Kaasuntuotannon kannattavuus hevosenlantakuivikeseoksesta hevostallinpitäjän näkökulmasta

• Main Author: Hanski, T. (Taru)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2014
• Subjects: Environmental Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201405101368; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201405101368

Tämän työn tavoite oli selvittää kaasuntuotannon kannattavuutta hevosenlantakuivikeseoksesta tallinpitäjän näkökulmasta. Aihe on ajankohtainen, sillä tiukentuvan lainsäädännön myötä hevosenlannan käsittely on muuttumassa kalliiksi ja hankalaksi, eikä kannattavaa ratkaisua lannan käsittelylle ole vielä tarjolla. Ratkaistessa lannankäsittely ongelma tuottamalla kaasua luodaan samalla energiaomavaraisuutta, vähennetään fossiilisten polttoaineiden tarvetta ja ympäristösaasteita, säästetään energiakustannuksissa sekä lisätään taloudellista hyvinvointia. Käsittelyssä olivat biokaasuntuotanto kuivamädätyksellä hevosenlannasta, lannan käsittelyyn liittyvä lainsäädäntö, erilaiset käsittelymenetelmät suhteessa kuivamädätykseen sekä kustannukset, joita lannan käsittely aiheuttaa verrattuna tapaukseen, jossa lanta voitaisiin hyödyntää kaasuksi. Diplomityöhön kuului osaksi laboratoriokokeita, joilla oli tarkoitus selvittää hevosenlannan metaanintuottopotentiaalia eri kuivikkeilla. Kokeiden tukena käytettiin kirjallisuudesta saatua tietoa ja näitä vertailtiin keskenään. Kokeet tehtiin kahdessa osassa. Toinen osa oli niin sanotusti kvalitatiivinen koe ja toinen oli kvantitatiivinen. Kvalitatiivisessa kokeessa sovellettiin itse kehitettyä haudetta ja syntynyt kaasu analysointiin kaasukromatografilla. Kvantitatiivisessa kokeessa käytettiin metaanintuottopotentiaalin mittauslaitteistoa AMPTS II. Todettiin, että tällä hetkellä ei ole tarjolla sellaista kaasuntuotantoratkaisua, johon olisi pienen tallin pitäjälle kannattavaa yksin investoida. Pienemmän mittakaavan ratkaisulle olisi kuitenkin kysyntää ja sellaisen toteuttaminen voisi olla mahdollista. Kaasuntuotannon kannattavuuteen vaikuttavat investoinnin suuruuden lisäksi vallitseva lainsäädäntö, talliympäristön puitteet, valittava kaasuntuotantomenetelmä, käytettävä kuivike, lantaan sekoitetun kuivikkeen määrä, hevosten määrä, kaasunkäyttömahdollisuudet, mädätteen käyttömahdollisuudet sekä käytettävän prosessin tehokkuus ja prosessin kaasuntuotanto. Optimaalisin vaihtoehto kaasun käytölle olisi, että noin 10 hevosen tai isomman tallin yhteydessä olevia rakennuksia voitasiin lämmittää kaasulla polttokattilassa, joka voidaan tarvittaessa vaihtaa toimimaan öljyllä. Tällöin mädätyksestä syntynyt kaasu voisi korvata lämmittäseen kuluvan öljyn ja tuoda säästöjä energiakustannuksissa. Mädätyksessä syntyvän mädätteen todettiin olevan lannoitteena parempi kuin nykyisin käytössä oleva kompostilannoite ja keinotekoiset kemialliset lannoitteet. Mädättämällä tehty lannoite sisältää paremmassa muodossa olevia typpiyhdisteitä ja mädätys tuhoaa muun muassa hukkakauran, jolloin se on huomattavasti kiinnostavampi lannoite maanviljelijöille. Mädätys on lisäksi nopeampi tapa käsitellä lantaa, eikä näin ollen vaadi yhtä paljon varastointitilaa kuin kompostointi. Lainsäädännön tiukentuessa kompostointimahdollisuudet muuttuvat ja mädätteen kysynnän voidaan olettaa kasvavan maanviljelijöiden keskuudessa. Laboratoriokokeiden perusteella todettiin, että Suomessa yleisimmin käytetyistä kuivikkeista puu- ja olkipelletit olivat parhaat metaanintuottajat lannan kanssa. Puru ei vaikuttanut merkittävästi kuivikelantaseoksen metaanin tuotantoon. Kirjallisuuden perusteella kuitenkin pehmeä puu eli havupuukuivike huononsi potentiaalia. Kokeissa turve heikensi metaanintuottoa lantakuivikeseoksesta. Puupelletin osalta jäi vielä kysymyksiä auki, sillä koetulokset olivat poikkeavat kirjallisuudesta saatuihin ja kokeiden muihin tuloksiin nähden. Kokeiden aikana huomattiin koejärjestelyissä huomattavia puutteita, jotka huomioitiin tulosten käsittelyssä ja arvioinnissa. Vertailemalla kirjallisuuden metaanintuottopotentiaaleihin todettiin kuitenkin tulosten olevan oikeansuuntaisia ja metaanintuoton alkavan myös alkeellisissa oloissa yksinkertaisella tekniikalla. === Aim of this work was to find out the viability of gas production from horse manure and bedding mixture from horse stable’s point of view. Subject is now topical, because handling of the horse manures is getting more expensive and difficult since legislation is tightening and there is no viable solution on the market for horse manure processing yet. When the manure handling problem is solved with producing gas from it, energy self-sufficiency is created, emissions and use of fossil fuels are reduced, energy costs are cut down and economical welfare is increased. In this research were investigated biogas production from horse waste with dry digestion, legislation of manure handing, different manure treatment processes compared to dry digestion and manure handling costs in a case where gas could be produced. Part of the Master’s thesis were laboratory tests, which were ment to clarify the methane production potential from horse waste with different bedding materials. Laboratory tests were compared to information from literature. Test were done in two parts. Other part was qualitative and other quantitative test. In the qualitative test was used self-made bath and produced gas was analyzed with gaschromatograph. In the quantitative tests were used Automated Methane Potential Testing System AMPTS II. It was noted, that currently there is no such gas production solution on the markets, on which a small stable could profitably invest. There is though demand for such small scale solution and it is possible to create it. Beside the investment, on the viability of gad production affects current legislation, stable environment, chosen solution, used bedding material, amount of used bedding, amount of horses, possibilities to utilize gas and residues and the efficiency and gas production of the chosen process. The best case would be such that the gas could be utilized beside a stable for 10 horses or more for heating the surrounding buildings with a fuel boiler, which could be switched to burn oil when needed. In this case the gas could replace oil and save in energy costs. Residues from digestion were noted to be better fertilizer than compost fertilizer or chemical fertilizers. Fertilizer from digestion includes nitrogen in better forms and the digestion destroys for example oat seeds, which makes it much more interesting for the farmers. Digestion is also faster way to handle manures and therefore does not demand as much storage as composting. As the legislation tightens, possibilites for composting changes and it could be assumed that the demand for digestate would rise among farmers. On the basis of laboratory tests were stated, that from the most common bedding materials in Finland, wood and straw pellets were best for methane production with manure. Shavings did not affect the methane production from manure significantly. According to literature soft wood did decrease the methane production. In the test peat decreased the methane production from manure. When it comes to wood pellets, some questions remained unrevealed, since the test results differed a lot from the literature and other test results. During the tests were noticed significant flaws, which were taken into account in the result evaluations. Comparison with literature showed that the results were valid and that the methane production begins also in very simple systems in very plain conditions.