Pyrolyysituotteet lietelannan ravinnearvon turvaajina (PYSTI)
Toteuttajat: Luonnonvarakeskus ja ProAgria Keskusten Liitto
Vastuuhenkilö: Riikka Keskinen, Luonnonvarakeskus
Rahoitus: 210 000 € (Raki2)
Toteutusaikataulu: 10/2018-11/2020
Tiivistelmä: Kotieläinlannan varastointiin ja levitykseen liittyy suuri lannan lannoitearvoa heikentävä ja ympäristö- ja terveyshaittoja aiheuttava kaasumaisen ammoniakkipäästön (NH3) riski. Luonnonvarakeskuksen (Luke) ja ProAgria Keskusten Liiton toimesta vuosina 2018–2020 toteutetun PYSTI-hankkeen tavoitteena oli selvittää pyrolyysituotteiden käyttömahdollisuuksia lietelannan typpisisällön säilyttämisessä ja muun lannoite- ja maanparannusarvon lisäämisessä ja näin edistää lannan kestävää käyttöä sekä bio- ja kiertotaloutta. Pyrolyysiprosessissa muodostuvalla vesipitoisella, heikkoja orgaanisia happoja sisältävällä pyrolyysinesteellä on nähty potentiaalia väkevän rikkihapon korvaajana lietelannan happokäsittelyssä. Happokäsittely perustuu typen kaasumaisen ammoniakkimuodon ja nestefaasissa pysyvän ammoniummuodon tasapainoon, joka happamassa ympäristössä siirtyy ammoniumin puolelle. Pyrolyysiprosessin kiinteä hiilijae on puolestaan ominaisuuksiltaan lupaava, mutta vielä tutkimaton vaihtoehto estämään ammoniakkiemissiota lietesäiliön kelluvana katemateriaalina. Hankkeessa tuotettiin yhteistyössä viranomaisten kanssa selvitys lainsäädännöllisistä edellytyksistä käyttää pyrolyysituotteita lietelannan käsittelyssä. Työn kokeellisessa osiossa havaittiin, että väkevimpienkin pyrolyysinesteiden tarvittava käyttömäärä lietteen pH:n laskemiseksi tasolle 5,5 oli yli kymmenkertainen väkevään rikkihappoon verrattuna. Testititrausten tuloksista tuotettiin regressiomalli tarvittavan pyrolyysinesteen käyttömäärän laskemiseen nesteen happovahvuuden sekä lietteen pH:n ja kuiva-ainepitoisuuden avulla. Pyrolyysineste osoittautui kaasumaisen ammoniakkihävikin estämisessä rikkihapon veroiseksi, leikaten jopa 99 % päästöistä. Lietteen pintalevityksessä happokäsittelyllä voitiin estää jopa yli 30 kg/ha suuruinen typpihävikki ja rikkihappokäsittelyssä kasvuston käyttöön jääneellä typellä saatiin myös merkitsevä sadonlisä. Pyrolyysinesteiden sisältämillä orgaanisilla yhdisteillä havaittiin olevan lyhytaikaisia fytotoksisia vaikutuksia, minkä vuoksi varoaika lietteen levityksestä kontaktiin kasvin kanssa saatetaan tarvita. Lisäksi pyrolyysinesteen sisältämien yhdisteiden hajoaminen näytti aiheuttavan typen immobilisoitumista maassa ja siten heikentävän lietteen typen välitöntä käyttökelpoisuutta. Positiivisina havaintoina pyrolyysinestelisäys karkotti kärpäsiä lietevanoista ja vähensi lietteen ominaishajua sekä paransi työturvallisuutta väkevän rikkihapon käsittelyyn verrattuna. Laboratoriokokeiden mukaan lietesäiliön biohiilikatteella voitiin pienentää varastoinninaikainen ammoniakkihävikki puoleen kattamattoman säiliön hävikistä. Testattujen biohiilien kelluvuus oli hyvä ja ne leikkasivat typen hävikkiä lecasorakatteen veroisesti. Hankkeen välittömänä lopputulemana ei voida vielä suositella pyrolyysituotteiden käyttöönottoa tilatasolla, sillä pyrolyysinesteiden orgaanisten yhdisteiden mahdollisista negatiivisista vaikutuksista kasvuun ja maan typen dynamiikkaan sekä hiilikatteen kellumisvoimasta tilamittakaavassa avosäiliössä ja hiilikatetun lietteen levityksen teknisestä toteutettavuudesta tarvitaan vielä lisätietoa. Hanke loi hyvän pohjan aihepiirin jatkotutkimuksille uuden biotaloutta ja kierrätysravinteiden hyötykäyttöä edistävän arvoketjun luomiseksi.
Hankkeen tuotokset:
- Loppuraportti: Hagner, M., Räty, M., Nikama, J., Rasa, K., Keskinen, R. Peltonen, S. 2020. Pyrolyysituotteet lietelannan ravinnearvon turvaajina – PYSTI. Luonnonvarakeskus, 10.12.2020.
- Hagner, M., Sarvi, M., Rasa, K., Keskinen, R. 2019. Kasviperäiset pyrolyysituotteet lietelannan ravinnearvon turvaajina (PYSTI) – lainsäädäntöselvitys. Luonnonvarakeskus, 10.6.2019.
- Hagner, M., Räty, M., Nikama, J., Rasa, K., Peltonen, S., Vepsäläinen, J., Keskinen, R. 2021. Slow pyrolysis liquid in reducing NH3 emissions from cattle slurry — Impacts on plant growth and soil organisms. Science of the Total Environment 784: 147139.