Missä toiminnoissa peltobiomassaa syntyy?
Päätuotannon sadolla tarkoitetaan Biomassa-atlaksen yhteydessä kasvinviljelyn päätuotetta, kuten viljoilla jyväsato, perunalla mukulasato, rehunurmilla korjattavan kasvuston määrä ja öljykasveilla siemensato. Päätuotannon sato voidaan käyttää eri tarkoituksiin kuten ruuan, rehun tai bioenergian tuotantoon.
Viljojen ja öljykasvien siemensadon sivutuotteena syntyy olkea ja varsibiomassaa. Niiden määrää voidaan arvioida kasveittain päätuotannon satomäärien perusteella. Peruna- ja juurikasveista satona hyödynnetään mukulat ja juuri, mutta naatit jäävät hyödyntämättä. Ekosysteemipalveluista, kuten viherkesannoista ja luonnonhoitonurmista, muodostunut biomassa on hyödynnettävissä suojavyöhykkeiden nurmikasvuston tapaan.
Tyypilliset hyödyntämistavat
Nurmea viljellään karjan rehuksi. Rehuntuotannon lisäksi nurmikasveja on viherlannoitusnurmina, viherkesantopelloilla, luonnonhoitopelloilla ja suojavyöhykkeillä. Luonnonhoitopelloilla ja viherkesannoissa nurmea käytetään ekosysteemipalveluiden tuottamiseen ja peltomaan pitämiseksi viljelykelpoisena. Niiden biomassasatoa ei juurikaan hyödynnetä. Laidunnurmilla sato hyödynnetään laiduntamalla. Energianurmien sato on tarkoitettu bioenergiakäyttöön korjattavaksi.
Valtaosa oljesta silputaan nykyisin peltoon. Leikkuupuimurin säädöillä voidaan valita silputaanko olki peltoon vai jätetäänkö se puinnissa pitkäksi jolloin se voidaan korjata talteen. Olkea käytetään jossain määrin kotieläinten kuivikkeena ja karkearehuna sekä katemateriaalina puutarhatuotannossa. Pieniä määriä olkia käytetään myös energiantuotannossa. Myös siemennurmien puintijäte silputaan useimmiten peltoon.
Vihannesten, juuresten ja sokerijuurikkaan viljelyn sivutuotteena syntyy naatteja, jotka tavallisesti käytetään eläinten rehuksi tai kynnetään peltoon maanparannusaineeksi.
Mahdollisia uusia käyttökohteita
Erilaisia nurmibiomassoja voidaan hyödyntää biokaasuntuotantoon esimerkiksi lisänä pääasiassa lantaa syötteenä käyttävässä märkämädätystekniikassa. Kuivamädätystekniikat ovat kehittymässä, ja ne tarjoavat uusia mahdollisuuksia erilaisten nurmimassojen hyödyntämiseen. Etenkin kuivaheinää ja keväällä korjattua energiaheinää (ruokohelpeä) voidaan käyttää energian tuotantoon polttamalla seoksena mm. turpeen kanssa. Polton kannalta on parasta käyttää keväällä korjattua heinämassaa, jossa kivennäispitoisuus on alempi kuin kesällä korjatussa sadossa.
Ruokohelpi soveltuisi myös kuidun tuotantoon.
Nautatilat mitoittavat rehunurmen viljelyalansa usein hieman yläkanttiin, jotta heikkonakin satovuotena nurmirehua saadaan riittävästi. Hyvinä satovuosina nurmea voitaisiin tuottaa yli karjan tarpeen, jolloin osa nurmisadosta olisi käytettävissä muihin tarkoituksiin kuin rehuksi, esimerkiksi biokaasuksi. Hyvinä vuosina nurmien loppukesän satopotentiaalia ei hyödynnetä täysimääräisesti, jos jo ensimmäisestä niitosta on saatu riittävän suuri sato. Lisäksi pääosa ylivuotisesta nurmirehusadosta jää hyödyntämättä.
Viherlannoitusnurmilla muodostunut biomassa käytetään lannoitukseen ao. pellolla, mutta osa biomassasadosta voitaisiin hyödyntää esimerkiksi biokaasun tuotantoon. Biokaasuksi hyödyntäminen on toistaiseksi kuitenkin vähäistä. Viljelijät ovat kiinnostuneita nurmen viljelystä myös siksi, että se parantaa maan rakennetta ja hiilipitoisuutta.
Naatit ovat vesipitoisia, ja niiden määrä biomassojen kokonaisuudessa on vähäinen, mutta paikallisesti niiden määrällä voi olla merkitystä esimerkiksi biojalostamon lisäsyötteenä. Naatteja olisi mahdollisuus hyödyntää mm. biokaasuntuotannossa.
Biojalostamojen mahdolliset erikoistuotteet kuten nurmibiomassoista eritettävät valkuaisrehujakeet ovat herättäneet suurta mielenkiintoa ja alan tutkimustoiminta on vilkasta.
Peltobiomassan ominaisuuksia
Peltobiomassojen pääsadon ominaisuudet ovat moninaiset ja samankin kasvin ominaisuuksia on jalostettu eri käyttötarkoituksiin sopivaksi. Yleispiirteenä peltobiomassojen sivutuotteissa on alhainen tilavuuspaino, joka lisää kuljetuskustannuksia niiden energiantuotantopotentiaaliin nähden.
Nurmibiomassoilla on suuri vesipitoisuus. Biomassa on säilöttävä säilörehun tavoin tai kuivattava. Keväällä korjattu ruokohelpi sopii polttoon. Sen kuiva-ainepitoisuus on suuri ja klooripitoisuus alimmillaan. Kuivaamattomat nurmibiomassat sopivat niin märkä- kuin kuivamädättämöissä käytettäviksi etenkin osasyötteinä. Nurmimassoissa on typpeä ja fosforia, jotka jäävät biokaasutuksen jälkeen mädätysjäännökseen edelleen käytettäväksi.
Suomessa laajamittaisen oljen energiakäytön suurimpana esteenä pidetään syksyn kosteita ja epävakaisia sääoloja. Olkien kosteus voi olla puitaessa jopa 35–60 prosenttia. Olkien kosteus tulisi saada ennen paalausta alle 25 prosenttiin, mieluummin alle 20 prosenttiin. Kuivana saatua olkea voidaan säilyttää paalattuna ilman erityiskäsittelyjä. Oljen poltossa kloori ja alkalimetallien pitoisuus koetaan ongelmaksi.
Biokaasun tuotantoon olki ei ole kovin hyvä, sillä metaanisaanto oljesta on sangen vähäinen. Myös siemennurmien oljet silputaan useimmiten peltoon, mutta ne sopisivat rehuksi ja biokaasulaitosten syötteeksi olkea paremmin.
Sivutuotepotentiaalin laskeminen peltokasveista
Viljat ja muut siemensatokasvit: Vilja- tai siemensadon ja viljelykasvin satoindeksin (SI, siemensato/koko kasvin paino, yleensä 0,40-0,50) perusteella voidaan arvioida olki- ja varsibiomassan kokonaismäärä. Hyvä karkea arvio viljoilla on, että olkea ja siemensatoa tulee suurin piirtein yhtä paljon.
Koska viljojen sato kootaan leikkuupuimurilla, osa korresta jää maahan (sänki). Se, miten suuri osuus kasvin olkimassasta voidaan korjata riippuu viljelykasvista ja –lajikkeesta. Rukiilla on pitkä korsi ja siitä voitaisiin korjata paljon olkea. Ohraa on jalostettu yhä lyhyempikortiseksi, eikä lyhimmistä lajikkeista enää saa korjattua juuri lainkaan olkibiomassaa. MTT:ssä vuonna 2007 tehty tutkimus (Katri Pahkala ja Markku Kontturi, Maataloustieteen päivät 2008) osoittaa, että jos normaalimittainen ohra leikataan 20 cm korkeudelta, sen olkibiomassasta voidaan korjata noin 60%, kun taas rukiin ja rypsin olki- ja varsibiomassoista saadaan samalla leikkuukorkeudella korjattua 70%.
Koska viljelykasvien sadot ja samalla kokonaisbiomassat vaihtelevat, korjattava olki- tai varsimäärä vaihtelee 1700 (ohra ja rypsi) ja 2800 (ruis ja vehnä) kg välillä kuivaa biomassaa hehtaarilta (Hakala ym. 2016, Biomass & Bioenergy 95: 8-18). Oletus tässä on, että varren ja siemensadon kuiva-ainepitoisuus on sama eli noin 86%. Käytännössä sivutuotebiomassan arviointi tehdään satotietoa apuna käyttäen kaavalla (1-satoindeksi) × sadon kuivapaino/satoindeksi. Saadusta luvusta vähennetään 30% (sänkeen jäävä biomassa), jolloin oljelle tai varsisadolle saadaan tekninen (korjattavissa oleva) sivutuotepotentiaali.
Joskus olkea käytetään esim. eläinsuojissa kuivikkeena. Silloin bioenergiaksi käytettävää olkibiomassaa on tarjolla vähemmän. Iso kysymys on maan hiilipitoisuus. Olisi hyvä jättää olki korjaamatta joka toinen vuosi, jotta maan hiilipitoisuus ja samalla maan kasvukunto säilyisivät hyvinä (Hakala ym. 2016). Oljen korjuun periaatteita on käsitelty suomenkielisessä Katri Pahkalan ja Timo Lötjösen toimittamassa MTT:n raportissa 44 (http://www.mtt.fi/mttraportti/pdf/mttraportti44.pdf).
Juurikasvit: Joiltakin juurisatokasveilta voitaisiin korjata naatit raaka-aineeksi biokaasukattiloihin yhdessä muiden kosteiden biomassojen (lanta, liete) kanssa. Myös juurisatokasvien naattien biomassapotentiaalia voidaan arvioida kasvien pääsadon kautta. Esim. sokerijuurikkaalla naatin osuus kokonaisbiomassasta on noin 40% ja sen kuiva-ainepitoisuus noin 20% (Juurikassarka 2005, 1: 12). Naattien biomassapotentiaalia voidaan arvioida laskemalla ensin naatin osuus saadusta kuiva-ainesadosta, kuten siemensatokasveilla.
Lisätietoja
Viljelykasvien pinta-aloja voi tarkastella Biomassa-atlaksessa varsin yksityiskohtaisesti jaoteltuna. Kasvien viljelypinta-alatiedot pohjautuvat Maatalousviraston peltolohkorekisterin vuosittain päivittyviin tietoihin. Tietoja voi hyödyntää esimerkiksi eri kasvien kasvinsuojeluruiskutusten ja korjuualojen selvittämiseen urakointityön suunnittelua varten tai biokaasulaitosten mädätysjäännöksen levitysmahdollisuuksien kartoittamiseen. Sadon ja sivuvirtojen tarkastelua varten kasveja on ryhmitelty sen mukaan mistä saadaan samantyyppistä satoa ja sivuvirtaa (esim. olki viljakasveista).
Pinta-alatiedot esitetään seuraavista kasveista: Kevätviljat (rehuohra, mallasohra, kaura, kevätvehnä, kevätruis, seosvilja), syysviljat ( syysvehnä, syysruis), öljykasvit (rypsi, rapsi), valkuaiskasvit ( herne, härkäpapu), peruna, sokerijuurikas, erikoiskasvit (kumina ja muut erikoiskasvit), säilörehunurmet, heinänurmet, viljelty laidun, siemennurmet, viherlannoitusnurmet viherkesanto ja luonnonhoitopellot ja suojavyöhykkeet, kuitu- ja energiakasvit, kesanto, viljelemätön, ym. erityisalat, luonnonlaidun, avomaan vihannekset, juurekset, marjapensaat ja hedelmäpuut, mansikka
Viljat ovat yksivuotisia heinäkasveja, joista yhdellä kylvöllä saadaan yksi sato. Suomessa viljellään pääasiassa ohraa, kauraa, vehnää ja ruista, määrältään tässä järjestyksessä. Vuosittainen viljasato on tyypillisesti 3,6–4,2 miljoonaa tonnia. Viljasadosta lähes puolet on ohraa, josta pääosa tuotetaan eläinten rehuksi. Peltotuotannon sivuvirtana syntyvä olkisato on samaa suuruusluokkaa (kg ka/ha) kuin jyväsato.
Nurmikasvustot ovat monivuotisia. Nurmisadon määrään vaikuttaa käytetyn lannoituksen ja korjuukertojen määrä. Säilörehua tuotettiin 7,7 miljoonaa tonnia ja kuivaheinää 322 tuhatta tonnia vuonna 2015. Keskimääräinen nurmisato on ollut kymmenen viime vuoden aikana 17 t/ha säilörehua ja 3,5 t/ha kuivaheinää (Tike 2014b). Tyypillisesti säilörehunurmi korjataan 2–3 kertaa kesässä ja heinänurmi 2 kertaa kesässä.
Biomassa-atlaksessa käytetään päätuotannon satotietona viljelykasvien satotilastotietoja TE-keskuksittain. Nurmikasveista satotietoja on käytettävissä vain säilörehunurmista ja heinästä. Joillakin kasveilla – esimerkiksi viherkesannolla ja suojavyöhykkeillä ei päätuotannon satoa ole kuvattu. Koska erilaiset kesantomaiset nurmialat ovat suuret ja niissä on huomattavan suuri biomassasatopotentiaali, on niistä annettu suuntaa antava arvio käyttämällä heinän hehtaarisatoa kuvaamaan ao. luokkien sivuvirtapotentiaalia.
Peltobiomassojen jalostuslaitoksissa muodostuvat sivutuotteet eivät ole mukana biomassa-atlaksen tiedoissa.
HUOM! Biomassa-atlaksen kesäkuussa 2017 avatussa versiossa peltobiomassoista esitetään vain pinta-alatiedot. Eri peltobiomassojen sato- ja sivuvirtatiedot täydennetään palveluun loppuvuoden aikana.
Lisätietoja peltobiomassojen käytettävyydestä muun muassa bioenergian tuotantoon
Kaija Hakala, Markku Kontturi, ja Katri Pahkala. 2009. Field biomass as a global energy source. Agricultural and Food Science 18: 347-365.
Peltobiomassat tulevaisuuden energiaresurssina. 2012. MTT Raportti 44. Toim. Katri Pahkala ja Timo Lötjonen. 58 s.)
Yleistä
Peltobiomassoja, peltoaloja ja jätteitä koskevat tiedot päivitetään Biomassa-Atlakseen kerran vuodessa. Lantatiedot päivitetään tarpeen mukaan ja metsämassatiedot noin viiden vuoden välein. Kaikki Biomassa-atlaksen aineistot on kuvattu paikkatietohakemistoon (löytyy hakusanalla ”biomassa”).
Yläreunan kuva: Ympäristöhallinnon kuvapankki.