luke, syke, vtt - hevosenlanta ja sen käsittelymenetelmät

© Luonnonvarakeskus© Luonnonvarakeskus

Sari Luostarinen, erikoistutkijaMarkku Saastamoinen, erikoistutkija• Luonnonvarakeskus Luke

Juha Grönroos, erikoistutkija• Suomen ympäristökeskus SYKE

Matti Nieminen, johtava tutkija• Teknologian tutkimuskeskus VTT

Hevosenlannan hyötykäyttö -seminaari14.1.2016, Säätytalo, Helsinki

Hevosenlanta ja sen käsittelymenetelmät

© Luonnonvarakeskus

Hevosenlanta Suomessa

2 14.1.2016Hevosenlantaseminaari, Säätytalo, Helsinki

• Suomessa muodostui noin1,0 miljoonaa kuutiometriä hevosenlantaa vuonna 2014

• Suurimmat hevos- ja myös lantatihentymät ovat pääkaupunkiseudulla sekä Turun, Tampereen, Lahden, Jyväskylän, Kuopion, Vaasan ja Oulun seuduilla

Lantatyyppi Hevoset Ponit

Laidunlanta 217 000 25 000

Kuivikelanta 602 000 69 000

Kuivikepohjalanta 93 000 11 000

Yhteensä 912 000 105 000


Kuivike tärkeässä asemassa

• Kuivikkeen osuus lannassa merkittävä• Kuivikkeen tyyppi ja käyttömäärä vaihtelevat

paljon• Kuivike vaikuttaa lannan määrään ja laatuun

olennaisesti– Turve soveltuu hyvin lannan peltokäyttöön ja

osin biologisille prosessoinneille, sitoo nestettä ja typpeä

– Olki käytössä pääasiassa maatilatalleilla, soveltuu hyvin lannan peltokäyttöön ja biologisille prosessoinneille

– Puupohjaisia pidetty huonona peltokäytössä, eivät sovellu lannan biologisiin prosessointeihin, mutta suositeltavia lannan polttoon ja muihin termisiin prosessointeihin


Kuivike Osuus tallien käytöstä (%)

Turve 42

Puupohjaiset 36

Olki 13

Seokset 3,9

Olkipelletti 3,6

Muut 1,2

Luke & SYKE: Lantakysely 2014


Hevosenlanta: määrä ja laatukeskimäärin per eläin

Eläin/Määrä Hevonen PoniLanta (t/v)

Kuiva-aine (%)

Org.aine (%)

Typpi (kg/t)

Fosfori (kg/t)

Kalium (kg/t)


ESITETÄÄN SEMINAARISSA


Keskimääräinen hevosenlannan käsittely Suomessa

• Talleille tehdyn lannankäsittelykyselyn perusteella (Luke & SYKE) vuonna 2014 pääosa talleista (% vastanneista)

– keräsi lannan päivittäin (75) ja käsin (81)– varastoi lannan lantaloissa (85) antaen lannan ”palaa” spontaanisti (78) – levitti omaan peltoon (72) pääasiassa sängelle tai lopetettavalle nurmelle

• Erityisesti maatilatallien ja pienempien tallien ratkaisu• Kasan (auman) kääntö tehostaa kompostoitumista• Pääosa lannan orgaanisesta aineesta ja fosforista kiertoon,

”palaminen” vähentää lantamäärää• ”Palaminen” hukkaa merkittävän osan lannan typestä

ammoniakkipäästöinä



Keskitetty ja/tai tilakohtainen kompostointi

• Tallikohtaisesti esim. rumpukompostorit tai tuubit– Lannan ilmastaminen joko kääntyvällä rummulla tai puhaltamalla ilmaa

muoviin käärittyyn lantaan• Erit. taajama- ja ammattitallien lannat keskitettyyn kompostointiin

– Pääasiassa yhteiskompostointi muiden eloperäisten massojen kanssa • Stabiili lannoitetuote, erilaisia käyttömahdollisuuksia• Typenhukka, jollei haihtuvaa typpeä voida ottaa talteen



Hevosenlannan kompostointi

• Orgaanisen aineen mikrobiologinen hajoaminen hapellisissa olosuhteissa lopputuotteenaan humuspitoinen maanparannusaine (tai muu lannoitevalmiste tai multa)

• Olosuhteiden hallinta olennaista– Lämpötila, happi, kosteus, C:N-suhde, pH

• Kuivikevalinnalla merkitystä– Puupohjaiset kompostoituvat hyvin hitaasti– Turve ja olki soveltuvimmat

• Hygienisoituminen mahdollista • Typen hallinta haastavaa > ympäristövaikutukset

– Auma- ja tuubikompostoinnissa hukataan merkittävä osuus– Laitoksissa mahdollisuus ottaa talteen



Hevosenlannan käyttö biokaasulaitoksissa

• Yksi hevosenlannan energiakäytön mahdollisuus– Biokaasun metaani on monipuolinen energianlähde– Toistaiseksi hevosenlantaa ei ohjaudu biokaasulaitoksiin

• Metaanintuottopotentiaali (BMP) riippuvainen kuivikevalinnasta– Olki soveltuvin, BMP 160-210 m3CH4/tVS (vastaa naudanlantaa)

– Turve ja puupohjaiset eivät hajoa; BMP 100 m3CH4/tVS• ”Laimentavat” lantaa ja kasvattavat vaadittua reaktoritilavuutta

• Hevosenlanta käsiteltävissä sellaisenaan (kuivaprosessit) tai lietemäisten massojen kanssa (märkäprosessit)

– Yhteiskäsittely muiden massojen kanssa voi tehostaa hajoamista ja lisätä energiantuottoa

• Lannan typestä suurempi osuus liukoisena– Lannoitearvo nousee, mutta varastoitava ja hyödynnettävä oikein

päästöjen estämiseksi


TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY

Hevosen lannan hyötykäyttö - Termiset konversiotekniikat

Gascooler

Filter

Fuelfeeding

Gasburner

CoalburnersBed material/

Ca-basedadditive

Sorbent

1003.05.23 10

Termiset konversiotekniikat Termiset konversiotekniikat => energian tuottaminen termisillä tekniikoilla

Poltto Happea riittävästi läsnä hapettamaan käytännössä kaiken orgaanisen

materiaalin => tuotteena lämpöä (voidaan tuottaa höyryä => sähköä) Kaasutus

Happea läsnä rajoitetusti => Tuotteena palava kaasu (polttoaine) Osa polttoaineesta poltetaan, jotta voidaan ylläpitää prosessilämpötila Tavoitteena mahdollisimman täydellinen orgaanisen aineksen konversio

palaviksi kaasumaisiksi komponenteiksi Pyrolyysi

Happea ei läsnä Lämpö tuodaan prosessiin epäsuorasti Tuotteina palavaa kaasua, kondensoituvia höyryjä (nestettä) sekä jäännöskoksia

1103.05.23 11

Hevosen lannan keskeisimmät ominaisuudet termisten prosessien kannalta Kosteus

Vaikuttaa lämpöarvoon eli lannasta saatavan energian määrään Rinnakkaispoltossa yhdessä jonkin muun polttoaineen kanssa

voidaan polttaa jopa lietteitä Käytännössä energiaa tuotettaessa kosteuden tulee olla 30…50 %

Tehollinen (alempi) lämpöarvo Tuhkan koostumus

Alkalimetallit (natrium, kalium) laskevat tuhkan sulamispistettä ja aiheuttavat kerrostumia

Olki voi sisältää merkittävästi kaliumia Kloori

Korroosio Riski dioksiinien ja furaanien muodostumiselle poltossa

1203.05.23 12

Poltto

Poltto ainoana polttoaineena tai rinnakkaispoltto pääpolttoaineen (hake, jne.) kanssa

Rinnakkaispoltossa rajoitettuja määriä hankaliakin polttoaineita voidaan polttaa kohtuullisen helposti ilman teknisiä ongelmia

Poltossa happea käytettävissä ylimäärin Tavoitteena täydellinen palaminen Korkea kosteus haitallinen tehokkaalle poltolle

Palamislämpötila korkea (riippuu käytetystä teknologiasta; arina, leijupoltto)

Korkeassa lämpötilassa tuhka voi sulaa =>kerrostumat pinnoilla, leijupedin agglomeroituminen/sintraantuminen

Polttoaineen sisältämän typen konversio oksideiksi Ravinteet rikastuvat tuhkaan (hapettuvat poltossa)

1303.05.23 13

Kaasutus Kiinteästä polttoaineesta tuotetaan kaasumaista polttoainetta Tarvittava lämpö tuotetaan polttamalla osa polttoaineesta kaasutusreaktorissa

(happea rajoitetusti läsnä; 20…30 % polton vaatimasta hapesta) Tuotettu kaasu voidaan puhdistaa

Hiukkaset : sykloni, suodatus (raskasmetallit ja alkalimetallit poistuvat esim. suodattamalla)

Typpiyhdisteet (pääosin ammoniakkia); katalyyttinen hajotus tai pesemällä kaasu (pesuritekniikalla mahdollista ottaa typpi talteen ammoniakkina)

Kloori; sitoutuu helposti alkalimetalleihin => suodatus tai pesurilla Tervat; voidaan polttaa kuumana, mutta kaasun jäähtyessä kondensoituvat

pinnoille aiheuttaen putkien tukkeutumista Tervat voidaan poistaa pesurilla tai hajottamalla tervat katalyyttisesti

Lannan sisältämät ravinteet tuhkassa => ravinteiden talteenotto Ravinteet eivät hapetu yhtä voimakkaasti kuin poltossa

1403.05.23 14

Nopeapyrolyysi

Happea ei läsnä reaktorissa Vaadittava lämpö tuodaan epäsuorasti esim. reaktorin seinämän

läpi tai kuuman hiekan avulla Päätuotteena kondensoituvia höyryjä (nestettä), sivutuotteina

kaasua sekä jäännöskoksia Tuotteet (kaasu, pyrolyysineste ja jäännöskoksi) palavia Lannan sisältämät tuhkakomponentit pääosin koksissa Koksin käyttö maanparannusaineena ?

1503.05.23 15

Termisten konversiotekniikoiden soveltuvuus hevosen lannan käsittelyyn (1/2 ) Pienessä mittakaavassa verraten haasteellista toteuttaa

kustannustehokkaasti hyvällä hyötysuhteella ja samalla pitäen savukaasupäästöt alhaisina

Rinnakkaispoltto tai -kaasutus keskisuuressa tai suuressa mittakaavassa

Teknisesti suhteellisen helposti toteutettavissa ilman teknisiä tai päästöongelmia

Vaatii kohtuullisen suuren kokoluokan Lannan ravinteet sekoittuvat pääpolttoaineen tuhkan kanssa Lannan sisältämä typpi muodostaa poltossa typenoksideja (lannan

ammoniakki menetetään)

1603.05.23 16

Termisten konversiotekniikoiden soveltuvuus hevosen lannan käsittelyyn (2/2) Kaasutus (pyrolyysi) ja kaasun puhdistus ennen kaasun

hyödyntämistä mahdollistaa sekä energian että ravinteiden tehokkaan talteenoton (tekniikka soveltuu myös mm. kananlannalle ja kuivatulle yhdyskuntalietteelle)

Mahdollista toteuttaa myös rinnakkaiskaasutuksena esim. hakkeen kanssa

Kaasun puhdistus lisää kustannuksia, mutta mahdollistaa samalla ravinteiden talteenoton

Toteutettavissa muutaman megawatin kokoluokassa Vaatii vielä kehitystyötä

1703.05.23 17

Kehityskohteita Hevosen lannan käsittelyn regulaatioiden määrittely

Parhaiten soveltuvat teknologiat riippuvat merkittävästi regulaatioista Lannan rinnakkaispoltto keskisuuressa tai suuressa kokoluokassa

(pisimmälle kehitetty) Lannan osuuden nostaminen rinnakkaispoltossa Ravinteiden talteenotto tuhkista Pienessä kokoluokassa energiatehokkuus ja savukaasujen puhdistus

Lannan kaasutus pienessä/keskisuuressa kokoluokassa Ammoniakin talteenotto kaasusta => jatkojalostus lannoitteeksi keskitetysti Kaasun puhdistus Ravinteiden talteenotto

Lannan pyrolyysi pienessä ja keskisuuressa kokoluokassa Tuotteena saatavan pyrolyysinesteen ominaisuudet ja käyttökohteet Jäännöskoksin hyödynnettävyys esim. maanparannusaineena


Tulevaisuudessa

• Jos lainsäädäntöä muutetaan siten, että pienpoltto muuttuisi edullisemmaksi, tai lanta ohjautuisi nykyistä enemmän suuremman mittakaavan voimalaitoksiin, joka tapauksessa vain osa lannasta päätyy termiseen käsittelyyn

• Tarvitaan myös muita käsittelymenetelmiä, kuten suora peltokäyttö, kompostointi ja biokaasuprosessi

• Voimalaitoskäyttö perustelluinta hevostihentymissä, jossa tallit ja asutus lähekkäin

• Lähtökohtana oltava ravinteiden ja orgaanisen aineen kierto


luke, syke, vtt - hevosenlanta ja sen käsittelymenetelmät

Environment