Biokaasulaitoksen toimintaa voidaan tehostaa mikrobeja ymmärtämällä

Biokaasureaktorin näkymätön sielunelämä, monimuotoinen mikrobiyhteisö, ratkaisee koko prosessin toiminnan. Tätä mikrobien maailmaa on tutkittu pääosin laboratorioissa, ja nyt selvitämme sitä myös täyden mittakaavan biokaasureaktoreissa. Tulokset auttavat biokaasulaitoksia kehittämään prosessejaan ja tehostamaan niiden toimintaa.

Biokaasulaitokset ovat osa isompaa biotalouden kokonaisuutta, jolla vahvistetaankiertotaloutta ja ravinnekiertoa sekä parannetaan energian ja lannoitevalmisteiden omavaraisuutta. Anaerobinen hajotus biokaasulaitoksessa on keskeinen menetelmä maatilojen ja teollisuuden sivuvirtojen, biojätteiden sekä yhdyskuntalietteiden käsittelyssä. Sillä on tärkeä rooli jätehuollossa ja jätevesien puhdistuksessa, sillä prosessissa osa orgaanisesta aineksesta hajoaa hapettomissa olosuhteissa tuottaen biokaasua ja ravinnerikasta käsittelyjäännöstä.

Etsimme uudessa ADmolbio-hankkeessamme uusia älykkäitä keinoja biokaasulaitosten reaktorien prosessien seurantaan yhdessä Kanta-Hämeen biokaasutoimijoiden ja vesiliikelaitosten kanssa. Samalla edistetään kiertotaloutta ja uusiutuvan energian käyttöä. Mukana hankkeessa ovat kaikki Kanta-Hämeen nykyiset biokaasulaitokset.

Biokaasuprosessissa mikrobit hajottavat syötteiden orgaanista ainesta vaihe vaiheelta ja tuottavat biokaasua. Prosessin viimeisessä vaiheessa toimivat metaania tuottavat mikrobit ovat hidaskasvuisia, ja niistä pitää huolehtia, jotta reaktori saadaan toimimaan oikein.

”Mikrobipopulaatioiden seuraaminen auttaa hallitsemaan biokaasuprosessia. Jos monen tuhannen kuution säiliössä jokin mikrobiryhmä kärsii muutoksista, koko prosessi voi hidastua tai jopa pysähtyä. Kun tiedetään, mitä prosessin taustalla tapahtuu, pystytään tarvittaessa tekemään nopeitakin ratkaisuja”, hankkeen projektipäällikkö Satu Tiainen sanoo.

Mikrobien käyttäytymistä tutkitaan muuttuvissa olosuhteissa

ADmolbio-hankkeessa tavoitteenamme on lisätä tietoa anaerobisten reaktoreiden mikrobipopulaatioista. Tämä helpottaa korkean arvon tuotteiden tuottamista ja luo Kanta-Hämeen alueelle erityisosaamista.

Pyrimme vahvistamaan hämäläistä biokaasualan osaamista sekä tutkimuksellisesti että käytännössä. Luomme reaktoreille ääriolosuhteita, jotta voimme selvittää, miten mikrobiyhteisöt reagoivat ympäristön muutoksiin. Reaktoreiden olosuhteita, kuten lämpötilaa, muutetaan hallitusti joko nopeasti tai vähitellen. Näytteitä kerätään sekä omista tutkimusreaktoreistamme että useilta biokaasulaitoksilta, joissa olosuhteet vaihtelevat. Näytteistä eristetään DNA, joka analysoidaan sekvensointimenetelmillä.

”Tämän avulla voidaan tunnistaa näytteissä esiintyvät mikrobit, ja selvittää, mitkä niistä ovat vallitsevia eri olosuhteissa, ja seurata, miten mikrobiyhteisöt muuttuvat reaktoreiden olosuhteiden muuttuessa”, Tiainen kertoo.

”Tutkimuksen aikana luodun sekvenssikirjaston pohjalta laadimme tietopohjan, jota biokaasutoimijat voivat hyödyntää. Tiedon kerryttyä tarkoitus on lisäksi tutkia mahdollisuutta kehittää PCR-pikamenetelmä, jolla biokaasureaktorin tilaa voidaan seurata menetelmän tunnistamien indikaattorimikrobien avulla nopeasti”, tarkentaa M. Minna Laine, hankkeen asiantuntija.

Biokaasuala kasvaa – tutkimus tukee laitosten toimintaa

Suomessa toimii tällä hetkellä noin 100 biokaasulaitosta. Viime vuosina biokaasusektori on kasvanut merkittävästi. Kasvu on painottunut erityisesti maatilojen biokaasulaitoksiin, mutta investointeja on tehty myös biojätteitä, teollisuuden sivuvirtoja ja jätevesilietteitä käsitteleviin laitoksiin. Kehityksen odotetaan jatkuvan myös tulevina vuosina, sillä suunnitteilla on kymmeniä uusia laitoksia. Tämä osoittaa biokaasualan olevan Suomessa vahvassa kasvuvaiheessa ja sen roolin uusiutuvan energian sekä kiertotalouden edistäjänä vahvistuvan edelleen. (Suomen Biokierto ja Biokaasu ry 2026)

HAMK on tehnyt biokaasun tutkimus- ja kehitystyötä yhteistyössä yritysten kanssa jo noin 20 vuoden ajan. Tutkimuksen painopiste on kehittynyt jätteiden käsittelystä kokonaisratkaisuihin, joissa korostuvat biokaasu, ravinteiden kierrätys ja kiertotalous. Tutkimusta tehdään HAMK Bio -tutkimusyksikössä, jossa kehitämme biokaasuprosesseja, tutkimme erilaisten biomassojen ja sivuvirtojen hyödyntämistä sekä tuotamme tutkimus- ja analytiikkapalveluja yritysten tarpeisiin. Tutkimusta tukee monipuolinen biokaasulaboratoriomme, jossa prosesseja voidaan kehittää ja testata. Pitkä tutkimuskokemus, vahva tutkimusinfrastruktuuri ja tiivis yhteistyö yritysten kanssa tarjoavat erinomaiset lähtökohdat myös uusien biokaasuratkaisujen kehittämiseen.

Tuottamamme tiedon avulla voidaan parantaa biokaasuprosessien hallintaa ja tukea biokaasulaitosten ja mädättämöiden toimintaa. Tulokset hyödyttävät myös biokaasulaitoksia suunnittelevia, rakentavia ja operoivia yrityksiä, analyysipalveluiden tarjoajia sekä tutkimus- ja tuotekehitystoimintaa.