Hevosenlannan hyödyntämisvaihtoehdot ja niiden vaikutukset ympäristöön

Thumbnail Image

Files

master_Mäihäniemi_Maija_2017.pdf (67.89 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2017-04-24

Department

Major/Subject

Prosessitekniikka

Mcode

CHEM3027

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

fi

Pages

96 + 11

Series

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää ympäristön kannalta järkevimmät hevosenlannan hyödyntämisvaihtoehdot. Hyödyntämisvaihtoehdot valittiin nykyisistä Suomessa käytössä olevista kompostointimenetelmistä ja kehitysasteella olevista energiahyödyntämisen menetelmistä. Menetelmien hyvyys osoitettiin laskemalla elinkaarilaskennalla menetelmien vaikutukset ympäristöön eri vaikutusluokissa. Elinkaariarviointi suoritettiin Gabi 7.3.3–ohjelmalla, käyttäen uusinta Ecoinvent 3.3 tietokantaa. Prosessien arvot kerättiin pääosin kirjallisuudesta löytyvistä tutkimuksista sekä asiantuntijahaastatteluiden pohjalta. Elinkaariarvioinnin lisäksi työssä tehtiin myös teknistaloudellinen tarkastelu menetelmille. Kirjallisuusosiossa käydään läpi Suomen hevostaloutta, hevosenlannan ja kuivikkeiden ominaisuuksia, hukkakauraongelmaa, hyödyntämismenetelmät kompostoinnin ja energiahyötykäytön osalta, sekä niitä koskeva lainsäädäntö. Menetelmiksi valittiin auma-, rumpu- ja tuubikompostointi, Talli-Jussi –järjestelmä, kuivamädätys, poltto, terminen kaasutus ja hidaspyrolyysi. Kirjallisuuskatsauksen perusteella voitiin jo todeta, että kasviperäinen kuivikelanta soveltuu paremmin kompostointiin ja kuivamädätykseen ja puupohjainen kuivikelanta puolestaan energiahyödyntämiseen. Elinkaariarvioinnissa hyödyntämismenetelmien vaikutusarviointitulosten pohjalta voitiin todeta, että ravinteiden kierrätys eli kompostointi ja kuivamädätys ovat ympäristön kannalta parhaimmat hyödyntämismenetelmät. Puupohjaisen kuivikelannan hyödyntäminen tuottaa ongelmia prosesseihin näillä tekniikoilla, joten sen suuntaaminen energiakäyttöön voisi olla järkevää. Kuivikelannan poltto ei ole kuitenkaan kannattavaa pienmittakaavassa, koska jätelainsäädännön sallitut päästöjen raja-arvot ylittyvät ja lanta on vaikea polttoaine sen kosteuden vuoksi. Kuivikelannan poltto on siis ympäristön kannalta parempi järjestää suuremmassa mittakaavassa voimalaitoksessa ja mahdollisesti seospolttona, jossa prosessin hallinta on vakaampaa. Hidaspyrolyysi olisi mädätyksen jälkeen energiakäytön menetelmistä toiseksi paras hyödyntämistapa, koska sillä saadaan tuotettua arvokasta biohiiltä, joka on erinomainen lannoite ja maanparannusaine. Hevosenlannan hyödyntämisessä tulee aina tapauskohtaisesti harkita tallin sijainnin ja käytetyn kuivikkeen perusteella käyttökelpoisin menetelmä. Ei ole yhtä oikeaa menetelmää, vaan kaikki menetelmät ovat käyttökelpoisia, riippuen kuivikelannan määrästä ja käytetystä kuivikkeesta.

Objective of this master´s thesis was to survey environmentally the most reasonable alternatives for horse manure utilization. Alternatives were chosen amongst various Finnish composting and energy recovery methods, which are currently being used and some, which are under the stage of development. The superiority of the methods was evaluated by using life cycle assessment (LCA) software and LCA databases. Calculations of environmental impact were made in differrent impact categories within the software. The software used in the study was Gabi 7.3.3 and database was the newest Ecoinvent 3.3. Process values were collected from the research results found from literature and from the specialist interviews of this field. In addition to the life cycle assessment the economic cost-benefit analysis of the methods was also done. Literature part of the thesis goes through issues, such as, Finnish horse economy, quality of horse manure and beddings, common wild oat problem, the utilization methods of composting and energy recovery and lastly the legislation associated to the methods. The chosen methods in the study are stack-, drum- and tube composting, Talli-Jussi -technique, dry anaerobic digestion, combustion, thermal gasification and slow pyrolysis. Based on the literature part, it is noticeable that plant based bedding is more suitable for composting or for anaerobic digestion. Wood based bedding is more suitable for energy utilization. According to life cycle assessment results it is possible to interpret, that recycling the nutrients (composting) or dry anaerobic digestion are the best methods of utilization. With the previous methods recycling horse manure mixed with wood based bedding poses more issues, so it is more reasonable to utilize it mainly for energy production. Combusting horse manure is not economical in small scale. By combusting manure the emission values of Finnish waste legislation will be exceeded due to high moisture content of manure. So, the combustion process is better to be done in a large-scale power plant and possibly in a mixed combustion, so the handling of the process is steadier. Slow pyrolysis would be the second-best utilization method after the anaerobic digestion. It produces valuable biochar as a side production. Biochar is an excellent fertilizer and greatly improves the soil. When choosing the best way of utilizing horse manure it should be considered case-specific, when the horse stable location and used bedding material is known. Each of the previously mentioned methods in this study are good and usable methods, but the suitability between methods varies with the different bedding material and amount of bedding.

Description

Supervisor

Dahl, Olli

Thesis advisor

Pietiläinen, Antti

Keywords

hevosenlanta, kompostointi, energiahyödyntäminen, elinkaariarviointi

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201705304997

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM