MAAKIERTO KP
Hidasliukoisen N/P-rikkaan maanparannusaineen valmistaminen hyödyntäen maa-alkaliaktivoitua tuhkaa sekä teollisuuden ja biotalouden sivuvirtoja Keski-Pohjanmaan alueella
Toimiala: Kemia ja biotalous
Projektin kesto: 01.01.2020 – 30.6.2023
Toiminta-alue: Keski-Pohjanmaa
Rahoittajat: Euroopan aluekehitysrahasto
Keski-Pohjanmaan liitto
Projektipäällikkö: Leena Favén
MAAKIERTO KP -hankkeen tavoitteena on lisätä materiaalitehokkuutta Keski-Pohjanmaan alueella lisäämällä polttolaitosten sekä teollisuuden sivuvirtoina syntyvien materiaalivirtojen hyötykäyttöä ja samalla vastata lannoituksesta ja maanparannuksesta aiheutuviin ravinnepäästöihin.
Hankkeessa tutkitaan biopolttolaitoksen leijupetiin lisättävän dolomiittikalkin hyödyllisyyttä polttoprosessille ja lisäksi hyödynnetään prosessissa syntynyttä kalsium- ja magnesiumrikasta tuhkaa lannoitteena sekä lannoitekomponenttina. Tuhkan hyötykäytön lisäksi hankkeessa tutkitaan nykyisin usein läjitykseen päätyvien teollisuuden sivuvirtoina syntyvien epäorgaanisten sivuvirtojen potentiaalia suo- ja metsämaiden maanparannuksessa sekä lannoitekomponenttina. Lannoitekomponenttikokeissa kalsium- ja magnesiumrikkaan voimalaitostuhkan tai teollisuuden epäorgaanisen sivuvirran avulla sidotaan ravinteet typpi- ja/tai fosforipitoisista sivu/jätevirroista seostamalla ne hidasliukoiseksi maanparannusaineeksi. Tämän seurauksena pystytään vähentämään mm. maatalouden aiheuttamia ravinnehuuhtoumia sekä kierrätettyä epäorgaanisten sivuvirtojen sisältämät ravinteet.
Teollisia sivuvirtoja voidaan hyödyntää esim. turvetuotannosta vapautuneiden turvemaiden maanparannuksessa ja lannoituksessa. Edistämällä puubiomassan kasvua turpeennostosta poistetuilla turvemailla, tai muilla ns. marginaalimailla, voidaan lisätä hiilen sitoutumista kasvavaan biomassaan ja maaperään sekä vähentää eroosiota ja ravinteiden huuhtoutumista. Metsittämällä marginaalimaita voidaan nopeuttaa biomassan tuotantoa, lisätä hiilen sidontaa ja samalla edistää kiertotaloutta, kun tuhkaa ja muita kierrätyspohjaisia kasvualustoja ja lannoitteita voidaan käyttää taloudellisesti kannattavalla tavalla lannoitteena.
MAAKIERTO KP -hankkeen tuloksena syntyy ainakin yksi kierto- tai jätepohjainen maanparannusaine, jonka soveltuvuus turve- ja kivennäismaametsien lannoitteeksi on selvitetty viljelykokeiden avulla. Tämän lisäksi hankkeen tavoitteena on uusien liiketoimintamahdollisuuksien avautuminen uusille tai jo olemassa oleville yrityksille ja lannoituksen aiheuttamien ravinnepäästöjen väheneminen.
Hanke on keskeinen osa Keski-Pohjanmaan älykkään erikoistumisen kärkeä.
Tavoitteet
Hankkeen tavoitteina on:
- todistaa leijupetikattilaan lisättävän dolomiitin hyödyt kattilan toimivuuteen ja polttoprosessiin sekä syntyvän tuhkan hyötykäyttön lisääntymiseen.
- vähentää metsätalouden ravinnehuuhtoumia hidasliukoisen typpi- ja fosforilannoitteen avulla. Nykyäänkin lannoitteina käytettävistä typpi- ja fosforirikkaista biotalouden sivuvirroista muokataan vähemmän vesistöjä kuormittavia sitomalla niiden ravinteet hidasliukoiseen muotoon seostamalla joko maa-alkaliaktivoidun tuhkan tai teollisen epäorgaanisen sivuvirran avulla. Tämä vähentää lannoituksen aiheuttamia ravinnehuuhtoumia, ja lisäksi mahdollistaa epäorgaanisten sivuvirtojen ravinteiden kierrättämisen maanparannuksen tarpeisiin.
- tutkia tuhkan sekä teollisuuden epäorgaanisten sivuvirtojen hyödyntämistä ns. marginaalimaiden maanparannuksessa, sekä metsityksessä.
Tavoitteena on myös uusien liiketoimintamahdollisuuksien avautuminen uusille tai jo olemassa oleville yrityksille.
Täältä löydät 6.6. Kaustisella järjestetyn loppuseminaarin esitykset.
Hankkeen toteutuksen aikana Centria-ammattikorkeakoulun laboratoriotiloissa on analysoitu ja valmistettu hakkeessa toteutetuissa kasvatuskokeissa käytettyjä maanparannusaineita. Luonnonvarakeskus suoritti kasvatuskokeet ruukkukokeina kasvihuoneolosuhteissa sekä maastokokeina turvepohjaisissa maannoksissa. Maanparannusaineiden valmistuksessa hyödynnettiin erilaisia maatalouden ja teollisuuden sivuvirtoja. Kasvihuonekokeiden perusteella maanparannusaineet soveltuvat metsitykseen, ja niitä voitaisiin hyödyntää myös muissa kohteissa.
Kesäkuu 2023 – Teknistaloudellinen selvitys tuhkan hyötykäytöstä lannoitteena
Hankkeessa tehtyjen koeajojen perusteella on pystytty arvioimaan, kuinka paljon dolomiittikalkkia tarvitaan, jotta voimalaitoksissa muodostuva tuhka voidaan hyödyntää pelto- tai metsälannoitteena. Dolomiittikalkin syötöllä saadaan tuhkan haitta-ainepitoisuudet laskemaan raja-arvojen alapuolelle, jolloin tuhka voidaan hyötykäyttää.
Tässä raportissa selvitetään kustannuksia, joita dolomiittikalkin syöttämisestä väistämättä syntyy. Raportissa tutustaan myös lakeihin ja asetuksiin, joiden noudattaminen on edellytys tuhkan hyötykäytön aloittamiselle. Selvityksessä havaitaan, että suurimmat tekijät kannattavuuteen ovat laitoskoko ja laiteinvestoinnit.
TP2: Voimalaitoskokeet
Työpaketin tarkoituksena on tutkia dolomitiin hyödyt biopolttoaineiden polttoprosessiin ja syntyvän tuhkan hyötykäyttömahdollisuuksiin.
Maaliskuu 2020 – Voimalaitoskokeet Toholammin Energialla
Koeajojen tarkoituksena oli tutkia dolomiitin vaikutusta metsätähde-puupuru seoksen poltossa syntyviin savukaasuihin, sekä dolomiitin hajoamistuotteiden päätymistä lento- ja pohjatuhkaan.
Kokeissa todettiin sekä lento- että pohjatuhkan raskasmetallipitoisuuksien pienentyneen koeajojen aikana. Syntyneen lentotuhkan raskasmetallipitoisuudet olivat alle metsälannoiterajojen ja kadmiumia lukuunottamatta myös alle peltolannoiterajojen. Lisäksi tuhkassa oli runsaasti kalsiumia sekä magnesiumia, jotka lisäävät tuhkan potentiaalia lannoitekäytössä.
Koeajoissa muodostuneen lentotuhkan saostusominaisuuksia tutkittiin työpaketissa 3.
Lokakuu 2021 – Voimalaitoskokeet Savonia-ammattikorkeakoulun energiatutkimuskeskuksessa
Koeajojen tarkoituksena oli tutkia dolomiittikalkin ja kalsiitin vaikutusta kuusipohjaisen metsätähdehakkeen poltossa syntyviin savukaasuihin, sekä dolomiittikalkin ja kalsiitin hajoamistuotteiden päätymistä lento- ja pohjatuhkaan. Näiden lisäksi koeajoissa tutkittiin eri teräsmateriaalien korrodoitumista kattilan olosuhteissa. Kokeissa todettiin sekä lento- että pohjatuhkan raskasmetallipitoisuuksien pienentyneen koeajojen aikana. Koeajo, jossa petihiekkamassasta neljäsosa korvattiin dolomiittikalkilla, havaittiin lentotuhkan raskasmetallipitoisuuksien laskevan alle metsä- ja peltolannoiterajojen. Lisäksi tuhkassa oli runsaasti kalsiumia sekä magnesiumia, jotka lisäävät tuhkan potentiaalia lannoitekäytössä. Korroosiokokeissa havaittiin runsaan dolomiittikalkin määrän vähentävän oksidikerroksen muodostumista teräsmateriaalien pintaan.
TP3: Maanparannusaineen valmistaminen
Työpaketin tarkoituksena on hyödyntää voimalaitostuhkan ja muiden teollisuuden sivuvirtojen ravinteet valmistamalla niistä maanparannusaineita. Sivuvirtojen avulla pyritään saostamaan biokaasulaitoksen mädätysjäännöksen typpi ja fosfori hidasliukoisempaan muotoon. Hidasliukoisten maanparannusaineiden käytöllä pyritään pienentämään metsätalouden aiheuttamaa vesistöjen ravinnekuormitusta sekä parantamaan turvemaiden puuston kasvua.
Syyskuu 2020 – Voimalaitoskokeissa valmistetun MAA-tuhkan potentiaali metsälannoitteena
Syyskuun aikana hankkeessa on valmistettu pilot-mittakaavassa MAA-tuhkasta ja mädätysjäännöksestä maanparannusainetta Luonnovarakeskuksen kasvihuonekokeisiin. Näissä kokeissa tutkitaan valmistetun maanparannusaineen lannoiteominaisuuksia käytännön ruukkukokeissa kahdelle eri puulajille.
Kasvihuonekokeita varten rakeistettiin myös MAA-tuhkaa metsälannoitukseen sopivaan raekokoon Rakeistus Oy:ssä.
TP4: Lannoitteiden soveltuvuuden testaus
Tarkoituksena on testata työpaketeissa 2 ja 3 valmistettujen maanparannusaineiden, niiden valmistuksessa käytettyjen sivuvirtojen ja muiden teollisten sivuvirtojen soveltuvuutta turve- ja kivennäismaametsien lannoitteeksi.
Lokakuu 2020 Kasvihuonekokeet
Työpaketeissa 2 ja 3 tuotettujen maanparannusaineiden kasvihuonekokeet on aloitettu. Kokeissa tarkastellaan lannoitevalmistelisäyksen vaikutusta eri puulajien (mänty ja hieskoivu) biomassan tuotokseen turve- ja kivennäismaakasvualustoilla ruukkukasvatuksessa. Kasvatuskokeet jatkuvat vuoden loppuun saakka.
Hanketta rahoittavat: EAKR, Keski-Pohjanmaan liitto, Kosek, Energiateollisuuden ympäristöpooli, Alholmens Kraft, Epse, SMA Mineral, Tetra Chemicals, Keliber
Lue lisää epäorgaanisesta kemiasta
Kiertotaloutta ja kemiaa-tapahtuma Nivalassa ja Sievissä
Kemia ja biotaloustiimi esittelee toimintaansa ja palveluitaan 14.5.
Asiantuntijaesittely
Centria TKI:n Kemia ja biotalous -tiimissä työskentelevä Tatu Hiltunen on valmistunut prosessitekniikan diplomi-insinööriksi Oulun yliopistolta vuonna 2018. − Opinnoissani erikoistuin biotuotteisiin ja bioprosessitekniikkaan. Tähänastisella työurallani …
Kokkola Material Week
Kansainvälinen kemianteollisuuden, biotalouden ja akkuteknologian vuosittainen tapahtumaviikko Kokkola Material Week järjestetään jälleen 20 – 23.11.2023 Kokkolan kaupungintalolla. Koko viikko, Industry Meeting Pointia lukuun ottamatta, on …
Sivuvirroista ratkaisuja ravinnepulaan?
Keski-Pohjanmaalla kartoitetaan kierrätyslannoitteiden raaka-aineeksi soveltuvat teolliset sivuvirrat.
Maatalouden ja teollisuuden sivuvirrat hyötykäyttöön
HABITUS – ja Maakierto KP -hankkeiden järjestämä seminaari sivuvirtojen hyödyntämisestä
Prosessit kuntoon ja sivuvirrat hyötykäyttöön!
Centria TKI kemia ja biotalous -tiimi lähtee tien päälle, ja esittelee palveluitaan Kokkolan Port Towerissa 17.5.