Biokaasua muodostuu orgaanisen aineen hajotessa hapettomissa olosuhteissa. Biokaasu on runsaasti metaania, jonkin verran hiilidioksidia sekä pieniä määriä muita yhdisteitä sisältävä kaasu. Sitä tuotetaan jäteveden puhdistamoiden mädättämöissä, kaatopaikoilla ja keskitetyissä tai maatilojen biokaasulaitoksissa. Biokaasun lisäksi prosessissa syntyy ravinteita ja orgaanista ainesta sisältävää jäännöstä, mädätettä.
Maatiloilla syntyvät lannat ja peltobiomassat eli nurmi, energiakasvit, kasvintuotannon jätteet ja sivutuotteet sopivat hyvin biokaasutuotantoon. Kasvibiomassat tuottavat metaania hyvin, lannat hieman heikommin. Syötemateriaalin metaanintuottopotentiaaliin vaikuttavat orgaanisen aineen pitoisuus- ja koostumus, olomuoto, hajoamismekanismi, hajoavuus, ravinteet, hivenaineet ja mahdolliset inhibiittorit eli toimintaa hidastavat tai estävät tekijät.
Biokaasulaitoksissa käytettävistä prosesseista yleisin on märkäprosessi, jossa syötteen kuiva-aine pitoisuus on noin 10 prosenttia. Mädätysprosessissa massasta pieni osa (5–20 %) muuttuu biokaasuksi ja jäljelle jäävä osa on ravinteita ja orgaanista ainesta sisältävää mädätettä. Sen ravintosisältöön vaikuttavat prosessissa käytetyt syötteet.
Yksinkertaisimmillaan biokaasun voi hyödyntää lämpönä polttamalla sitä kaasukattilassa. Maatiloilla yleisintä on hyödyntää biokaasu lämmön ja sähköntuotannon yhdistävän laitteiston kautta (CHP-laitos). Jos biokaasua jalostetaan pidemmälle eli poistetaan kosteuden ja rikkivedyn lisäksi hiilidioksidia, se voidaan paineistaa tai nesteyttää ja käyttää liikennepolttoaineena. Kaasua voidaan käyttää myös teollisuudessa.
Maatiloilla biokaasulaitoksen energia on kannattavaa hyödyntää lämpönä ja sähkönä, mikäli energian kulutus vastaa tuotettua energiamäärää. Jos esimerkiksi lämpöä jää käyttämättä, vaikuttaa se kannattavuuteen. Liikennekäyttö vaatii lisäinvestointeja, joiden kannattavuus on laskettava erikseen.
Mädäte on hyvä lannoite sellaisenaan tai kuiva- ja nestejakeeksi separoituna. Kuivajaetta syntyy noin viidesosa mädätteen määrästä ja sitä voidaan käyttää kuivikkeena, lannoitteena tai kuivata edelleen ja rakeistaa. Nestejaetta voidaan edelleen konsentroida erilaisiksi typpituotteiksi ja käyttää lannoitteina.
Biokaasuprosessi parantaa raaka-aineessa olleiden ravinteiden käyttökelpoisuutta ja muuttaa ravinnesuhteita paremmin kasvien hyödynnettäväksi, hajuhaitat vähenevät ja hygieeninen laatu paranee. Separointi parantaa kuivajakeen kuljetettavuutta.
Maatilojen biokaasutuotannon haasteena ovat vaadittavien investointien kustannukset, riittävä laitoskoko, kannattavuus sekä poliittisten toimien aiheuttama epävarmuus. Hintasuhteet ovat muuttuneet viime aikoina paljon ja biokaasuinvestointeihin saatavissa olevat tuet ovat muuttumassa vuonna 2023.
Maatilan biokaasulaitos on investointina iso ja laitoksen kustannustehokkuuden saavuttaminen vaatii riittävästi syötteitä. Siten se on järkevä yleensä isommille tiloille, vähintään kahden robotin maitotiloille tai vastaavan kokoisille lihakarjatiloille. Kannattavuus on tapauskohtaista, sillä vaikuttavia tekijöitä on paljon.
Biokaasun tuotantoa pohtiva voi tehdä alustavia laskelmia verkosta löytyvällä biokaasulaskurilla sekä tutustua tarkemmin maatilamittakaavan biokaasutuotannon mahdollisuuksiin ja haasteisiin seuraamalla Biokaasukahvit -webinaarisarjaa tai sen tallenteita innostutiedosta.fi Sarjan tuottavat MTK Pohjois-Savo ja FarmGas-PS2-hanke. Perustietoa biokaasuprosessista ja -tuotannosta on myös Biokaasun tuotanto maatilalla -oppaassa
Kirjoittaja:
Eeva-Kaisa Pulkka, tki-asiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu
Artikkelin lähteet:
Biokaasutuotannon ABC, FarmGas-PS2 -hanke
Saija Rasi, johtava tutkija, Luonnonvarakeskus
Artikkeli on kirjoitettu yhteistyössä Tulevaisuuden maanviljelijät – ja FarmGas-PS 2 -hankkeissa.
Tulevaisuuden maanviljelijät -hanke (2021–2022) kehittää maatalousalan oppilaitosten yhteistyönä opetuksen sisältöjä ja opetusmenetelmiä, oppimateriaaleja sekä opetusmaatilojen toimintaa. Hanke on osa Maa- ja metsätalousministeriön Ravinteiden kierrätyksen kokeiluohjelmaa 2020–2022, ja sen rahoittajana toimii Etelä-Pohjanmaan Ely-keskus.
FarmGas-PS2 -hanke (2021-2023) on luonut konseptin, jossa biokaasua tuotetaan hajautetusti maatiloilla ja hyödynnetään energiana keskitetyn laitoksen kautta. Hanketta rahoittaa Euroopan unionin aluekehitysrahasto Pohjois-Savon liiton kautta.