Source: http://docplayer.fi/3594985-Esiselvitys-biokaasulaitoksen-sijoittumisesta-kirkkokallion-teollisuusalueelle.html
Timestamp: 2017-11-20 17:54:45+00:00
Document Index: 21732889

Matched Legal Cases: ['KKO ', 'kko ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'KKO ', 'kko ', 'KKO ', 'kko ', 'kko ']

ESISELVITYS BIOKAASULAITOKSEN SIJOITTUMISESTA KIRKKOKALLION TEOLLISUUSALUEELLE - PDF
ESISELVITYS BIOKAASULAITOKSEN SIJOITTUMISESTA KIRKKOKALLION TEOLLISUUSALUEELLE
Download "ESISELVITYS BIOKAASULAITOKSEN SIJOITTUMISESTA KIRKKOKALLION TEOLLISUUSALUEELLE"
1 Satafood Kehittämisyhdistys ry, Ympäristöteknologia Risto Rytin katu 70, Huittinen FT Sanna Marttinen: Puh. (02) ; GSM FM Kalle Maaranen: Puh. (02) ; GSM Fax (02) ; ESISELVITYS BIOKAASULAITOKSEN SIJOITTUMISESTA KIRKKOKALLION TEOLLISUUSALUEELLE Raportti Sanna Marttinen Kalle Maaranen Satafood Kehittämisyhdistys ry Ympäristöteknologia
2 TIIVISTELMÄ Kirkkokallion teollisuusalueen kehittymisen ja siellä toimivien yritysten laajentumisen edellytyksenä on kilpailukykyisen sähkö- ja lämpöenergian saannin turvaaminen sekä yritysten sivutuotteiden ja biojätteiden hyödyntäminen ekologisesti kestävällä tavalla. Biokaasulaitoksessa biohajoavasta materiaalista tuotetaan biokaasua, jota voidaan hyödyntää sähkön- ja lämmöntuotannossa tai liikennepolttoaineena. Jäljelle jäävä ravinnerikas liete voidaan hyödyntää lannoitevalmisteena. Kirkkokalliolle perustettavan biokaasulaitoksen lähtökohta olisi ensisijaisesti jätehuollon järjestäminen palvelemaan joko Honkajoen kuntaa yrityksineen tai sen lisäksi lähikuntia. Laitos tuottaisi energiaa alueen yrityksille, mutta kokonaan se ei pystyisi ratkaisemaan Kirkkokallion yritysten lisäenergian tarvetta. Biokaasulaitoshanketta voidaan viedä Honkajoella eteenpäin kahtena erilaisena vaihtoehtona. Vaihtoehdossa 1 Honkajoki Oy:n vastaanottaman 3-riskiluokan materiaalin käsittelymenetelmä muutettaisiin kuivasulatuksesta biokaasukäsittelyyn. Tämäntyyppisen materiaalin käsittely biokaasulaitoksessa on teknisesti haastavaa. Vaihtoehto olisi kiinnostavin tilanteessa, jos nykyisen käsittelyn tuotteiden hyödyntäminen tulee kannattamattomaksi lainsäädännön rajoitusten takia. Jos laitoksella käsiteltäisiin teurasjätteen lisäksi Honkajoen kunnassa muodostuvat biokaasukäsittelyyn soveltuvat sivutuotteet, olisi laitoksen mitoituskapasiteetti n t/a, josta lähes 90 % olisi varattu Honkajoki Oy:n teurasjätteille. Investointikustannukset olisivat arviolta 10 M. Sähkön ja lämmön myynnin tuotot huomioiden materiaalin käsittelykustannukseksi muodostuisi n. 11 /t. Jos materiaalista kuitenkin perittäisiin 50 /t porttimaksu, olisi laitoksen takaisinmaksuaika n. 3 vuotta. Biokaasulaitos vastaisi lämpöteholtaan n. 6 MW lämpölaitosta. Vaihtoehto 2 olisi toteuttaa biokaasulaitos, joka perustuu suurten eläinyksiköiden lietelannan käsittelyyn ja jossa tulovirtaa saadaan perimällä muusta käsiteltävästä jätteestä korkeampi käsittelymaksu. Tämän vaihtoehdon kannattavuus edellyttää myös Honkajoen ulkopuolisten sivutuotteiden käsittelyä laitoksessa. Mikäli laitos perustuisi Honkajoen neljän suurimman eläinyksikön lannan (n t/a) käsittelyyn ja lisämateriaaleina käsiteltäisiin esim. Honkajoen kunnassa muodostuvat biokaasukäsittelyyn soveltuvat sivutuotteet, lähikuntien puhdistamolietteet ja Atrian Kauhajoen teurastamolla muodostuvat mahojen sisällöt, muodostuisi laitoksen mitoituskapasiteetiksi n t/a samoin kuin vaihtoehdossa 1, mutta laitoksella muodostuvan biokaasun lämpöteho olisi huomattavasti pienempi, luokkaa 1,1 MW. Investointikustannukset olisivat arviolta 5,5 M. Jos lannan käsittelymaksuksi määriteltäisiin 5 /t, pitäisi muun materiaalin käsittelystä periä n. 48 /t maksu kustannusten peittämiseksi. Ko. maksun suuruus on keskimääräistä laitosmaisen biohajoavan jätteen käsittelymaksutasoa. Hankkeen kannattavuus paranee käsiteltävän materiaalin (muun kuin lannan) määrän kasvaessa. Alustavien laskelmien perusteella molemmilla vaihtoehdoilla on kannattavuuden edellytykset. Jatkossa laskelmia tulisi tarkentaa tarjouspyyntöjen avulla sekä selvittämällä tarvittavien yhteistyökumppaneiden kiinnostus hanketta kohtaan. 2(26)
3 ALKUSANAT Toimeksiannon tarkoituksena oli selvittää biokaasulaitoksen perustamisen edellytyksiä Kirkkokallion teollisuusalueelle Honkajoelle. Työ tehtiin osana Honkajoen kunnan hallinnoimaa ViherCenter-hanketta, jonka tavoitteena on Kirkkokallion teollisuusalueen kehittäminen ja teollisuusekologisen ajattelun soveltaminen alueen kehittämiseen. Esiselvityksessä käytetyt lähtötiedot perustuvat kirjallisiin lähteisiin sekä alueen yrittäjiltä saatuihin tietoihin. Sisällysluettelo 1 JOHDANTO JÄTTEET JA SIVUTUOTTEET Honkajoella muodostuvien sivutuotteiden määrät ja ominaisuudet Honkajoen lähikunnissa muodostuvien sivutuotteiden määrät ja ominaisuudet Tekniset ja lainsäädännölliset rajoitukset materiaalien käsittelylle biokaasulaitoksessa Honkajoki Oy Teurasjäte Puhdistamoliete Lihajaloste Korpela Oy KKK-vihannes Oy, Hevi-Kolmio Oy, Honkatarhat Oy Honkajoen kunta Puhdistamo- ja sako-/umpikaivolietteet Erilliskerätyt biojätteet Sikalat Atria Kauhajoen teurastamo Lähikuntien puhdistamolietteet BIOKAASULAITOKSEN LOPPUTUOTTEET Liete Biokaasu TEKNIS-TALOUDELLINEN ARVIO BIOKAASULAITOKSEN TOTEUTETTAVUUDESTA KIRKKOKALLION ALUEELLA Toteutusvaihtoehdot Käsiteltävä määrä ja biokaasuntuotto Prosessikuvaus Materiaali- ja energiatase Energian tuotto vs. tarve Hiilidioksidi Mitoitus Kannattavuus Jätevesien käsittelyn kustannusten vaikutus kannattavuuteen Investointituen vaikutus kannattavuuteen JOHTOPÄÄTÖKSET JA EHDOTUS JATKOTOIMENPITEISTÄ (26)
4 1 JOHDANTO Kirkkokallion teollisuusalueen kehittymisen ja siellä toimivien yritysten laajentumisen keskeisenä edellytyksenä on lämpöenergian lisätuotanto tai talteenoton tehostaminen sekä kilpailukykyisen sähköenergian saannin turvaaminen teollisuusalueella. Toisena perusedellytyksenä on yritysten sivutuotteiden ja biojätteiden hyödyntäminen ekologisesti kestävällä tavalla. Alueen kehittämisen eräänä vaihtoehtona tarkastellaan biokaasulaitoksen perustamista, koska se mahdollistaisi sekä energiantuotannon että sivutuotteiden käsittelyn samassa laitoksessa. Prosessissa muodostuva biokaasu on metaanin ja hiilidioksidin seos, josta metaani voidaan hyödyntää energian tuotannossa ja hiilidioksidi voisi olla hyödynnettävissä kasvihuoneviljelyssä. Jäljelle jäävä ravinnerikas liete soveltuisi lannoitevalmisteeksi. Biokaasulaitoksen kannattavuuteen liittyvät mm. käsiteltävän materiaalin määrä ja laatu, lainsäädännön asettamat rajoitukset materiaalien käsittelylle ja lopputuotteen hyödyntämiselle sekä tuotettavan biokaasun ja siitä saatavan energian määrä suhteessa alueen energiantarpeeseen. Tämän selvityksen tavoitteena on arvioida onko Kirkkokallion teollisuusalueelle mahdollisesti rakennettavalla biokaasulaitoksella kannattavuuden edellytyksiä. Selvityksessä arvioidaan alueella muodostuvien ja sinne tuotavien sivutuotejakeiden käsiteltävyyttä biokaasulaitoksessa ja biokaasulaitoksen mahdollista kokoluokkaa sekä esitetään arvio investointi- ja käyttökustannuksista, laitoksen tuotoista sekä materiaalien käsittelykustannuksista. 2 JÄTTEET JA SIVUTUOTTEET 2.1 Honkajoella muodostuvien sivutuotteiden määrät ja ominaisuudet Kirkkokallion teollisuusalueella toimii tällä hetkellä viisi yritystä, joissa käsitellään tai joissa muodostuu biohajoavia sivutuotteita. Ne ovat eläinperäisiä sivutuotteita käsittelevä Honkajoki Oy, kasvihuoneviljelyä harjoittavat KKK- Vihannes Oy, Hevi-Kolmio Oy ja Honkatarhat Oy sekä elintarvikkeita jalostava Lihajaloste Korpela Oy. Kirkkokallion teollisuusalueen yritysten lisäksi Honkajoen kunnassa ei ole muita yrityksiä, joissa muodostuisi merkittävässä määrin biohajoavia sivutuotteita. Yritysten sivutuotteiden lisäksi Honkajoen kunnassa muodostuu yhdyskuntajätevesilietettä puhdistamolla, sako- ja 4(26)
5 umpikaivolietteitä haja-asutusalueella ja erilliskerättyä biojätettä. Kunnassa on myös kaksi suursikalaa ja kaksi isoa nautakasvattamoa sekä lisäksi useita pienempiä eläinyksiköitä, joissa muodostuu liete- ja kuivalantaa. Taulukossa 1 on esitetty Honkajoen kunnan alueen sellaiset biojätteet ja sivutuotteet, jotka voisivat soveltua käsiteltäväksi biokaasulaitoksessa. Materiaaleista on esitetty niiden määrät sekä laskelmissa käytetyt kuiva-aineen ja orgaanisen kuiva-aineen pitoisuudet sekä arvioitu metaanintuottopotentiaali (CH 4 -potentiaali). TAULUKKO 1 Biokaasulaitoksen mahdolliset raaka-aineet Honkajoella Kuivaaine Orgaaninen CH 4 - Määrä (TS) aine (VS) potentiaali (t/a) (%) (%/TS) (m 3 CH 4 / t VS) Honkajoki Oy - teurasjäte (3-luokka) teurasjäte (2-luokka) flotaatiorasva ja puhdistamoliete KKK-Vihannes Oy - lehdet ja varkaat myyntiin kelpaamattomat tomaatit Hevi-Kolmio Oy - lehdet ja myyntiin kelpaamattomat kurkut Honkatarhat Oy - myyntiin kelpaamaton salaatti Lihajaloste Korpela Oy - elintarvikejäte Honkajoen kunta - puhdistamoliete sako- ja umpikaivoliete biojäte Sikalat - Honkaporsas Oy Jussilan sikala Hakasen nautakasvattamo Ylilammin nautakasvattamo Honkajoen lähikunnissa muodostuvien sivutuotteiden määrät ja ominaisuudet Lähikunnissa muodostuvista sivutuote- ja jätejakeista tähän selvitykseen on otettu mukaan Atria Kauhajoen teurastamolla muodostuvat mahojen sisällöt ja flotaatioliete sekä lähikuntien puhdistamolietteet (Taulukko 2). Teurastamon sivutuotteiden määrät perustuvat yritykseltä saatuihin tietoihin ja puhdistamolietteiden määrät ympäristöhallinnon VAHTI-rekisterin v tietoihin. Kuiva-aineen ja orgaanisen aineen pitoisuudet ja metaanintuottopotentiaalit ovat arvioita. Tarkasteltu puhdistamolietteiden 5(26)
6 yhteismäärä on t/a ja kaikkien Honkajoen ulkopuolisten sivutuotteiden määrä t/a. TAULUKKO 2 Honkajoen biokaasulaitoksen mahdolliset raaka-aineet lähikunnista Määrä Kuiva-aine (TS) Orgaaninen aine (VS) CH 4 -potentiaali (t/a) (%) (%/TS) (m 3 CH 4 / t VS) Kauhajoen teurastamo - mahojen sisältö flotaatioliete Puhdistamolietteet - Isojoki Jämijärvi Kankaanpää Karvia Kauhajoki Kiikoinen Lavia Pomarkku Siikainen Tekniset ja lainsäädännölliset rajoitukset materiaalien käsittelylle biokaasulaitoksessa Honkajoki Oy Teurasjäte Honkajoki Oy vastaanottaa eläinperäisiä sivutuotteita, joiden käsittelyä säädellään ns. sivutuoteasetuksella (EY 1774/2002). Asetuksessa mm. jaetaan materiaalit 1-, 2- ja 3-riskiluokkiin sekä määritellään kullekin riskiluokalle hyväksyttävät käsittelymenetelmät. Honkajoki Oy:n vastaanottamasta materiaalista n. 38 % on 1-luokkaan kuuluvaa TSE-riskiainesta, jonka käsittelyyn biokaasulaitos ei ole hyväksyttävä menetelmä. 2-luokan materiaalia saa käsitellä biokaasulaitoksessa ns. steriloinnin jälkeen (palakoko 50 mm, 3 bar, 133 C, 20 min) ja 3-luokan materiaalia sellaisenaan. Biokaasulaitoksen tulee kuitenkin sisältää ns. hygienisointiyksikkö, joko ennen tai jälkeen prosessin, jossa materiaali käsitellään 70 C:n lämpötilassa 1 h ajan. Tällä hetkellä Honkajoki Oy käsittelee n t/a 2- ja 3-riskiluokan materiaaleja, joista valtaosa (n t/a) kuuluu 3-riskiluokkaan. Käsittelymenetelmänä on ns. kuivasulatusmenetelmä. Tällä hetkellä 2- ja 3- luokan materiaalit kerätään ja käsitellään yhdessä. Jos materiaalit käsiteltäisiin biokaasulaitoksessa, tulisi eri luokkien materiaalit erottaa jo keräysvaiheessa, 6(26)
7 koska seoksena koko määrä pitäisi käsitellä 2-luokan vaatimusten mukaisesti eli steriloida ennen syöttöä biokaasulaitokseen. Nykyisen prosessin tuotteena saatava lihaluujauho soveltuu teknisesti lannoiteja rehukäyttöön, mutta näitä käyttöjä on tällä hetkellä rajoitettu lainsäädännöllä eläintautien leviämisen estämisen varmistamiseksi. Sivutuoteasetuksen muutosten yhteydessä lihaluujauhon käytön rajoitukset tulevat mahdollisesti lievenemään. Toinen Honkajoki Oy:ssä muodostuva tuote on rasva, joka tällä hetkellä poltetaan ja hyödynnetään lämpöenergiana. Jätteenpolttolainsäädännön kiristyessä on uhkana, että rasvan poltto luokitellaan jätteenpoltoksi, mikä aiheuttaisi polton kustannusten merkittävän kasvun tiukentuvien päästö- ja mittausvaatimusten takia. Uutena käyttökohteena rasvalle selvitetään parhaillaan sen jalostamista biodieseliksi ja edelleen sähköksi ja lämmöksi. Rasva soveltuisi myös mm. Fortumin biopolttoaineen jalostuslaitoksen raakaaineeksi. Rasva soveltuisi periaatteessa edelleenkäsiteltäväksi myös biokaasulaitoksessa, jolloin se sekoitettaisiin muun jätemateriaalin joukkoon ja muutettaisiin metaaniksi ja edelleen sähköksi ja lämmöksi. Suora poltto tai käyttö biodieselin raaka-aineena lienevät kuitenkin kannattavampia vaihtoehtoja, mikäli käsittelykustannukset eivät lainsäädännön takia nouse merkittävästi. Biokaasulaitos tarjoaisi vaihtoehdon nykyiselle käsittelyprosessille 3-riskiluokan materiaaleille. Käsiteltävä määrä olisi n t/a ja materiaalin kuivaainepitoisuus n. 49 %. Myös 2-riskiluokan materiaaleja voitaisiin käsitellä biokaasulaitoksessa sterilointikäsittelyn jälkeen. Nykyinen prosessi sisältää sterilointikäsittelyn, jota voitaisiin hyödyntää biokaasulaitoksen esikäsittelynä. Biokaasuprosessia varten materiaali jouduttaisiin laimentamaan n. 10 % kuivaainepitoisuuteen. Laimennukseen voitaisiin käyttää osittain esim. lietelantaa tai lopputuotteen vedenerotuksessa muodostuvaa rejektivettä. Joka tapauksessa laimennusvesi aiheuttaa käsiteltävän materiaalin kokonaismäärän ja siten tarvittavan reaktorikapasiteetin kasvun ja käsittelyä vaativan rejektiveden määrän lisääntymisen. Molemmat tekijät kasvattavat biokaasulaitoksen investointikustannuksia. Teurasjätteiden käsittely biokaasulaitoksissa on teknisesti erittäin haastavaa. Teurasjätteiden rasvalla on korkea metaanintuottopotentiaali, mutta korkea rasvapitoisuus myös aiheuttaa biologiseen prosessiin korkeamman kuormituksen kuin vastaava määrä muun tyyppistä materiaalia. Tämä voi aiheuttaa häiriöitä biologiseen prosessiin. Muita käytännössä todettuja ongelmia ovat mm. reaktorin seinämille muodostuvat kerrostumat sekä liimamaisen aineen muodostuminen. Nykyisen käsittelyprosessin säilyttäminen Honkajoki Oy:ssä vaikuttaa järkevältä, mikäli prosessin lopputuotteille on tulevaisuudessa markkinoita. Mikäli prosessin korvaamista biokaasulaitoksella harkitaan, tulisi ensin tarkasti selvittää prosessin tekniset rajoitukset sekä pyrkiä testaamaan käsittelyä pilotmittakaavassa. 7(26)
8 Puhdistamoliete Honkajoki Oy:n jätevedet käsitellään omassa jätevedenpuhdistamossa, joka sisältää mm. flotaatiovaiheen ja biologisen käsittelyn. Flotaatiossa erottuu rasvaa ja biologisessa puhdistuksessa lietettä, jotka teknisesti soveltuvat käsiteltäväksi biokaasulaitoksessa. Puhdistamossa käsiteltävä jätevesi on kuitenkin peräisin luokan 1 sivutuotteita käsittelevästä laitoksesta ja on tulkinnanvaraista luetaanko puhdistamossa muodostuva liete kuuluvaksi 1- riskiluokkaan, mikä estäisi sen käsittelyn biokaasulaitoksessa. Jätevesi läpikäy sterilointivaiheen ennen kuin se johdetaan puhdistamolle. Puhdistamolla jätevesi jakaantuu puhdistettuun vesifraktioon ja rasva/lietefraktioon. Näistä vesifraktio voidaan lainsäädännön mukaan johtaa suoraan vesistöön. Samaa periaatetta noudattaen liete voitaisiin esim. biokaasukäsittelyn jälkeen sijoittaa maanparannusaineeksi. Tässä selvityksessä on otettu lähtökohdaksi, että lietteelle ei vaadita 1-riskiluokan käsittelyjä, vaan se on mahdollista toimittaa biokaasulaitokselle Lihajaloste Korpela Oy Lihajaloste Korpela Oy:ssä muodostuvat orgaaniset sivutuotteet ovat osittain eläinperäisiä ja luokitellaan 3-riskiluokkaan, joten ne voidaan käsitellä hyväksytyssä biokaasulaitoksessa. Tällä hetkellä ne toimitetaan käsiteltäväksi Honkajoki Oy:lle KKK-vihannes Oy, Hevi-Kolmio Oy, Honkatarhat Oy Kasvihuoneissa muodostuvista biohajoavista sivumateriaaleista biokaasulaitoksessa käsiteltäviksi soveltuvat kasvun aikana poistettavat kasvustot. Myyntiin kelpaamattomia vihanneksia toimitetaan tällä hetkellä maatiloille eläinten ruuaksi, mikä on suositeltavaa myös tulevaisuudessa, mikäli lainsäädäntö sen sallii. Tarkastelun ulkopuolelle on jätetty poistettavat kasvualustat ja kasvusto viljelyn päätyttyä materiaalien heikon biohajoavuuden takia. Kasvihuoneissa muodostuvat biohajoavat sivutuotteet ovat kasviperäisiä ja niiden käsittelyyn biokaasulaitoksissa ei ole tällä hetkellä voimassa olevaa lainsäädäntöä. Kasviperäisten sivutuotteiden käsittelyn lainsäädäntö tulee kuitenkin tulevaisuudessa kiristymään ja niiden komposti- ja biokaasulaitoskäsittelylle tullaan todennäköisesti asettamaan vastaavia vaatimuksia kuin eläinperäisen jätteen käsittelylle. Tällä hetkellä kasvihuoneissa muodostuva kasviperäinen materiaali käsitellään kunnan omistamalla kompostikentällä. Ympäristölainsäädännön kiristymisen vaikutus kompostoinnin tulevaisuuteen on epäselvää. 8(26)
9 2.3.4 Honkajoen kunta Puhdistamo- ja sako-/umpikaivolietteet Honkajoen kunnan viemäriverkoston jätevedet käsitellään jätevedenpuhdistamossa, missä muodostuva liete soveltuu käsiteltäväksi biokaasulaitoksessa. Haja-asutusalueen sako- ja umpikaivolietteet rinnastetaan puhdistamolietteisiin, eikä niitä saa viedä pellolle ilman hyväksyttyä käsittelyä. Hyväksytyksi käsittelyksi katsotaan mm. käsittely biokaasulaitoksessa termofiilisessä prosessissa (n. 55 C) tai hygienisointiyksikön käsittävässä mesofiilisessä prosessissa (n. 35 C) (MMMELO 2915/835/2005). Vuonna 2003 n. puolet sako- ja umpikaivolietteistä toimitettiin Honkajoen kunnan puhdistamolle. Määrän voidaan olettaa tulevaisuudessa kasvavan lainsäädännön kiristymisen myötä. Sako- ja umpikaivolietteiden kuivaainepitoisuus on pieni, joten niistä saatava energiahyöty jää vähäiseksi Erilliskerätyt biojätteet Erilliskerättyä biojätettä muodostuu mm. kotitalouksissa ja laitoksissa. Biokaasulaitoksen kannalta ongelmana voivat olla puutteellisen lajittelun seurauksena jätteisiin päätyvät biohajoamattomat materiaalit, kuten muovit ja metallit. Biohajoamaton materiaali voitaisiin erotella esikäsittelylinjastossa. Linjaston investointikustannukset ovat kuitenkin korkeahkot ja biojätteen määrä vähäinen, joten esikäsittelyn kustannuksia on syytä verrata biojätteen vaihtoehtoisiin käsittelytapoihin, kuten kuljetus muualle käsiteltäväksi Sikalat Honkajoella on kaksi suursikalaa ja kaksi suurta nautakasvattamoa sekä lisäksi pienempiä eläinyksiköitä. Tässä selvityksessä tarkastellaan ainoastaan neljää suurinta yksikköä. Suurissa yksiköissä lannan käsittely ja levitys on haastavampaa kuin pienissä yksiköissä. Lannan levityspinta-alaa on oltava paljon ja lannan varastoinnin ja levityksen aiheuttama haju voi aiheuttaa viihtyvyyshaittaa naapurustolle. Honkajoella lannan levitys ei ole toistaiseksi aiheuttanut suurempia ongelmia. Biokaasukäsittely vähentää lannan hajua merkittävästi. Jos käsitellystä lietteestä erotetaan kuiva-aine ja vesi omiksi jakeikseen, voidaan fosforipitoinen kuivajae kuljettaa kauemmas lietteen kuljetusta alemmin kustannuksin. Typpipitoinen vesijae voitaisiin levittää lähipelloille. Kirkkokallion alueesta n. 2 km etäisyydellä sijaitsee 850 emakkopaikan Honkaporsas Oy ja 5 km etäisyydellä Jussilan 850 emakkopaikan sikala. Jussilan sikalassa on lisäksi jonkin verran lihasikoja. Honkaporsas Oy:ltä saatujen tietojen mukaan lietelantaa muodostui v n t/a. Siitä n. 30 % arvioitiin olevan pesu- ja sadevesiä, jotka laimensivat lietelannan kuivaainepitoisuuden n. 3 %:ksi. Jos liete johdettaisiin käsiteltäväksi 9(26)
10 biokaasulaitoksessa, sadeveden laimentava vaikutus jäisi pois. Siten laskelmissa käytettiin muodostuvan lietelannan määränä 9000 t/a ja kuivaainepitoisuutena 4 % molemmille sikaloille. Hakasen 500 paikan nautakasvattamo sijaitsee n. 5 km etäisyydellä Kirkkokalliosta ja Ylilammin 300 paikan nautakasvattamo n. 10 km etäisyydellä. Tilojen ympäristölupien mukaan molemmilla tiloilla muodostuu sekä liete- että kuivalantaa. Laskelmissa huomioitiin ainoastaan lietelannan osuus. Myös kuivalanta voisi olla hyödynnettävissä biokaasulaitoksessa. Maatilojen lantaa käsitellään tällä hetkellä Suomessa muutamissa maatilakohtaisissa biokaasulaitoksissa sekä yhdessä usean tilan yhteisessä biokaasulaitoksessa. Lannan lisäksi laitoksissa käsitellään mm. teollisuuden sivutuotteita ja puhdistamolietteitä. Mikäli biokaasulaitoksessa käsitellään pelkästään yhden tilan lantaa ja lopputuotetta ei markkinoida, ei käsittelylle aseteta lainsäädännössä juurikaan rajoituksia. Mikäli mukana on eläinperäistä materiaalia, koskee biokaasulaitosta sivutuoteasetuksen vaatimukset. Honkajoen neljän suurimman eläinyksikön yhteenlaskettu lietelannan määrä on n t/a. Niiden yhteiskäsittely olisi mahdollista toteuttaa biokaasulaitoksessa, joka sijoittuisi Kirkkokallion alueelle. Kirkkokalliolla olisi käyttökohteita biokaasusta tuotetulle energialle ja kaikki eläinyksiköt sijaitsevat 10 km säteellä Kirkkokalliosta, mitä voidaan pitää kuljetuksen kannalta mahdollisena etäisyytenä. Pelkän lietelannan kuiva-ainepitoisuus on pieni biokaasun tuottamisen kannalta. Sitä voidaan nostaa käsittelemällä lietelannan joukossa kuivempia materiaaleja, esim. teollisuuden sivutuotteita Atria Kauhajoen teurastamo Teurastamon mahojen sisällöt ovat 2-riskiluokan eläinperäistä materiaalia. Ne voidaan kuitenkin muusta 2-luokan materiaalista poiketen käsitellä hyväksytyssä biokaasulaitoksessa ilman sterilointikäsittelyä. Tällä hetkellä ne toimitetaan aumakompostoitavaksi Vapolle. Teurastamon flotaatioliete on samantyyppistä kuin Honkajoki Oy:n puhdistamon flotaatioliete, jota on käsitelty kappaleessa Lähikuntien puhdistamolietteet Lähikunnissa muodostuvat puhdistamolietteet vastaavat ominaisuuksiltaan Honkajoen kunnan puhdistamolietettä, jota on käsitelty kappaleessa (26)
11 3 BIOKAASULAITOKSEN LOPPUTUOTTEET 3.1 Liete Biokaasulaitoksessa käsitelty materiaali on ravinnerikasta lietettä. Kuiva-aineen määrä pienenee n. 50 % ja orgaanisen aineen määrä n. 60 %. Käsittelyn aikana typen, fosforin ja kaliumin kokonaismäärä ei juuri muutu. Osa orgaanisesta typestä muuttuu ammoniumtypeksi. Lietteen vedenerotuksessa pääosa typestä (ammoniumtyppi) päätyy vesijakeeseen, kun taas fosfori ja kalium päätyvät pääosin kuivajakeeseen. Sivutuoteasetuksen mukaan toimivan biokaasulaitoksen lopputuote on rekisteröitävä lannoitevalmisteeksi. Lannoitevalmisteen käytölle on asetettu joitakin rajoituksia riippuen siitä, mitä raaka-aineita se sisältää. Tällä hetkellä biokaasulaitoksessa käsiteltyä seosta, joka sisältää eläinperäistä materiaalia, ei saa käyttää laitumilla. Alustavan tiedon mukaan täyskiellosta oltaisiin siirtymässä kolmen viikon varoaikaan laidunkäytössä. (Venelampi ). Seosta, joka sisältää puhdistamolietettä, ei saa käyttää juures-, peruna- ja vihannesviljelyssä. Sivutuoteasetusta täydennetään jatkuvasti. Myös kotimaista lannoitevalmistelainsäädäntöä ollaan parhaillaan uudistamassa. Uudet määräykset voivat jossain määrin vaikuttaa biokaasulaitoksessa käsitellyn materiaalin käyttöön lannoitevalmisteena. Mikäli biokaasulaitoksessa käsiteltyä lietettä haluttaisiin markkinoida, tulisi se jatkokäsitellä esim. kompostoimalla tai rakeistamalla kuljetuskustannusten minimoimiseksi ja käsiteltävyyden parantamiseksi. 3.2 Biokaasu Biokaasu on koostumukseltaan pääasiassa metaania (CH 4 ) ja hiilidioksidia (CO 2 ). Biokaasulaitoksissa tuotetussa biokaasussa metaanin osuus on n % ja hiilidioksidin osuus n %. Näiden lisäksi kaasussa on pieniä pitoisuuksia typpeä ja rikkivetyä. Biokaasun metaani voidaan hyödyntää sekä sähkön- että lämmöntuotannossa. Sitä voidaan käyttää myös ajoneuvojen polttoaineena. Polttoaineeksi biokaasun sisältämä metaani sopii erinomaisesti, koska palamisen lopputuotteena syntyy ainoastaan vettä ja hiilidioksidia. Biokaasun hiilidioksidi voidaan ottaa talteen ja hyödyntää esim. lannoitteena kasvihuoneissa. Hiilidioksidin talteenotto on kuitenkin vielä harvinaista taloudellisista syistä. 11(26)
12 4 TEKNIS-TALOUDELLINEN ARVIO BIOKAASULAITOKSEN TOTEUTETTAVUUDESTA KIRKKOKALLION ALUEELLA 4.1 Toteutusvaihtoehdot Teknis-taloudelliseen arviointiin valittiin kolme erilaista biokaasulaitoksen toteutusvaihtoehtoa. Vaihtoehdot on esitetty kuvina liitteessä 1. VAIHTOEHTO 1: Laitoksen pääasiallinen raaka-aine on Honkajoki Oy:n vastaanottama 3- riskiluokan materiaali. Lisäksi käsitellään Kirkkokallion alueen yrityksissä ja Honkajoen kunnassa muodostuvat biohajoavat jätteet ja sivutuotteet. VAIHTOEHTO 2a: Laitoksen pääasiallinen raaka-aine on Honkajoen suurissa eläinyksiköissä muodostuva lietelanta. Lisäksi käsitellään Kirkkokallion alueen yrityksissä ja Honkajoen kunnassa muodostuvat biohajoavat jätteet ja sivutuotteet. Honkajoki Oy:n vastaanottamaa 3-riskiluokan materiaalia ei käsitellä biokaasulaitoksessa. VAIHTOEHTO 2b: Sama kuin vaihtoehto 2a, mutta lisäksi käsitellään Atrian Kauhajoen teurastamolla muodostuvat mahojen sisällöt ja flotaatioliete sekä lähikuntien puhdistamolietteet. Kaikissa tapauksissa biokaasulaitos sijoittuisi Kirkkokallion teollisuusalueelle ja tuotettu energia hyödynnettäisiin alueen yrityksissä. 4.2 Käsiteltävä määrä ja biokaasuntuotto Biokaasulaitoksessa käsiteltävät materiaalit, niiden määrät, kuiva-aineen ja orgaanisen aineen määrät sekä laskennallinen biokaasuntuotto ja kaasun energiasisältö vaihtoehdoissa 1 ja 2 on esitetty taulukoissa 3 ja 4. Orgaanisesta aineesta 60 % on arvioitu hajoavan biokaasuksi. Vaihtoehdossa 1 koko käsiteltävän määrän kuiva-ainepitoisuudeksi muodostuisi n. 44 %. Perinteisessä lieteprosessissa toteutettava anaerobikäsittely vaatii huomattavasti alhaisemman kuiva-ainepitoisuuden, joten materiaali on laimennettava. Vaihtoehdossa 2a kokonaiskuiva-ainepitoisuudeksi muodostuisi n. 6 % ja vaihtoehdossa 2b n. 11 %, mitkä sopivat sinällään biokaasuprosessiin. 12(26)
13 TAULUKKO 3 VAIHTOEHTO 1: Biokaasulaitoksessa käsiteltävät määrät ja biokaasuntuotto Käsiteltävät materiaalit Määrä Kuiva- Orgaanisen Biokaasun- Tuotetun aineen aineen tuotto biokaasun määrä määrä energiasisältö t/a t/a t/a m 3 /a MWh/a Honkajoki Oy / teurasjäte Honkajoki Oy / puhd.liete KKK-Vihannes / kasviaines Hevi-Kolmio Oy / kasviaines Honkatarhat Oy / kasviaines Lihajaloste Korpela / elintarvikeaines Kunnan puhdistamoliete Kunnan sakokaivolietteet Kunnan biojäte Yhteensä TAULUKKO 4 VAIHTOEHTO 2: Biokaasulaitoksessa käsiteltävät määrät ja biokaasuntuotto Käsiteltävät materiaalit Määrä Kuiva- Orgaanisen Biokaasun- Tuotetun aineen aineen tuotto biokaasun määrä määrä energiasisältö t/a t/a t/a m 3 /a MWh/a Lietelanta neljältä tilalta Honkajoki Oy / puhd.liete KKK-Vihannes / kasviaines Hevi-Kolmio Oy / kasviaines Honkatarhat Oy / kasviaines Lihajaloste Korpela / elintarvikeaines Kunnan puhdistamoliete Kunnan sakokaivolietteet Kunnan biojäte VAIHTOEHTO 2a: yhteensä Kauhajoen teurastamon mahojen sisältö Kauhajoen teurastamon flotaatioliete Lähikuntien puhdistamolietteet VAIHTOEHTO 2b: yhteensä (26)
14 4.3 Prosessikuvaus Tässä kappaleessa esitetään biokaasulaitoksen yksikköprosessit pääpiirteittäin. Eri laitetoimittajien välillä prosesseissa on jonkin verran eroja. Prosessikuvaus sopii sekä vaihtoehtojen 1 ja 2 laitoksiin. Mikäli jokin yksikköprosessi kuuluu vain jompaankumpaan vaihtoehtoon, on se erikseen mainittu. Kuljetus - Honkajoki Oy:n vastaanottaman 3-riskiluokan materiaalin kuljetus hoidetaan nykykäytännön mukaan (VAIHTOEHTO 1) - Lietelannat kuljetetaan säiliöautolla Kirkkokalliolle (VAIHTOEHTO 2) - Kirkkokallion alueella muodostuvat teollisuuden sivutuotteet siirretään biokaasulaitokselle sitä mukaa kuin niitä muodostuu - Kunnan puhdistamo- ja sako-/umpikaivolietteet kuljetetaan säiliöautoilla Kirkkokalliolle - Kunnan biojätteet kuljetetaan keräysautolla Kirkkokalliolle - Lähikuntien teollisuuden sivutuotteet ja puhdistamolietteet kuljetetaan säiliö- tai kuljetusautoilla Kirkkokalliolle (VAIHTOEHTO 2b) Vastaanotto ja esikäsittely - Materiaaleja otetaan vastaan pääasiassa arkipäivisin, klo 06:00 20:00 välisenä aikana - Määrät punnitaan vastaanoton yhteydessä autovaa alla ja kirjataan automaattisesti valvontapäätteelle - Vastaanotettavan materiaalin kirjanpito hoidetaan Honkajoki Oy:n nykykäytännön mukaan - Materiaalien purku tapahtuu sisätiloissa - Lietemäiset materiaalit puretaan suoraan tankkiautosta pumppaamalla vastaanottosäiliöön - Kuivemmat materiaalit puretaan siiloon tai vastaanottohallin lattialle - Materiaalit murskataan siten, että palakoko ei ylitä 12 mm:ä ja siirretään syötteen valmistussäiliöön - Esikäsittelyyn voidaan tarvittaessa liittää esim. metallinpaljastin, magneettierotin ja muita tarvittavia yksiköitä Syötteen valmistus (VAIHTOEHTO 1; vaihtoehto 2:ssa ei tarvita laimennusta) - Materiaali laimennetaan n. 10 % syöttösakeuteen johtamalla säiliöön tilanteen mukaan lietteenkuivauksen rejektivettä ja loput raakavettä. Rejektiveden kierrättämistä rajoittaa mm. ammoniumtypen konsentroituminen reaktoriin. Myös lietelantaa olisi mahdollista käyttää laimennukseen - Syötteen valmistusta ja pumppauksia ohjataan automaattisesti - Materiaalin ph:ta voidaan säätää tarvittaessa lisäämällä syötteenvalmistussäiliöön happoa tai emästä - Syöte johdetaan panoksina hygienisointiin Hygienisointi - Syöte johdetaan hygienisointiyksikköön, joka on sekoitettu säiliö, jossa materiaali viipyy 70 C lämpötilassa yhden tunnin ajan 14(26)
15 - Hygienisointia ohjataan automaattisesti ja sitä ei voida ohittaa. Jos säiliön sisälämpötila laskee alle 70 C, käynnistää automatiikka kyseisen liete-erän käsittelyn uudestaan - Hygienisointiin ja reaktoriin syötettävän lietteen lämpötilaa säädellään lämmönvaihtimien avulla - Hygienisoinnista liete johdetaan panoksina reaktoriin. Reaktoria syötetään tasaisesti 365 d/a Bioreaktori (anaerobinen käsittely) - Hygienisoitu liete syötetään laitostoimittajasta riippuen reaktorin ylä- tai alaosaan ja puretaan toista linjaa pitkin - Reaktorissa on mekaaninen jatkuvatoiminen sekoitus - Reaktoria operoidaan mesofiilisenä eli lämpötila-alueella C, jolloin lietteen viipymä reaktorissa on n. 21 d. - Operointi termofiilisenä, n. 55 C:n lämpötilassa on myös mahdollista. Tällöin reaktorikoko olisi pienempi ja lietteen viipymä lyhyempi, mutta prosessi on herkempi häiriöille. - Reaktorissa orgaaninen aine hajoaa biologisessa prosessissa osittain biokaasuksi, joka johdetaan rikinpoiston kautta kaasuvarastoon - Käsitelty liete johdetaan joko vapaalla syötöllä tai poistopumpulla erilliseen, sekoitettuun mädätetyn lietteen säiliöön - Prosessiin voidaan liittää haluttaessa jälkikaasuuntumissäiliö, jossa käsitellystä lietteestä vapautuu vielä jonkin verran biokaasua. Jälkikaasuuntumissäiliötä ei lämmitetä. Jälkikaasuuntumisessa voidaan saada talteen n % kaasun kokonaismäärästä - Häiriötilanteita varten bioreaktori on varustettu yli- ja alipaineen varoventtiileillä sekä ylivuotoyhteellä, jota pitkin voidaan poistaa mahdolliset pintarejektit reaktorin yläosasta Biokaasun käsittely - Biokaasu kerätään erilliseen kaasuvarastoon tai jälkikaasuuntumisaltaan päällä olevaan kaasutilaan, josta se johdetaan vedenerottimen kautta hyödynnettäväksi joko kaasumoottorissa tai kaasukattilassa tai se poltetaan ylijäämäpolttimella (ns. soihtu). - Kaasuvaraston avulla tasataan kaasun määrää ja säädellään kaasun painetta linjastossa - Kaasusta n. 20 % kuluu laitoksen lämmitykseen/sähköön, loppu 80 % on hyödynnettävissä Biokaasuvoimalaitos - Biokaasusta voidaan tuottaa sähköä ja lämpöä kaasumoottorissa - Kun sähkö tuotetaan ja käytetään samalla alueella, se voidaan siirtää omaa verkkoa pitkin, jolloin vältetään sähkön siirrosta valtakunnanverkossa aiheutuva maksu - Kirkkokallion alueella on suuri sähkön ja lämmön kulutus ympäri vuoden. Biokaasukattila - Biokaasusta voidaan tuottaa lämmintä vettä kaasukattilalla 15(26)
16 Soihtupoltin - Biokaasua ei saa päästää suoraan ilmakehään, koska sen sisältämä metaani on voimakas kasvihuonekaasu. Mikäli biokaasua ei voida hyödyntää energiantuotannossa, on se poltettava muuten, esim. soihtupolttimessa. Tällaisia tilanteita voivat olla esim. häiriötilanteet ja huoltotyöt Lietteen vedenerotus - Biokaasulaitoksessa käsitelty liete voitaisiin hyödyntää sellaisenaan pelloilla. Lietteen kuiva-ainepitoisuus on kuitenkin pieni, jolloin valtaosa kuljetettavasta aineesta on vettä. Korkeiden kuljetuskustannusten takia on järkevää erottaa mekaanisesti lietteen kuiva-aine ja vesi omiksi jakeikseen. Kuiva-ainejae voidaan kuljettaa kauemmas ja vesijae joko hyödyntää lähiseudun pelloilla tai käsitellä jätevetenä jätevedenpuhdistamolla. - Vedenerotukseen voidaan käyttää esim. linkoa, jolla päästään n. 20 % kuiva-ainepitoisuuteen - Vedenerotusta voidaan tehostaa lisäämällä lietteen joukkoon polymeeriä Jäteveden käsittely - Vedenerotuksessa muodostuvasta rejektivedestä osa voidaan käyttää syötteenvalmistukseen (VAIHTOEHTO 1). Mikäli peltolevitys ei ole mahdollista, on loppu rejektivesi käsiteltävä jätevedenkäsittelyprosessissa. - Honkajoki Oy:n jätevesien käsittelyprosessia ollaan parhaillaan uusimassa. Uusi laitos voisi olla mahdollista mitoittaa siten, että se voisi käsitellä myös biokaasulaitoksessa muodostuvan rejektiveden Kuivajakeen jatkojalostus - Kuivajakeelle tullaan todennäköisesti vaatimaan jonkinasteinen jatkokäsittely ennen sen hyödyntämistä lannoitevalmisteena. Jatkokäsittely voi olla esim. kompostointi tai rakeistus. Kompostoinnissa kuivajakeen joukkoon lisätään turvetta ja kompostoidaan avoaumoissa useita kuukausia. Rakeistuksessa kuivajae kuumennetaan ja puristetaan rakeiseksi materiaaliksi. 4.4 Materiaali- ja energiatase Biokaasuprosessin materiaali- ja energiataseet laitoksen toteutusvaihtoehdoille 1 ja 2 on esitetty taulukoissa 5 8. Prosessin aikana on kuiva-aineesta arvioitu hajoavan 50 % ja orgaanisesta aineesta 60 %. Laskelmissa on oletettu, että biokaasu hyödynnetään yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotantoyksikössä (CHP). Hyötysuhteina sähköntuotannolle on käytetty 35 % ja lämmöntuotannolle 50 %. Kaikki tuotettu kaasu on oletettu voitavan hyödyntää CHP-yksikössä. Aggregaatin tehoa ei siten ole huomioitu tuotettavan sähkön määrässä. Vaihtoehtoisesti biokaasusta voitaisiin tuottaa pelkkää lämpöä kattilassa. 16(26)
17 TAULUKKO 5 VAIHTOEHTO 1: Biokaasulaitoksen materiaalitase VAIHTOEHTO 1 Vastaanotettu Syöttö Poisto Määrä t/a t/d Kuiva-aine (TS) t TS/a t TS/d Orgaaninen aine (VS) t VS/a t VS/d TAULUKKO 6 VAIHTOEHTO 1: Biokaasulaitoksen energiatase VAIHTOEHTO 1 Tuotettu Prosessiin kuluva Ylijäämä biokaasu biokaasu biokaasu (20 %) (80 %) Määrä m 3 /a m 3 /d Metaanipitoisuus % Biokaasun lämpöarvo kwh/m 3 6,5 6,5 6,5 Biokaasun energiasisältö MWh/a CHP sähköntuotanto (35% hyötys.) MWh/a CHP lämmöntuotanto (50% hyötys.) MWh/a Sähköntuotantoteho kw Lämmöntuotantoteho kw TAULUKKO 7 VAIHTOEHTO 2: Biokaasulaitoksen materiaalitase VAIHTOEHTO 2a Vastaanotettu Syöttö Poisto Määrä t/a t/d Kuiva-aine (TS) t TS/a t TS/d Orgaaninen aine (VS) t VS/a t VS/d VAIHTOEHTO 2b Määrä t/a t/d Kuiva-aine (TS) t TS/a t TS/d Orgaaninen aine (VS) t VS/a t VS/d (26)
18 TAULUKKO 8 VAIHTOEHTO 2: Biokaasulaitoksen energiatase Tuotettu Prosessiin kuluva Ylijäämä biokaasu biokaasu biokaasu VAIHTOEHTO 2a (20 %) (80 %) Määrä m 3 /a m 3 /d Metaanipitoisuus % Biokaasun lämpöarvo kwh/m 3 6,5 6,5 6,5 Biokaasun energiasisältö MWh/a CHP sähköntuotanto (35% hyötys.) MWh/a 920 CHP lämmöntuotanto (50% hyötys.) MWh/a Sähköntuotantoteho kw 100 Lämmöntuotantoteho kw 150 VAIHTOEHTO 2b Määrä m 3 /a m 3 /d Metaanipitoisuus % Biokaasun lämpöarvo kwh/m 3 6,5 6,5 6,5 Biokaasun energiasisältö MWh/a CHP sähköntuotanto (35% hyötys.) MWh/a CHP lämmöntuotanto (50% hyötys.) MWh/a Sähköntuotantoteho kw 300 Lämmöntuotantoteho kw 430 Muodostuvan biokaasun energiasisältö vastaa kokonaislämpötehona n. 6,3, 0,4 ja 1,1 MW:a vaihtoehdoissa 1, 2a ja 2b. Vaikka vaihtoehtojen 1 ja 2b käsittelykapasiteetti on samaa luokkaa, on lämpötehoissa suuri ero johtuen käsiteltävän jätteen laadusta, lähinnä kuiva-ainepitoisuudesta. 4.5 Energian tuotto vs. tarve Kirkkokallion kasvihuoneiden sähkönkulutus v oli n. 33 GWh/a ja lämmönkulutus n. 18 GWh/a. Kasvihuoneiden laajennusten jälkeen arvio v sähkönkulutuksesta on n. 43 GWh ja lämmönkulutuksesta n. 26 GWh. Lihajaloste Korpela Oy:n energiankulutus on pieni verrattuna kasvihuoneisiin. Honkajoki Oy:n sähkönkulutus on n. 5,6 GWh/a. Lämpöä Honkajoki Oy tuottaa itse raskaasta polttoöljystä. Sekundäärilämpöä otetaan talteen lämmönvaihtimilla ja toimitetaan kasvihuoneille n. 10 GWh/a kaukolämpönä. Mikäli Honkajoki Oy muuttaisi 3-riskiluokan materiaalin käsittelymenetelmän biokaasukäsittelyksi (VAIHTOEHTO 1), pienenisi Honkajoki Oy:n oma sähköntarve jonkin verran ja toisaalta myös sekundäärilämmön tuotto pienenisi. Taulukossa 9 on vertailtu Kirkkokallion kasvihuoneiden energian tarvetta ja biokaasulaitoksessa tuotettavissa olevaa energian määrää eri toteutusvaihtoehdoissa. Taulukosta nähdään, että sähköntuotanto jää kaikissa toteutusvaihtoehdoissa pieneksi verrattuna kasvihuoneiden tarpeeseen. Lämpöenergiaa biokaasulaitos voisi tuottaa vaihtoehdossa 1 suunnilleen tarvittavan määrän. Yhdessä Honkajoki Oy:ssä muodostuvan 18(26)
19 sekundäärilämmön kanssa lämpöenergian määrä näyttäisi ylittävän alueen tarpeen. Vaihtoehdoissa 2a ja 2b Honkajoki Oy voisi toimittaa sekundäärilämpöä n. 10 GWh/a. Tällöin lisälämmön tarve olisi n GWh/a riippuen tarkasteluvuodesta. Kummassakaan vaihtoehdossa kyseinen määrä ei täyty. Johtopäätöksenä taulukon 9 tiedoista voidaan sanoa, että biokaasulaitoksen rakentaminen Honkajoelle esitettyinä toteutustapoina ei ratkaise alueen lisäenergian tarvetta. Biokaasulaitoksen perustaminen voisi kuitenkin olla perusteltua jätehuollollisesta näkökulmasta. TAULUKKO 9 Kirkkokallion kasvihuoneiden energian tarve ja biokaasulaitoksessa tuotettavissa oleva energia eri toteutusvaihtoehdoissa Tarve Kirkkokalliolla Tuotto v v VE 1 VE 2a VE 2b Sähkö (GWh/a) ,9 2,6 Lämpö (GWh/a) ,3 3,8 4.6 Hiilidioksidi Hiilidioksidin määrä tuotetussa biokaasussa olisi n. 3,0, 0,2 ja 0,5 miljoonaa m 3 /a vaihtoehdoissa 1, 2a ja 2b. Painoyksikköinä määrät vastaisivat 5 900, 350 ja t CO 2 /a. Hiilidioksidin tarve Kirkkokallion alueen kasvihuoneissa on tällä hetkellä n t/a sen odotetaan kasvavan lähivuosina n tonniin vuodessa. Mikäli biokaasusta tuotetaan sähköä ja lämpöä yhteistuotannossa, olisi hiilidioksidi teknisesti talteenotettavissa pakokaasuista. Ongelmaksi muodostuu kuitenkin hiilidioksidin puhtaus. Voiteluöljystä voi irrota kaasuun viljelykäyttöä ajatellen haitallisia yhdisteitä. Ajoneuvopolttoaineena käytettäessä biokaasusta poistetaan ensin hiilidioksidi. Näin muodostuva hiilidioksidijae voisi olla tarpeeksi puhdasta vihannesviljelyssä käytettäväksi. Hiilidioksidin talteenoton kustannuksia ei tarkastella tässä selvityksessä, eikä hiilidioksidin hyödyntämistä ole huomioitu kannattavuuslaskelmassa. 19(26)
20 4.7 Mitoitus Biokaasureaktorin suuntaa antavia mitoitustietoja on esitetty taulukossa 10. TAULUKKO 10 Biokaasureaktorin mitoitustietoja eri toteutusvaihtoehdoissa VE 1 VE 2a VE 2b Syöttösakeus % Viipymä d Reaktoritilavuus m Reaktorien lukumäärä kpl Orgaaninen tilakuorma kg VS/m 3 *d 3,3 1,9 3,9 Prosessilämpötila C Ominaiskaasuntuotto m 3 n/t VS Kannattavuus Kirkkokallion biokaasulaitoksen kannattavuutta on alustavasti arvioitu taulukoissa 11 ja 12. Biokaasulaitoksen investointi- ja käyttökustannuksia on arvioitu Biovakka Oy:n toteutetun biokaasulaitoksen ja laitostoimittajien esittämien arvioiden perusteella. Vaihtoehto 1:n hinta-arvio on saatu Preseco Oy:ltä. Vaihtoehto 2:n hinta-arvio on 80 % Biovakka Oy:n t/a käsittelevän biokaasulaitoksen investointikuluista (6,9 M ). Tuotoiksi on laskettu sähkön ja lämmön myynti Kirkkokallion alueen yrityksille. Jos sähkö käytetään samalla alueella kuin se tuotetaan ja siirto tapahtuu oman verkon kautta, säästetään verkkoyhtiöiden sähkön siirrosta perimä hinta. Sähkön myyntihintana on käytetty 25 %:lla korotettua sähköenergian verotonta keskihintaa Suomessa keskisuurelle teollisuudelle (tyyppikulutus 10 GWh/a). Sähkön hinnaksi on siten saatu 46 /MWh. Lämmön myyntihintana on käytetty 25 /MWh, mikä vastaa kaukolämmön hintatasoa. Pääoman vuosikustannus on laskettu annuiteettimenetelmällä. Jäteveden käsittelyn kustannuksia ei ole huomioitu investointi- ja käyttökustannuksissa. 20(26)
21 TAULUKKO 11 Materiaalien käsittelykustannukset biokaasulaitoksessa (hinnat alv 0) VE 1 VE 2a VE 2b Investointi Kulut Pääoman vuosikustannus (5 %, 10 v.) /a Käyttökulut /a Kulut yhteensä /a Tuotot Ylijäämäsähkön tuotto /a Ylijäämälämmön tuotto /a Kuivatun lietteen myynti /a Tuotot yhteensä /a Kassajäämä /a KÄSITTELYKUSTANNUS /t Taulukosta nähdään, että kassajäämä on kaikissa vaihtoehdoissa negatiivinen, eli sähkön ja lämmön myynnistä saatavat tulot eivät riitä kattamaan materiaalin käsittelykustannuksia. Käsittelykustannukset ovat tarkasteltavasta vaihtoehdosta riippuen jokaista biokaasulaitoksessa käsiteltävää tonnia kohti. Vaihtoehto 1:n 11 /t käsittelykustannus on pieni verrattuna Honkajoki Oy:n tällä hetkellä vastaanotettavasta materiaalista perimään maksuun. Jos laitoksessa käsiteltävän materiaalin määrä kasvaa, pienenee käsittelykustannus. Tämä johtuu siitä, että laitoksen investointikustannus kasvaa hitaasti suhteessa laitoksen käsittelykapasiteettiin. Vaihtoehdoissa 2a ja 2b n. 80 ja 55 % käsiteltävästä materiaalista on lietelantaa. Aiempien selvitysten perusteella voidaan arvioida, että lietelannan käsittelystä oltaisiin tällä hetkellä valmiita maksamaan enintään 5 /t. Tällöin muun materiaalin käsittelykulut nousisivat 171 euroon vaihtoehdossa 2a, jota voidaan pitää korkeana nykyiseen jätteenkäsittelyn hintatasoon verrattuna. Biojätteen laitosmaisen käsittelyn kustannukset liikkuvat tällä hetkellä tasolla /t. Atrian Kauhajoen teurastamon mahojen sisällön kompostoinnista maksetaan tällä hetkellä yhtiön ilmoituksen mukaan /m 3. Vaihtoehdossa 2b käsitellään Honkajoen jätteiden lisäksi lähikuntien materiaaleja, jolloin käsittelykustannus muulle materiaalille kuin lannalle on n. 48 euroa, mikä on siis laitosmaiden biojätteen käsittelykulujen keskitasoa. Kuvassa 1 on kuvattu käsiteltävän jätemäärän kasvun vaikutusta käsittelykustannuksiin. Lähtökohtana kuvassa on, että laitoksella käsitellään t/a lantaa 5 /t porttimaksua vastaan. Jäljelle jäävä myyntikatetarve jaetaan tasan muiden jätteiden käsittelymaksuksi. Todellisuudessa käsittelykustannusten muodostuminen ei ole näin suoraviivaista. Investointikustannukset nousevat jonkin verran kapasiteetin kasvaessa ja 21(26)
22 lisämateriaalin laadusta riippuen voidaan tarvita esikäsittelyvaiheita, jotka nostavat kustannuksia. Lopputuotteen määrän kasvaessa myös jätevesien käsittelykapasiteetin tarve nousee. Käsittelymaksu muulle jätteelle paitsi lannalle /t t/a, Honkajoen jätteet (VE 2a) t/a, Honkajoen+Atria Kauhajoen jätteet t/a, Honkajoen + Atria Kauhajoen jätteet + lähikuntien puhdistamolietteet (VE 2b) Käsiteltävän materiaalin määrä yhteensä (lanta+jäte) t/a KUVA 1 Biokaasulaitoksessa käsiteltävän jätemäärän vaikutus käsittelykustannuksiin. (Oletus: lannan määrä t/a ja porttimaksu 5 /t). Biokaasulaitoksen kannattavuutta arvioitiin myös takaisinmaksuajan menetelmällä (Taulukko 12). Laskelmien lähtöoletuksena on, että biokaasulaitos perisi vastaanottamastaan materiaalista kiinteää porttimaksua, joka olisi lannalle 5 /t ja muulle materiaalille 50 /t. Vaihtoehto 1:n takaisinmaksuajaksi saatiin n. 3 vuotta ja vaihtoehto 2b:n n. 6 vuotta. Vaihtoehto 2a ei ole kannattava ko. porttimaksuilla. TAULUKKO 12 Biokaasulaitoksen takaisinmaksuaika (hinnat alv 0) VE 1 VE 2a VE 2b INVESTOINTI Käyttökulut /a Tuotot Ylijäämäsähkön tuotto /a Ylijäämälämmön tuotto /a Porttimaksut (lanta 5 /t, muut 50 /t) /a Tuotot yhteensä /a NETTOTUOTOT /a TAKAISINMAKSUAIKA 3,2-6,1 a 22(26)
23 4.8.1 Jätevesien käsittelyn kustannusten vaikutus kannattavuuteen Laskelmissa ei ole huomioitu jätevesien käsittelykustannusta. Vaihtoehdossa 1 jätevedenkäsittelyyn johdettavan rejektiveden määrä olisi n m 3 /a olettaen, että liete kuivattaisiin n. 20 % kuiva-ainepitoisuuteen ja että rejektivedestä 0 30 % voitaisiin kierrättää syötteen laimennusvedeksi. Vaihtoehdoissa 2a ja 2b jäteveden määrä olisi n m 3 /a ja m 3 /a. Honkajoella biokaasulaitoksen rejektivesien käsittelyn vaihtoehtoina olisivat lähinnä Honkajoki Oy:n uuden puhdistamon mitoittaminen niin suureksi, että se voisi vastaanottaa myös biokaasulaitoksen rejektivedet tai oman puhdistamon perustaminen biokaasulaitokselle. Jonkinlaista suuruusluokkaa rejektivesien käsittelystä aiheutuvista investointikustannuksista antaa Biovakka Oy:n suunnitelmat. Biovakka Oy:n biokaasulaitokselle suunnitellaan parhaillaan jätevedenpuhdistamoa, jossa käytettäisiin käsittelymenetelmänä kalvotekniikkaa ja biologista prosessia. Laitoksella muodostuu jätevesiä n m 3 /a. Jätevedenpuhdistamon investointikustannuksiksi on arvioitu n. 1 M. Puhdistamon investointikustannukset voivat vaihdella suuresti riippuen mm. käytetystä tekniikasta ja jätevesien määrästä ja laadusta, joten ko. kustannukset pitäisi tarkentaa ennen kuin niiden vaikutusta biokaasulaitoksen kannattavuuteen voidaan varmuudella arvioida. Esimerkkinä voidaan todeta, että 1 miljoonan euron lisäys Honkajoen biokaasulaitoksen investointikustannuksiin ja euron lisäys käyttökustannuksiin nostaisi käsittelykulut 11 eurosta 22 euroon tonnia kohti vaihtoehdossa 1 (vrt. Taulukko 11). Takaisinmaksuaika nousisi n. 3 vuodesta n. 4 vuoteen (vrt. Taulukko 12) Investointituen vaikutus kannattavuuteen Biokaasulaitoksen perustamiseen voisi olla mahdollista saada investointitukea. Tuen suuruus tulevaisuudessa voidaan arvioida olevan korkeintaan 20 %. Investointituki 20 %:n suuruisena laskisi käsittelykuluja 6, 32 ja 18 euroon tonnia kohti vaihtoehdoissa 1, 2a ja 2b verrattuna taulukossa 11 esitettyihin kustannuksiin. 23(26)
24 5 JOHTOPÄÄTÖKSET JA EHDOTUS JATKOTOIMENPITEISTÄ Biokaasulaitoshanketta voidaan viedä Honkajoella eteenpäin kahdesta eri lähtökohdasta. Vaihtoehto 1 pitää sisällään Honkajoki Oy:n vastaanottaman 3- riskiluokan materiaalin käsittelymenetelmän muuttamisen kuivasulatuksesta biokaasukäsittelyyn. Alustavien laskelmien perusteella biokaasulaitos olisi käsittelykustannuksiltaan kilpailukykyinen nykyisen käsittelymenetelmän kanssa. Teurasjätteen käsittely on teknisesti haastavampaa kuin muiden laitoksessa käsiteltäväksi suunniteltujen materiaalien, mikä tulee huomioida suunnitteluvaiheessa. Vaihtoehto 2 on suunnitella laitos Biovakka Oy:n tyyppiseksi biokaasulaitokseksi, joka perustuu suurten eläinyksiköiden lietelannan käsittelyyn ja jossa tulovirtaa saadaan perimällä muusta käsiteltävästä jätteestä korkeampi käsittelymaksu. Tämän vaihtoehdon toteuttaminen edellyttää eläinyksiköiden omistajien kiinnostusta asiaa kohtaan ja myös Honkajoen kunnan ulkopuolisten jätejakeiden käsittelyä. Lähiseuduilla on käynnissä vastaavia biokaasulaitoksen perustamiseen tähtääviä hankkeita, minkä takia hankkeeseen olisi syytä lähteä nopeasti. Vaihtoehdossa 2 kannattavuus on sidoksissa Honkajoen ulkopuolelta käsiteltäväksi tulevan materiaalin määrään ja siitä perittävään porttimaksuun. Laitokselle tulisi saada käsiteltäväksi lannan lisäksi vähintään t/a materiaaleja, joista voitaisiin periä n. 50 /t porttimaksu. Muun materiaalin määrän edelleen kasvattaminen lisää hankkeen kannattavuutta. Biokaasulaitos rakennettaisiin Honkajoelle jätehuollollisista lähtökohdista. Biokaasulaitos tuottaisi osan yritysten tarvitsemasta energiasta, mutta ei ratkaisisi Kirkkokallion alueen lisäenergian tarvetta kokonaan. Jatkotoimenpiteiksi ehdotetaan laitoksen investointikustannusten ja jätevedenkäsittelyn kustannusten tarkentamista tarjouspyynnöillä sekä selvitystä lähikuntien ja niihin sijoittuvien yritysten kiinnostuksesta toimittaa jätejakeitaan perustettavalle laitokselle. Vaihtoehto 1:n teurasjätteen käsittelystä biokaasulaitoksen pääasiallisena raaka-aineena on vain vähän kokemuksia, joten mitoitustiedot, kuormitus ja muu käsiteltävyys tulisi selvittää ensin pilotkokeessa. LÄHTEET MMMELO 2915/835/2005. Maa- ja metsätalousministeriön ja Kasvintuotannon tarkastuskeskuksen ohje maataloudessa käytettävälle puhdistamolietteelle. Satafood Kehittämisyhdistys ry (2004) KKK-Vihannes Oy:n ympäristökatselmus. Tritonet Oy:n keräämät lähtötiedot Kirkkokallion alueen teollisuusekologista selvitystä varten. Venelampi, Olli / Kasvintuotannon tarkastuskeskus. Puhelu Venelampi-Marttinen (26)