Kerääjäkasvien säilöntä, biokaasuenergia- ja ravinnetarkastelut (kesän 2015 ja 2016 sadot)
Kenttäkokeiden kerääjäkasvisatoa säilöttiin "minisiiloihin", tässä säilöpurkkeihin. Säilöntävaiheen toteutti HAMKin bio- ja elintarviketekniikan koulutusohjelman opiskelijaryhmä. Säilöntään valittiin pääasiassa karjatilan näytteitä (6 kpl) ja yksi viljatilan näyte (valkoapila), jotta saatiin mukaan myös valkoapila, ks. valokuvat ja taulukko alla. Kustakin näytteestä tehtiin kaksi säilöpurkkia. Purkkiin säilötty määrä vaihteli merkittävästi eri kerääjäkasvien välillä. Suurin syy määrävaihteluihin oli kerääjäkasvin seassa olevan oljen/sängen määrä: mitä enemmän olkea (kevyttä) sitä vähemmän massaa säilöpurkissa. Lukessa tehtyjen määritysten mukaan, kesän 2015 kerääjäkasvisadoissa oljen osuus kuivapainosta vaihteli välillä n. 47-85 %. Poikkeuksena oli näyte A8, josta ohra oli korjattu kokoviljana, eikä sänkeä jäänyt peltoon, eikä näin ollen kerääjäkasvin mukaan - tässä näytteessä oljen osuus oli vain n. 9 %. Kesällä 2016 oljen osuus oli merkittävästi alhaisempi.
Kuva: Kerääjäkasvien säilöntää 1.10.2015. (Kuvat: Laura Kannisto, HAMK).
Taulukko: Säilöntään valitut kerääjäkasvit (A-koodit karjatilan ja B-koodi viljatilan näyte). Taulukossa esitetyt massat edustavat kesän 2015 sadon säilöntää.
Kuva: Säilötyt kerääjäkasvimäärät, kesä 2015.
Säilöttävistä biomassoista määritettiin mm. kuiva-aine, tuhka ja valkuispitoisuus ennen säilöntää. Määritykset olivat osa isompaa satoanalysointia, mikä tehtiin Valio Oy:n rehulaboratoriossa, ns. Artturi-analyysitulokset. Määrityksiä tehtiin myös HAMKin Visamäen laboratoriossa: kuiva-aine, tuhka, orgaaninen aines, typpipitoisuus ja pH. Kahdessa eri laboratoriossa tehdyt tulokset vastasivat hyvin toisiaan. Kaikki analyysitulokset on esitetty tulosdiaesityksessä (linkki sivun alaosassa).
Säilöpurkit säilytettiin pimeässä huoneenlämmössä vähintään 90 vrk ennen metaanituottotestausta ja ravinneanalyysejä. Säilönnän aikana tehtiin silmämääräistä laatuarviota purkin läpi. Seurannan aikaisia valokuvia on esitetty tulosdiaesityksessä. Lopuksi mitattiin pH, kuiva-aine (TS), orgaaninen aines (VS) ja tuhkapitoisuudet. Seuranta ja analysointi tehtiin HAMKin Visamäen laboratoriossa. Säilöntä onnistui hyvin, vain muutamiin purkkeihin ilmestyi pinnalle hometta. Säilönnän aikana pH oli odotetusti laskenut n. pH 6,4-7,3 arvoista pH 5,1-5,9 arvoihin. Kuiva-ainepitoisuuden muutokset, pienet vähenemät olivat hyvin vaihtelevia, todennäköisesti johtuen oljen vaihtelevasta määrästä. Kaikki seurantatulokset on esitetty tulosdiaesityksessä.
Säilötyistä biomassoista määritettiin metaanituottopotentiaali. Säilöntäajan päätyttyä, juuri ennen metaanituottotestausta, kaikista näytteistä määritettiin edellä mainittujen (pH, TS, VS, tuhka) lisäksi ravinteet (kokonaistyppi, liukoinen typpi, kokonaisfosfori ja -hiili). Metaanituottopotentiaali mitattiin 30 vrk:n panoskokeella (ks. kuva alla).
Kuva: AMPTS (Automatic Methane Potential Test System) –laitteisto HAMKin Visamäen laboratoriossa. (Kuva: Laura Kannisto, HAMK).
Alla on esitetty kerääjäkasvien mitatut metaanituotot kuivapainoa kohti ja oljen osuus sekä metaanienergiatuotot hehtaarilta. Vuosien 2015 ja 2016 välillä havaitaan merkittävä ero, johtuen sekä oljen osuuden vaihtelusta että satovaihtelusta vuosien välillä: kesän 2016 sadossa oli mukana selvästi vähemmän olkea ja satotuotot hehtaarilta olivat selvästi suuremmat.
Kuvat: Kerääjäkasvien metaanituotot ja energiatuotto hehtaarilta.
Metaanituottotestin jälkeen tehtiin mädätysjäännöksestä TS- ja VS-määritykset, koonaishiili, typpi ja fosfori sekä liukoista typpeä kuvaaava ammoniumtyppimääritys, jotta voitiin arvioida testin aikana tapahtunut typen liukoistuminen. Ravinteiden osalta laskennoissa oletettiin, että syötteen kokonaisravinteet (N,P) päätyvät mädätysjännökseen. Ravinneanalyysit tehtiin sekä HAMKissa että Lukella. Tuloksia voidaan käyttää tilatason ravinnetasetarkasteluissa ja taloudellisissa laskelmissa.
Kaikki tähänastiset tulokset ja johtopäätökset on esitetty tulosdiaesityksessä: Linkki tulosdiaesitykseen .
Prosessointi pilot-biokaasureaktorissa (kesän 2016 sato)
Kohde kartalla
Koetoiminnan esittelyä
HAMKin Visamäen kampuksella Hämeenlinnassa on ollut tutkimuskäytössä vuodesta 2003 lähtien pilot-biokaasureaktori. Reaktori on tehty alun perin märkäprosessointiin, johon syöte on pumpattu. Reaktoria on myöhemmin (v. 2009) modifioitu niin, että siihen voidaan syöttää myös kiinteää peltobiomassaa. Ravinneresurssi -projektin aikana reaktori siirrettiin ja otettiin käyttöön Mustialassa, jossa se on sijoitettu vanhan navetan maitohuoneeseen. Reaktorin käyttöönottoon, ylösajoon lannalla ja kesän 2016 sadon koeajojen suunnitteluun liittyen tehtiin opinnäytetyö (Toni Haavisto, Bio- ja elintarviketekniikan koulutusohjelma, HAMK).
Kuva: Pilot-biokaasureaktori sijoitettuna Mustialan vanhan navetan maitohuoneeseen. (Kuva: Toni Haavisto, HAMK)
Biokaasureaktori käynnisttiin kesällä 2016 käyttäen syötteenä Mustialan navetan lietelantaa. Myöhemmin kesän 2016 kerääjäkasvisadon säilönnän valmistuttua, aloitettiin sen syöttö reaktoriin lantaan seostettuna.
Koejaksolla selvitettiin säilötyn kerääjäkasvin prosessoitavuutta yhdessä lannan kanssa, biokaasutuottoa ja kaasun laatua online-mittauksin sekä mädätysjäännöksen laatua, kuten ravinnepitoisuuksia, ottamalla näytteitä laboratorioanalysointiin.
Työn toteutus, tulokset ja johtopäätökset on koottu tähän raporttiin: Kerääjäkasvien käyttö biokaasutuotannossa. Pilot-tason koereaktorikokeet Mustialassa (laura Kannisto ja Maritta Kymäläinen)