Biokaasulaitoksen sijainti ja logistiikka

Ravinteiden kierrätyksen lisäämisen esteeksi mainitaan usein toimivan logistiikan ja siihen liittyvän varastoinnin suunnittelun vaikeus. Huomioonotettavia asioita on paljon, eivätkä pelkät numerot kerro ratkaisujen toimivuudesta.

Biokaasulaitoksen mikrobien hajotettavaksi kelpaavat monet eloperäiset materiaalit, kuten maatalouden sivutuotteet, peltobiomassat, elintarviketeollisuuden sivuvirrat sekä erilliskerätty biojäte ja jätevesilietteet. Yleensä eri biomassojen sekoittaminen laitoksessa mädätettäväksi syötteeksi edistää mikrobitoimintaa ja siten biokaasun tuotantoa sekä parantaa laitoksen taloudellista kannattavuutta. Mitä tahansa syötettä ei kuitenkaan voi viedä mille tahansa biokaasulaitokselle, vaan kunkin laitoksen toiminta on säädetty tietynlaisella syötekoostumuksella toimivaksi. Lisäksi syötteen mahdollisesti sisältämien haitta-aineiden, taudinaiheuttajien tai ei-toivottujen kasvinsiementen ei haluta siirtyvän mädätysjäännökseen tai siitä mahdollisesti edelleen jalostettaviin tuotteisiin. Riskejä hallitaan lainsäädännöllä, joka määrittelee mädätysjäännökselle mm. riittävät käsittelymenetelmät ja sallitut käyttökohteet. (Kymäläinen & Pakarinen, 2015)

Syötteiden logistiikasta puhuttaessa täytyy huomioida niiden saatavuus ja biokaasuntuotantopotentiaalin aikasidonnaisuus. Esimerkiksi eläintiloilta tulevan lannan saatavuus on yleensä tasaista ympäri vuoden, kun taas peltobiomassan saatavuushuippu osuu kasvukaudelle ja etenkin sen loppuun. Koska syötteet ovat eloperäistä massaa, liian pitkäaikainen varastointi kuluttaa niiden biokaasuntuotantopotentiaalia luonnollisen hajoamistoiminnan vuoksi. Syötteiden saatavuuden muutoksiin esimerkiksi kuljetuskaluston ongelmien vuoksi tulee kuitenkin varautua. Laitoksen tasaiseen toimintaan tarvittavia biomassoja pitää varastoida laitosalueella puskurina saatavuudessa tapahtuvien poikkeustilanteiden varalta. Varastoilla ja välivarastoilla vähennetään varastointitilan tarvetta myös syötteiden tuottajien tiloissa. (Kari & Häkkinen, 2022)

Laitossijainnin optimointi ei ole vain laskelmia

Uusille biokaasulaitoksille sopivia sijainteja kartoitetaan usein tiedossa olevien syötelähteiden perusteella, sillä syötteitä ei ole kustannustehokasta kuljettaa pitkiä matkoja. Esimerkiksi Hämeen ammattikorkeakoulun (HAMK) ja Luonnonvarakeskuksen (Luke) yhteisessä BioKanta-hankkeessa kerättiin vuonna 2024 maatilakohtaisia tietoja biomassoista Lammi-Tuulos-Hauho-alueella (kuva 1) Kanta-Hämeessä. Näiden tietojen pohjalta laskettiin sekä optimaalista sijaintia että kuljetusmatkoja mahdolliselle tilojen yhteiselle biokaasulaitokselle. Yhteislaitoksen sijainti piti optimoida, koska logistiikkatarkasteluja varten mahdolliselle laitokselle tarvittiin tarkat sijaintikoordinaatit. Tässä tapauksessa yhteislaitoksen sijainnin optimointi osoittautui monivaiheiseksi ja osoitti varsin selkeästi, kuinka tärkeää on huomioida käytännön toteutusmahdollisuudet.

Tarkastelun aluksi sijainti määriteltiin vain tilojen sijaintikoordinaattien perusteella ja etsittiin pistettä, jossa etäisyys jokaiseen osallistuvaan tilaan olisi mahdollisimman lyhyt. Tällöin päädyttiin hieman Tuuloksen pohjoispuolelle metsäiseen ja mäkiseen maastoon, jonne rakentaminen olisi hankalaa. Seuraavaksi koordinaattipisteitä painotettiin tilojen ilmoittamien biomassojen saatavuuden mukaisesti, jolloin suurempia syötemääriä tarvitsisi kuljettaa lyhyempiä matkoja. Tämän laskelman tuloksena koordinaatit siirtyivät hieman kohti Lammia siellä sijaitsevien eläinperäisten biomassojen eli lannan vuoksi, mutta sijainti oli edelleen keskellä metsää, olemassa olevan tiestön ulkopuolella.

Edellisestä opittuna pelkkien laskelmien sijaan täytyi huomioida myös olemassa oleva infra sekä kustannustehokkaat ja liikenneturvalliset kulkuyhteydet. Tällöin laitoksen optimaalinen sijainti olisi ollut Tuulosen kauppakeskuksen kohdalla, ja ymmärrettävästi biokaasulaitoksen sijoittaminen tällaiselle paikalle olisi vaikeasti hyväksyttävää esimerkiksi laitoksen vikatilanteiden aiheuttamien riskien vuoksi. Niinpä alueen eri puolilta ja valtateiden läheltä valittiin viisi tilaa, joille biokaasulaitos voitaisiin sijoittaa, ja laskettiin kuljetusmatkoja näille sijainneille eri skenaarioina. Lopulta skenaarioiden perusteella voitiin nähdä, että kaikkien tilojen yhteinen laitos kannattaisi sijoittaa ennemmin Lammi-Tuulos-alueelle, koska vuosittaiset kuljetusmatkat lähes tuplaantuivat vietäessä laitoksen sijaintia Hauhoa kohti. Jos taas alueelle sijoitettaisiin useampi pienempi laitos, Hauhon suunnalla niistä voisi sijaita yksi.

Edellä kerrotussa esimerkissä tarkastelu rajoittui kuljetetun biomassan vuosikohtaisen kokonaismäärän ja kuljetuskilometrien suhteeseen. Jos biokaasulaitoksen tarkka sijainti olisi päätetty, logistiikkaa voitaisiin yhä tehostaa laskemalla kuljetuksiin käytetyn ajan ja työvoiman kustannuksia. Kuvailtuun tilojen yhteiseen biokaasulaitokseen biomassat voitaisiin kuljettaa tilojen omalla kalustolla, joko niin että kukin tila toisi omat massansa tai tiloilla täyttyviä perävaunuja kävisi hakemassa yksi kuljetustyöhön nimetty tilallinen tai palkattu ulkopuolinen tekijä (ks. Oikari, 2015). Jälleen näissä järjestelyissä tulee huomioida pelkän kuljetuksen lisäksi käytännön asioita, kuten eläintautien leviämisriski. Maaseudulla tällainen kuljetusjärjestelmä on usein toimiva, koska syötemassat ovat hajallaan eikä harvalla tiestöllä juuri ole reititysvaihtoehtoja. Tilanne on toinen, kun puhutaan vaikkapa biojätteen keräilyreiteistä taajamissa, jolloin reitityksellä voidaan vaikuttaa huomattavasti polttoaineenkulutukseen ja päästöihin.

Myös tuotteiden kuljetus on osa biokaasulaitoksen logistiikkaa

Biokaasulaitoksen tärkeimmät tuotteet ovat energia biokaasun ja siitä edelleen jalostetun biometaanin muodossa sekä mädätysjäännös. Lisäksi suurten laitosten kannattavuutta voidaan lisätä erilaisilla teollisuuteen myytävillä sivutuotteilla, kuten biometaanin jalostuksessa erotetulla hiilidioksidilla ja rikillä.

Biokaasulaitoksen kannattavuusarviointi varmistaa, että tuotetun biokaasun määrä ylittää sen tuottamiseen ja logistiikkaan tarvitun energian määrän. Pienten, maataloudesta syötteensä saavien laitosten biokaasua voidaan hyödyntää maatilojen omassa toiminnassa, kuten asuintalon ja navetan lämmityksessä ja sähkönlähteenä. Jos maatila ei tarvitse kaasua itse, kaasun voi toimittaa kontissa vastaanottopisteeseen, josta se syötetään kaasuverkkoon ja myydään markkinoille (ks. Auris Energia, 2025). Lyhyillä etäisyyksillä logistiikka voidaan ratkaista syöttämällä biokaasu käyttäjien ja biokaasulaitoksen väliseen kaasuverkkoon. Suuremmissa laitoksissa biokaasu kannattaa jalostaa biometaaniksi, jolloin sen ylituotanto voidaan nesteyttää ja myydä ulos.  

Mädätysjäännöstä voidaan sellaisenaan hyödyntää maanparannusaineena, mutta yleensä pienilläkin laitoksilla erottelu typpipitoiseen nestejakeeseen ja fosforipitoiseen kiintojakeeseen helpottaa lannoituskäyttöä. Mädätysjäännös voidaan myös jatkojalostaa korkeamman jalostusasteen lannoitevalmisteiksi ja teollisuuden raaka-aineiksi. Suuren mittakaavan laitoksessa mädätteen sisältämät arvokkaat ravinteet ja raaka-aineet voidaan ottaa talteen esimerkiksi fosforipitoisena struviittimineraalina tai typpipitoisena ammoniakkivesiliuoksena, jolloin ne korvaavat muualta tuotuja ja fossiilisista lähteistä peräisin olevia tuotteita. (Luostarinen ym., 2019) Ravinteiden kierrätyksen kannalta jalostettujen ravinnetuotteiden etuna on niiden ravinnetiheys verrattuna lietelantaan, jossa vesi muodostaa suuren osuuden kokonaispainosta. Suomessa kotieläintuotanto on alueellisesti keskittynyttä ja siksi osa lannasta saatavista ravinteista olisi tarve kuljettaa alueille, joissa niistä olisi hyötyä kasvintuotannossa (Luostarinen ym., 2019). Parhaassa tapauksessa sekä syötteiden että tuotteiden kuljetuksien vaatima energia vastaa vain muutamia prosentteja biokaasulaitoksen tuottamasta kokonaisenergiamäärästä. Kanta-Häme olisi hyvien liikenneyhteyksien ansiosta oivallinen paikka biokaasulaitoksille, jotka voivat palvella myös muita alueita niin erilaisten biomassojen käsittelykohteina kuin biokaasun ja ravinnetuotteiden lähteinä.

Kirjoittaja