurinkovoima ovat osoittaneet huomattavaa potentiaalia. Näiden energiamuotojen sähköverkkoon liittämiseen kuitenkin liittyy teknisiä haasteita, sillä tuuli- ja aurinkosähkö edellyttävät monimutkaisempaa tehonmuokkausta verkkorajapinnassa verrattuna perinteisiin energiamuotoihin. Tämä tehonmuokkaus toteutetaan yleensä tehoelektronisella laitteella, … Jatka artikkeliin Harmoninen resonanssi – muuttuvan sähköverkon nouseva haaste

Opinnot Kuninkaallisessa teknillisessä korkeakoulussa

Kirjoittajalta Tekniikan edistämissäätiö / 8.12.2021

Opinnot Kuninkaallisessa teknillisessä korkeakoulussa Lähdin opiskelemaan Ruotsiin maisteriohjelmaani. Ohjelma on siitä erikoinen, että opinnot on jaettu kahden yliopiston välille. KTH vetää ohjelmaa, mutta mukana on 4 muuta pohjoismaista yliopistoa, siksi ohjelman nimi on Nordic 5 Tech Polymer Technology. Ohjelmassa on neljä pääainetta, joista valitaan yksi. Tämä päättää mikä yliopisto on vastuussa maisterityöstä ja rajaa yliopistoja, … Jatka artikkeliin Opinnot Kuninkaallisessa teknillisessä korkeakoulussa