Kestävälle ruoantuotannolle ja uusiutuvalle energialle on kasvava tarve tulevaisuudessa. Ruoan- ja energiantuotannon ei tulisi kuitenkaan kilpailla keskenään ja samaan aikaan maatalouden tulisi tuottaa muita ekosysteemipalveluita. Nykyään maatalous ja koko ruokajärjestelmä ovat riippuvaisia fossiilisista polttoaineista ja mineraalilannoitteista. Kotieläintalouden ja kasvinviljelyn maantieteellinen ja tilakohtainen eriytyminen on haaste kestävämmälle maataloudelle. Ravinteiden kierrätys on haastavaa pitkien välimatkojen johdosta, minkä seurauksena kasvinviljelytilat joutuvat turvautumaan mineraalilannoitteisiin samaan aikaan kun kotieläintiloilla on merkittäviä ravinneylijäämiä.
Tässä tutkimuksessa selvitettiin miten maatalouden sivuvirtoja, joita ei käytetä ruoantuotannossa, voidaan hyödyntää energiantuotannossa ja ruoantuotannon tehostamisessa. Mallina ravinteita ja energiaa tuottavalle tuotantomallille käytettiin Palopuron Agroekologista symbioosia (AES), jolle toteutettiin ex-ante mallinnus tuotetusta ruoasta sekä ravinne- ja energiavirroista. Nykyistä viljelyjärjestelmää (CS) verrattiin AES-tuotantomalliin, jossa biokaasuntuotanto oli integroitu osaksi viljelyjärjestelmää. Palopuron agroekologiseen symbioosiin kuuluu kolme maatilaa, suunnitteilla oleva leipomo ja biokaasulaitos.
AES-mallissa luomukasvinviljelytilan viherlannoitusnurmet korjataan biokaasuntuotannon raaka-aineeksi maahan muokkauksen sijaan. Viherlannoitusnurmista tuotetaan energiaa yhdessä lähialueen hevostallien sekä naapurikanalan lannan kanssa, minkä jälkeen ravinteet palautetaan takaisin pellolle mädätysjäännöksen muodossa. Tämä mahdollistaa viherlannoitusnurmien sitomien ravinteiden paremman kohdentamisen kasveille niiden ravinnetarpeen mukaan, minkä seurauksena luomukasvinviljelysadot ovat suuremmat perinteiseen viherlannoitukseen verrattuna.
Enemmän ruokaa, vähemmän ravinnehävikkejä ja uusiutuvaa energiaa
Tässä työssä viljasatojen arvioitiin paranevan 40 prosenttia, mikä perustui liukoisen typen lannoitusvaikutukseen Suomessa tehtyihin lannoituskokeisiin perustuen. Mallinnuksen tulosten perusteella suurempien satojen ansiosta suurempi osa ravinteista sitoutui satoon ja näin pienensi ravinnehävikkiä. Typpitase pieneni 95 kilosta 36 kiloon hehtaaria kohden ja fosforitase 3.4 kilosta -0.5 kiloon hehtaaria kohden. Biokaasua tuotettiin (2809 MWh) noin 70 prosenttia enemmän mitä AES-mallin toimijat (maatilat, leipomo, biokaasulaitos) kuluttivat (1650 MWh) energiaa omiin tarpeisiin. Viherlannoitusnurmet olivat selvästi suurin energian lähde vastaten yli 80 prosenttia tuotetun energian määrästä, vaikka niiden osuus syötteestä oli vain vähän yli 70 prosenttia.
Tämä mallinnus osoitti, että maatilojen ruoantuotannon ulkopuolisiin sivuvirtoihin perustuva biokaasuntuotanto voidaan yhdistää luomuviljelyyn niin, että samaan aikaan saadaan tuotettua suurempia satoja ja vähennettyä ravinnehävikkejä tehokkaamman ravinteiden kierrätyksen ansiosta. Samalla ruoantuotanto voidaan muuttaa energian kuluttajasta energian tuottajaksi.
Alkuperäinen artikkeli:
Koppelmäki, K., Parviainen, T., Virkkunen, E., Winquist, E., Shculte, R.P.O. & Helenius. J. 2019. Ecological intensification by integrating biogas production into nutrient cycling: Modeling the case of Agroecological Symbiosis. Agricultural Systems 170. 39-48.
https://doi.org/10.1016/j.agsy.2018.12.007
Teksti: Kari Koppelmäki