Post on 11-Apr-2017
www.helsinki.fi
Miksi ravinteiden kierrätystä?
Juha Helenius Helsingin yliopisto
Ravinteet kiertoon – vesistöt kuntoon. Kiertotalouden kärkihankkeen lähtölaukaus
19.4.2916 Helsinki
18.4.2016 Maataloustieteiden laitos 1
sosio-ekonominen järjestelmä
luonto = "vara" ympäristö = luonto
2
sosiokulttuuris-ekologinen järjestelmä
ekosysteemiajattelutapa (ecosystems thinking):
3
4
Kaksi kasvinravinnetta* ylitse muiden:
typpi (N) ja
fosfori (P)
5
Ravinteiden kierto
Hävikki
Hävikki
Hävikki
väki-lannoite-ravinteet
ravinteiden otto peltomaasta, kg/ha/vuosi
kasvien ravinnesisältö, kg/ha eläinten ravinnesisältö, kg/ha
maan orgaanisen aineen sekä maaperän eliöstön, bakteeri-, sieni-, sädesieni- ja eläinbiomassan, ravinnesisältö, kg/ha
ruoka, rehu, kuivikkeet jne.; sadonkorjuu kg/ha/vuosi
ravinteiden vapautuminen orgaanisesta aineesta, kg/ha/vuosi
ravinteet peltomaassa
kierrätyslannoitus, kg/ha/vuosi
Ilmakehän typpi (biol.sidontaan)
Typen biologinen sidonta (palkokasvit)
kg/ha/vuosi
väkilannoite-ravinteinta, kg/ha/vuosi
Väkilannoitteet
Ihmisen sonta ja virtsa
Ruokajäte ja -hävikki
Lannoitteiden ja lantojen ravinne-ylijäämät
Tuontirehut
Elintarvike-teollisuuden jätteet
Tuontiruoka
6
7 Antikainen et al. 2005, Agriculture, Ecosystems and Environment 107: 287–305
P
7
8 8
*Mt/yr = miljoonaa tonnia vuodessa = miljardia kg vuodessa = 109 kg vuodessa
* *
9
Miksi lanta, arvokas maaparannus- ja orgaaninen lannoitusaine, on nykyisin ongelma?
Kuva: Niskanen, O. & Lehtonen, E. 2014. Maatilojen tilusrakenne ja pellonraivaus Suomessa 2000-luvulla. MTT Raportti 150. Kuva 3 (Lypsylehmät), sekä edelliseen viitaten Lehtonen ym. 2014. Biomassa-atlas. Biomassojen kestävän käytön työväline. Esiselvityksen loppuraportti. MTT Raportti 176. Kuva 9.
9
10
“kriittinen kuorma” (critical load) ekosysteemin käsittelykyvyn (ekosysteemin
‘vastuksen’, palautuvuuden) ylittävä kuormitus saa aikaan ekosysteemin toiminnan muutoksen esim. kriittisen kuorman ylittävä P- ja/tain N-kuormitus
saa aikaan luontaista nopeamman rehevöitymisen kriittisen kuorman mittayksikkö: esim. kg ha-1 a-1
10
Sado
n m
ukan
a po
istu
va r
avin
nem
äärä
, kg
/ha
Lannoitteravinteen määrä, kg/ha
Kasvuston biologinen maksimi
Ympäristölle kriittinen kuorma
Viljelijän taloudellinen optimi
Vähenevän lisä- tai rajatuotoksen laki (havainnekuva): Viljelykasvit hyötyvät lannoituksesta, mutta sato kasvaa jokaista lisäravinnekiloa kohden yhä vähemmän, kunnes on saavutettu biologinen raja, minkä kasvusto voi käyttää. Maksimaalisen sadon kannalta suurin ravinnemäärä ei ole edes taloudellisesti kannattava. Lannoitteiden hinnat ovat kuitenkin niin halpoja, että taloudellinen optimi on suurempi kuin ympäristön käsittelykyvylle käypä kuorma (jossa tase ei ylitä kriittistä kuormaa).
tasetasapaino: sadossa poistuu yhtä paljon kuin lannoituksessa lisätään
11
12
Kierrätyksen hyödyt
1. Vähemmän vesistökuormitusta maan suurempi multavuus ja parempi biologinen toiminta maan parantunut rakenne mutta: ei ylimäärin kierrätyslannoitustakaan vähemmän vuotoja muuallakin ruokaketjussa
2. Rajallisen ja ehtyvän kaivannaisfosforin säästyminen
3. Vähemmän kaasumaisia päästöjä maakaasu teollisen typpilannoitteen raaka-aineena säästyy vähemmän ihmisten terveydelle haitallisia typen yhdisteiden
päästöjä ilmakehään vähemmän kasvihuonekaasupäästöjä
12
13 IPCC Fourth Assessment Report, FAQ 2.1 Figure 1, p. 135 13
14
4. Vähemmän ympäristökuormitusta teollisesta lannoitevalmistuksesta
kaivosteollisuuden, teollisten prosessien ja kuljetusten kuormitus vähenee
5. Lannoiteravinnelähteet monipuolistuvat ja paikallistuvat riippuvuus maakaasun (nyt Venäjä) ja kaivannaisfosforin
harvoista toimittajista vähenee kierrätyslannoitteet soveltuvat paikallistuvaan biotalouteen
14
15
6. Ravinnetalouden energiaomavaraisuus ja
huoltovarmuus lisääntyy esim. biokaasuttamojen mädäte soveltuu lannoitukseen integroiduissa järjestelmissä (agroekologisissa symbiooseissa)
voidaan siirtyä energia- ja ravinneomavaraisuuteen
7. Kauppatase kohenee: lannoite-raaka-aineiden ja lannoitteiden tuonti vähenee
8. Maatalouden kannattavuus paranee
ravinne- (ja kierrätykseen liittyvä energia-) omavaraisuus maataloudessa kasvaa
riippuvuus ravinteita ostopanoksina vähenee
15
Maatalouden panostuonti vuonna 2012
0 50 100 150 200 250 300 350
Kemikaalit ja kemialliset tuotteetJalostetut öljytuotteet
Eläin- ja kasviöljyt ja -rasvatFossiiliset energiaraaka-aineet ja kaivostoiminta
MaataloustuotteetKoneet ja laitteet
Metallituotteet (ei koneet, laitteet)Liikkeenjohdon palvelut
Tietokoneet, elektroniset, optiset tuotteetSähkö, kaasu, lämpö ja ilmastointi
Jalostettu ja säilötty kalaMylly- ja tärkkelystuotteet
Säilötty liha ja lihavalmisteetMainos- ja markkinatutkimuspalvelut
SähkölaitteetMuut elintarvikkeet
PerusmetallitKumi- ja muovituotteet
Vuokraus- ja leasingpalvelutTietojenkäsittelypalvelut
Lääkeaineet ja lääkevalmisteetMuut yht.
Välitön 505 milj. €
Välillinen 596 milj. €
Yhteensä 1 101 milj. euroa
Knuuttila, M. & Vatanen, E. 2015. Elintarvikemarkkinoiden tuontiriippuvuus. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 70/2015
16
17 17
18
7. Syntyy uusia yrityksiä ja työpaikkoja, erityisesti
maaseudulle
fiksuja räätälöityjä kierrätyslannoitteita kehitetään kiivaasti uusia lannoituspalvelun konsepteja syntyy digiaika mahdollistaa logistisen tehokkuuden uusia high-bio-tech-ratkaisuja, välineitä ja teollisia prosesseja
syntyy, ja näille alihankintayrityksiä ja urakoijia
18
19
Mistä kierrätettävät ravinteet?
1. maatalouden sisältä biologisesti sidottu typpi: palkokasveista maahan suoraan sekä rehuketjun kautta sonnat ja virtsat, kuivikkeet (eli: lannat) lannat ja vihermassat biokaasutuksen kautta: energiaa kasvinviljelyn sivuvirrat (naatit, oljet, puimalatähteet)
2. elintarviketeollisuudesta (ja metsäteollisuudesta) prosessien ylitteet (tähteet: paljon erilaisia jakeita) esim: Viljo®-lannoiteperhe teurasjätteistä (lihaluujauhosta)
3. kaupasta ja kotitalouksista ruokajätteistä (biojäte) kompostoituna biokaasutettuna
4. jätevesistä (kunnallisista putsareista kierrätyslaitoksia) kompostoituna stripattuna
5. bioenergian tuotannosta kaasutustähteet (biokaasureaktoreista) tuhkat
6. vesistöjen kunnostuksista ruovikoiden niitokset ruopat (esim. laskeutusaltaista) kala ja perkeet
19
20
”Fiksut” täsmä-kierrätyslannoitteet (precision organic fertilizers)
sopivien orgaanisten aineiden ja tuhkien sekoitukset kierrätysalkuperää olevat ravinnelisät (esim. puhdistamolietteen
fosfori ja typpi epäorgaanisina lisinä tai kierrätysväkilannoiteina) hivenainelisät biohiililisä muu ”boostaus”: orgaaninen lannoite on hajottajayhteisön
ravintoa – mineralisaation säätely esim. helppoliukoisten hiilihydraattien avulla
20
21
”Agroekologiset symbioosit”: Palopuron hanke-esimerkki energia- ja ravinneomavaraisesta lähiruoan tuotannosta http://blogs.helsinki.fi/palopuronsymbioosi/ KUVA: MT. 21
www.helsinki.fi
Kiitos.
18.4.2016 Maataloustieteiden laitos 22