Kikkareet kolikoiksi -hankkeen yksi tavoitteista on selvittää, miten hevosenlanta kompostoituu, kun sitä käsitellään apevaunulla sekoittamalla. Laboratorioon toimitettujen näytteiden tarkoituksena oli selvittää miten massan fysikaaliskemialliset ominaisuudet sekä ravinne- ja haitta-ainepitoisuudet muuttuvat apevaunussa massaa kompostoitaessa. Syksyn 2024 aikana hankkeessa otettiin näytteitä lantalasta, apevaunusta eri vaiheista kompostointiprosessia sekä välivarastointikasasta. Tässä osassa on avattu laboratorioanalyysien tulokset ravinne- ja haitta-ainepitoisuuksien osalta.

TN, TC ja C/N

Alla olevasta kuvasta 1 huomataan, että massan kokonaistyppipitoisuus (TN = Total Nitrogen) kasvoi hieman apevaunussa käsittelyn myötä. Lähtötilanteeseen (punaiset palkit) eli lantalasta otettuihin näytteisiin verrattuna TN-pitoisuus kasvoi hieman apevaunussa käsittelyn aikana ja välivarastoinnin (ruskeat palkit) aikana TN-pitoisuus kasvoi 19.9.2024 otetun näytteen kohdalla selkeästi verrattuna lantalasta otettuihin näytteisiin, kun taas 29.11.2024 otetun näytteen kohdalla TN-pitoisuus laski alle lantalasta otettujen näytteiden TN-pitoisuuden.

Kokonaisuudessaan typpi on välttämätön makroravinne kompostointiprosessin biokemiallisille prosesseille. Kompostointiprosessin aikana voi tapahtua typen hävikkiä ammoniakki, dityppioksidi ja typpikaasu päästöinä sekä typen huuhtoutuessa suotoveden mukana (Hong ym. 2022), joka selittäisi TN-pitoisuuden laskun 29.11.2024 otetun näytteen kohdalla, sillä välivarastoinnissa kasa oli päässyt kastumaan hieman lumisateen vuoksi. Typen pitoisuuden kasvu apevaunussa taas todennäköisesti selittyy orgaanisen aineksen mineralisoitumisella kompostoinnin aikana sekä hiilidioksidin ja veden haihtumisella kompostoitavasta massasta. (Zhang, Ying & Yao 2019)

Alla olevassa kuvassa 2 on esitettynä massan kokonaishiilipitoisuus (TC = Total Carbon). Kuvasta huomataan, että massan TC-pitoisuus muuttui hieman apevaunussa käsittelyn myötä. Lähtötilanteeseen eli lantalasta otettuihin näytteisiin verrattuna TC-pitoisuus laski apevaunussa käsittelyn aikana. Välivarastoinnin aikana taas TC-pitoisuus kasvoi 19.9.2024 otetun näytteen kohdalla verrattuna lantalasta otettuihin näytteisiin ja jälleen aivan kuten TN-pitoisuuden kohdalla 29.11.2024 otetun näytteen TC-pitoisuus laski alle lantalasta otettujen näytteiden TC-pitoisuuden.

Tyypillisesti kompostoinnissa vapautuvat kaasut sisältävät pääasiassa hiilidioksidia, metaania, ammoniakkia ja typpioksidia. Näistä hiilidioksidin tuotanto johtuu pääasiassa mikrobien toiminnasta, jotka käyttävät kompostoitavan massan hiililähdettä energiana ja muuttavat sen hiilidioksidiksi. Täten liiallinen hiilidioksidin vapautuminen voi aiheuttaa hiilen pitoisuuden laskua massassa, joka selittäisi myös syksyn aikana kerättyjen näytteiden hiilipitoisuuden laskun verrattuna lähtötilanteeseen eli lantalasta otettuihin näytteisiin. (Danlian ym. 2022)

Massan C/N-suhteita tarkasteltaessa kuvasta 3 huomataan, että korkeimmat C/N-suhteet olivat lähtötilanteessa eli lantalasta otetuissa näytteissä. Apevaunussa käsittelyn aikana massan C/N-suhde laski hieman. Välivarastoinnissa 19.9.2024 otetun näytteen kohdalla C/N-suhde laski selkeästi alle lantalasta otettujen näytteiden C/N-suhteen. 29.11.2024 otetun näytteen kohdalla C/N-suhde taas kasvoi hieman apevaunukäsittelyn jälkeen.

C/N-suhde kuvastaa siis hiilen ja typen suhdetta massassa, yleisesti uskotaan, että mitä pienempi C/N-suhde on, sitä parempi orgaanisen lannoitteen eli lopputuotteen laatu on. Ihanteellinen C/N-suhde kompostoinnin kannalta prosessin alussa on todettu olevan 25–30. (Zhang, Ying & Yao 2019, Hong ym. 2022) Lähtötilanteessa eli lantalasta otetuissa näytteissä C/N-suhde oli siis hieman suurempi, kuin kirjallisuuden antama optimisuhde. 30.9.2024 otetussa näytteessä ja välivarastoinnin aikana 19.9.2024 otetussa näytteessä C/N-suhde laski kuitenkin kompostoinnin kannalta optimaaliselle tasolle.

Muut ravinteet ja haitta-aineet

Alkuaine tuloksia tarkasteltaessa taulukosta 1 huomataan, että hevosenlannan käsittely apevaunussa nosti kaikkien makroravinteiden eli pää- ja sivuravinteiden pitoisuuksia verrattuna lähtötilanteeseen, etenkin fosforin ja magnesiumin osalta, myös kaliumin, kalsiumin ja rikin pitoisuudet kasvoivat huomattavasti apevaunussa sekä välivarastoinnissa, mikäli välivarastoinnin aikana kasa oli pysynyt kuivana.

Myös mikroravinteita eli hivenravinteita tarkasteltaessa taulukosta 2 huomataan näiden pitoisuuksien kasvu verrattuna lähtötilanteeseen etenkin raudan, kuparin, sinkin, mangaanin ja nikkelin osalta. Mikroravinteissa ainoastaan boorin pitoisuus laski hieman apevaunussa kompostoinnin aikana.

Haitta-ainepitoisuuksista taulukossa 3 huomataan, että niiden pitoisuudet kasvoivat myös hieman kompostoinnin aikana verrattuna lähtötilanteeseen, mutta pitoisuudet jäivät alle Maa- ja metsätalousministeriön asetuksessa 964/2023 lannoitevalmisteista annettujen laatuvaatimusten, tuoteluokassa orgaaninen lannoite.

Aivan kuten typenkin kohdalla, alkuaineiden pitoisuuksien kasvu todennäköisesti johtuu kompostoinnin aikana tapahtuvasta orgaanisen aineksen hajoamisesta ja mineralisoitumisesta, jossa suuren molekyylipainon omaavat orgaaniset yhdisteet hajoavat ja näiden yhdisteiden ravinteet vapautuvat epäorgaanisissa muodoissa, sekä hiilidioksidin ja veden haihtumisesta, joiden seurauksena massan paino alenee, jonka seurauksena taas epäorgaanisten yhdisteiden pitoisuus massassa konsentroituu. Alkuaineiden pitoisuuksien laskeminen kompostoinnin aikana voi taas olla seurausta alkuaineiden huuhtoutumisesta suotoveden mukana. (Gao et al. 2023)

Tulosten lyhyt yhteenveto

Syksyn 2024 aikana otettujen näytteiden perusteella voidaan sanoa, että hevosenlannan kompostointi apevaunussa nostaa massan pää- ja sivuravinne pitoisuuksia, verrattaessa tuloksia lantalasta otettuihin näytteisiin. Ainoastaan hiilen pitoisuus laski apevaunussa käsittelyn aikana. Myös hivenravinteiden osalta pitoisuudet kasvoivat apevaunussa verrattuna lantalasta otettuihin näytteisiin, kaikkien paitsi boorin kohdalla. Massan haitta-aineita tarkasteltaessa pitoisuudet kasvoivat hieman apevaunussa kompostoitaessa verrattuna lantalasta otettuihin näytteisiin, mutta pitoisuudet alittivat lainsäädännön antamat enimmäispitoisuudet.

Hevosenlannan kompostointi apevaunulla – Kikkareet kolikoiksi -hanke toimii ajalla 1.3.2024 – 28.2.2026. Hanke on EU:n unionin osarahoittama ja sitä rahoittaa Pohjois-Savon liitto. Hanketta toteuttavat Savonia-ammattikorkeakoulun Ruokajärjestelmän ja Bio- ja kiertotalouden tiimit yhteistyössä.

Kikkareet kolikoiksi -hankkeen näytteet analysoitiin Bio- ja kiertotalouden tutkimusalan laboratoriossa, eli tutummin biolaboratoriossa, joka sijaitsee Sytytin-rakennuksessa, Kuopion Savilahdessa. Näytteiden alkuainepitoisuudet analysoitiin Thermo Scientificin iCAP PRO ICP-OES alkuaineanalysaattorilla ja Elementarin Vario MAX Cube laitteistolla, laitteet on hankittu biolaboratorioon syksyllä 2024 osana EU:n osarahoittamaa (JTF-rahoitus) Bioboost-hanketta, jonka rahoittavana viranomaisena toimii Pohjois-Savon liitto. Uusien laitteiden käyttöönotto ja menetelmien validointi tehty yhdessä Tiina Kemppaisen ja Maarit Janhusen kanssa.

Lähteet:

Danlian, H., Lan, G., Min, C., Ming, Y., Gaoxia, Z., Sha, C., Li, D., Guangfu, W., Ruijin, L., Jiaxi, T., Wei, Z. & Lingshi, Y. 2022. Carbon and N conservation during composting: A review. Science of The Total Environment. Volume 840. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.156355.

Gao, Y., Wang, S., Tan, W. & Xi, B. 2023. Dynamics of nutrient elements and potentially toxic elements during composting with different organic wastes. Frontiers in Sustainable Food Systems. Volume 7. doi: 10.3389/fsufs.2023.1181392.

Hong, G. H., Bui, T. P. T., Chitsan, L., Dai-Viet, N. V., Huu, T. T, Mahadi, B. B., Van Giang, L. & Chi, T. V. 2022. The nitrogen cycle and mitigation strategies for nitrogen loss during organic waste composting: A review. Chemosphere. Volume 300. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.134514.

MMM (Maa- ja metsätalousministeriö). 2023. Maa- ja metsätalousministeriön asetus lannoitevalmisteista 964/2023.

Zhang, J. & Ying, Y. & Yao, X. 2019. Effects of turning frequency on the nutrients of Camellia oleifera shell co-compost with goat dung and evaluation of co-compost maturity. PLOS ONE. 14. e0222841. doi: 10.1371/journal.pone.0222841.

Kirjoittaja:

Eevi Minkkinen, tutkimusinsinööri, Bio- ja kiertotalouden tutkimusala, eevi.minkkinen@savonia.fi