Maatilalla tuotettavan biokaasun perusraaka-aineeksi mielletään usein lanta, sillä pelkkää nurmea tai muuta pellon tuottamaa biomassaa hyödyntäviä laitoksia on Suomessa vielä vähän.

Pyhäjärvellä, Savon ja Pohjois-Pohjanmaan rajalla, Vaskikellon kupeessa muhii kahden siilon kuivamädätyslaitos, jonka tuottamaa paineistettua biokaasua voi tankata omalta jakeluasemalta nelostien varrelta.

Pyhäjärven Biokaasu on neljän viljelijän perustama yhtiö, joka tuottaa biokaasua oljesta ja nurmesta noin 3,5 GWh vuodessa eli noin 250─300 henkilöauton vuosittaisen tarpeen verran. Yrityksen pienosakkaina on alueen yrittäjiä ja yksityishenkilöitä.

Laitoksena toimivat kaksi 12 x 36-metrin kaarikatteiset laakasiilot. Laitoksen ohjaushuone on matala siipi päädyssä. Koko laitoksen kustannus oli noin kaksi miljoonaa euroa, johon yritys sai tukea 50 prosenttia.

Lähipeltojen sato syötteenä

Syötteenä käytettävät nurmet korjataan alle kymmenen kilometrin säteeltä laitoksesta ja säilötään aumaan biokaasulaitoksen viereen. Lisäksi kentällä on valmiina nurmea pyöröpaaleissa. Korjattavat alat ovat yleensä luonnonhoitonurmia, joiden tukikelpoisuudesta on viime aikoina käyty keskustelua.

”Meille tarjotaan heiniä korjattavaksi, mutta kaikkia emme ota vastaan. Pellolla on oltava korjattavaa heinää riittävästi”, hallituksen puheenjohtaja ja viljelijäosakas Ari Varis kertoo.

Pyhäjärven biokaasu hoitaa nurmen korjuun kokonaisurakkana, pellon omistajalle ei makseta nurmesta tai omistaja maksa korjuusta. Tämä tuntuu sopivan tiloille hyvin, sillä tilat saavat näin täytettyä niittovelvoitteen.

Korjuu ajoittuu ensimmäisen ja toisen säilörehunkorjuun väliin. Myöhemmin kesällä korjattuna massaa tulisi enemmän, mutta korsiintuessaan nurmen kaasuntuottopotentiaali heikkenee. Nurmi pyritään korjaamaan mahdollisimman kuivana, mutta kuitenkin siten, että se saadaan aumassa tiivistettyä ja siten säilymään. Parhaiten biokaasun tuotantoon sopivat apilapitoiset nurmet ja olki. Olkea tosin kertyy nykyisistä viljalajikkeista melko vähän.

Korjuu ajosilppurilla lyhyenä silppuna palvelee biokaasuprosessia, sillä hajotakseen korren kuitu on saatava rikki. Bakteerit pääsevät korteen juuri päistä, eivät juurikaan korren sivusta. Tämä korostuu etenkin oljella.

Pyöröpaalit kuoritaan muovista ja verkosta käsin, mikä lisää työmäärää, eikä siten ole toivottu säilöntämuoto syötteille. Pyöröpaalit hajotetaan paalisilppurilla, jotta silpun pituus saadaan lyhyeksi ja nurmi kuohkeaksi.

Laitos laakasiiloista

Kaksi vierekkäistä biokaasulaitosta ovat viiden sentin uretaanikerroksella eristettyjä laakasiiloja, joiden päällä on vastaavasti eristetty kaarirakenne kattona. Betoniset seinäelementit ovat kolme metriä korkeita ja kaarirakenteen alla on seinäelementteihin pultattu pressu, jonka alle syntyvä kaasu kerääntyy. Siilon pohjalla on nestettä kokoavat kanavat, ja pohjassa on hieman kaatoa keskelle.

Täyttöä ja tyhjennystä varten olevan oven suulle nostetaan pyöröpaalit estämään nesteen valumista ulos sekä vähentämään massan painetta ovea vasten.

”Lämmöneristys vaikuttaa olevan riittävä, sillä lumi ei laitoksen katolla sula”, Varis kertoo.

Laitoksen täyttö tehdään traktorin etukuormaimen kivitalikolla. Nurmi pyritään kasaamaan ripottelemalla kuohkeaksi ja mahdollisimman korkeaksi kasaksi, sillä neste ei kierrä liian tiiviiksi painuneen massan läpi. Itse prosessin aikana massa painuu noin puoleen.

Tyhjennys vie noin yhden työpäivän ja täyttö kahdesta kolmeen päivää. Tyhjennyksessä käytetään pyöräkuormaajaa, joka lastaa mädätteen peräkärryihin. Vaihtoehtoisesti mädäte voidaan kuormata viereiseen siiloon odottamaan peltolevitystä.

Syötteen vaihdolle ei ole määritetty tarkkoja aikavälejä, mutta syöte vaihdetaan siiloihin eri aikaan, jotta kaasun tuotto pysyy mahdollisimman tasaisena.

Ymppisade käynnistää kaasun tuoton

Kun siilo on täytetty ja ovi suljettu, käynnistetään siilon reunoille asennetut sadettimet. Mansikkapelloilta tutut sadettimet levittävät lämmintä, noin 32─33-asteista, hajottavia bakteereita sisältävää perkolaationestettä tasaisesti syötepatjan päälle. Sadettimia on kolme molemmin puolin siiloa. Siiloja ei lämmitetä, vaan lämmin neste lämmittää massan ja saa aikaan biokaasuprosessin. Perkolaationeste lämmitetään syntyvällä kaasulla.

Perkolaationestettä kiertää kahdessa laitoksessa noin 250 kuutiota. Ensimmäisen täytön yhteydessä laitokseen haettiin Kalmarin tilan laitokselta 40 kuutiota ymppiä eli toimiva bakteeriviljelmä biokaasuprosessin käynnistämiseksi. Ensimmäinen täyttö tehtiin vajaana, jotta ymppi saatiin väkevöitettyä. Vettä prosessiin otettiin järvestä, sillä se toimii biokaasuprosessin kannalta puhdistettua vettä paremmin. Biokaasua alkoi muodostua noin kuukausi ensimmäisen täytön jälkeen.

”Bakteerin saa kyllä tapettuakin. Jos nestesäiliöön alkaa tulla vaahtoa, on prosessissa jotain vikaa. Esimerkiksi homeinen rehu lisää voihappobakteerien kasvua, mikä haittaa prosessia. Vaahtoa syntyy toki aina vähän ja se häviää sumuttamalla perkolaationestettä päälle”, Varis kertoo.

Kastelun tiheyttä säätelemällä voidaan säädellä kaasun tuottoa. Kaasua syntyy sitä enemmän mitä märempää massa on. Neste menee sadettimille suodattimen läpi, jotta suuttimet eivät tukkeudu. Jätevettä toiminnasta ei synny, ja itse prosessista vettä pitää poistaa lähinnä sen vuoksi, ettei liuos väkevöidy liikaa. Tämä käytetään pelloilla lannoitteena.

Laitoksesta tyhjennettävä mädätejäännös on tummaa, lähes mustaa, kosteaa massaa. Nesteen annetaan valua massasta ennen tyhjennystä, joten tyhjennettäessä massasta ei valu nestettä. Mädäte patteroidaan ja käytetään lannoitteena pelloilla. Ravinteet eivät häviä biokaasuprosessin aikana, mutta ravinnepitoisuuksia ei vielä ole selvillä.

Täytön ja tyhjennyksen aikana kaasukupuna toimiva pressu pidetään ylhäällä katossa pienen moottorin tuottamalla alipaineella. Mädätejäännös muistuttaa pilaantunutta säilörehua.

Pesutorni puhdistaa

Syntyvä biokaasu kertyy laitoksessa olevan pressuhupun alle, mistä se johdetaan puhdistettavaksi. Kaasua voidaan varastoida puhdistettuna kontissa tai omalla asemalla. Kontti täyttyy nopeasti ajettaessa laitosta alas syötemassan vaihtoa varten.

Liikennekäyttöä varten kaasu puhdistetaan laitoksen vieressä olevassa vesipesutornissa. Korkeassa tornissa kaasu työnnetään viiden, kuuden kilon paineella alhaalta ja vesi suihkutetaan ylhäältä. Kaasun sisältämä hiilidioksidi ja rikkivedyt sitoutuvat veteen. Liukenemista edesautetaan jäähdyttämällä kaasu ja pesuvesi alle 10 asteen lämpötilaan. Pesun jälkeen kaasu kuivataan jäähdyttämällä, jolloin kaasussa oleva kosteus tiivistyy vedeksi.

Pesutorni on tehokas ja antaa mahdollisuuden lisätä vielä kaksi reaktoria. Pesussa käytetään pörssisähköä ja pesua ajoitetaan sen hinnan mukaan. Pesuvedestä osa otetaan käyttöön ja osa menee hulevetenä maastoon, sillä siinä ei ole muuta kuin hiilidioksidia.

Pesutornissa syntynyt biokaasu puhdistuu liikennekäyttöön sopivaksi. Puhdistettu kaasu johdetaan tavallisella vesijohtoputkella tankkausasemalle noin 700 metrin päähän laitokselta.

Liikennekaasusta paras tuotto

Liikennebiokaasun tuottaminen on Pyhäjärven biokaasulle tuottavin tapa myydä syntynyt kaasu. Läheiselle teollisuusalueelle on putki valmiina, mutta nykyinen byrokratia ja heikko hinta eivät houkuttele myymään kaasua teollisuudelle.

Kaasun pesua hoitaa toistaiseksi koko laitoksen toimittanut Metener, mutta osakkaat ottavat myös sen hoitaakseen jatkossa. Jatkoaskeleena voisi olla myös biohiilen tuottaminen mädätteestä.

Kuivamädätyslaitos sopii hyvin maatilakokoluokan biokaasulaitokseksi ja alueellisesti se voi olla yleisempää, lantaan perustuvaa biokaasulaitosta parempi vaihtoehto, sillä karjatilojen määrän vähentyessä lantaa ei ole kaikin paikoin hyödynnettäväksi. Kasvinviljelyn vaihtoehdot ovat pohjoisemmassa Suomessa rajalliset, eikä elintarvikekelpoisen sadon tuottaminen välttämättä ole mahdollista. Pellon hyödyntäminen biokaasutuotannossa voi siten olla järkevää. EU-osarahoitteinen, Pohjois-Savon liiton rahoittama FarmGas-PS3-hanke selvittää ja kokoaa tietoa maatilakokoluokan biokaasulaitosten vaihtoehdoista.

Kirjoittaja:

Eeva-Kaisa Pulkka, tki-asiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu, eeva-kaisa.pulkka@savonia.fi