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