Hyppää sisältöön

Suomen ympäristökeskus | Finlands miljöcentral | Finnish Environment Institute

sykefi header valkoinen

Maatalouden valumavesien fosforia saadaan sidottua biopolymeerisaostuksella

Uutinen 16.12.2019 klo 9.44
Biopolymeereihin perustuvaa fosforin ja kiintoaineen saostusta kokeiltiin Siikajoen Ruukissa. Kuivatusojan yhteyteen rakennettiin vesienkäsittelylaitteisto. © Mirkka Hadzic

Biopolymeerisaostus vähensi maastokokeissa sekä maatalousveden kokonaisfosforikuormitusta että fosfaattifosforikuormitusta jopa yli 70 prosenttia. Puhdistusprosessissa syntynyt liete myös edisti kiinankaalien ja ohran kasvua. Biopolymeerisaostus on kuitenkin kallista.

Biopolymeerejä ovat esimerkiksi tärkkelys, tanniini ja kitiini. Biomolekyyleistä voidaan jalostaa muun muassa jätevesien käsittelyyn soveltuvia biohajoavia saostuskemikaaleja.

Biopolymeerien etu perinteisiin rauta- ja alumiinipohjaisiin saostussuoloihin tai synteettisiin polymeereihin nähden on biohajoavuuden lisäksi se, etteivät ne sisällä raskasmetalleja. Tämän ansiosta vesienpuhdistusprosessissa syntyvä ravinteita sisältävä liete soveltuu paremmin ravinteiden kierrätykseen.

Ympäristöministeriön rahoittamassa vesien ja merenhoidon kärkihankkeessa Biopolymeerien hyödyntäminen vesienkäsittelyssä ja ravinteiden kierrättämisessä (BioP) tutkittiin biopolymeereihin perustuvien vesienkäsittelykemikaalien kykyä sitoa maatalouden valumavesien ravinteita, erityisesti fosforia, ja saostuksessa syntyvän lietteen kierrättämistä viljakasvien lannoitukseen. Hankkeen toteuttivat Suomen ympäristökeskus (SYKE) ja Jyväskylän ammattikorkeakoulu (JAMK) vuosina 2017–2019.

Biopolymeerejä on aiemmin tutkittu erilaisten yhdyskunta- ja teollisuusjätevesien puhdistuksessa, mutta ei maatalouden valumavesien puhdistuksessa.

Biopolymeerit toimivat

Biopolymeerien tehoa maatalousvesien käsittelyssä tutkittiin maastokokein Saarijärvellä Tarvaalan Biotalouskampuksen mallikosteikolla ja Ruukissa Siikajoella yksityisen maatilan kuivatusojalle rakennetulla vedenkäsittelylaitteistolla

Maastokokeissa biopolymeerinä käytettiin kationisoitua tanniinia. Viimeisimmissä, keväällä 2019 toteutetuissa maastokokeissa Ruukin kuivatusojan veden kokonaisfosforipitoisuus laski biopolymeerisaostuksen jälkeen keskimäärin 73 prosenttia ja fosfaattipitoisuus 76 prosenttia. Veden sameus väheni keskimäärin 63 prosenttia. Menetelmän haittapuolena oli se, että veden kokonaistyppipitoisuus kasvoi keskimäärin 17 prosenttia ja orgaanisen hiilen määrä keskimäärin 5 prosenttia.

Biopolymeerisaostukssa syntyneellä lietteellä lannoitettiin ruukkukokeissa kiinankaalia ja ohraa. Ne hyötyivät lietteen käytöstä. Kiinankaalin kasvu parani noin 20 prosenttia pelkässä turpeessa kasvaneisiin kiinankaaleihin verrattuna. Myös ohran kasvu parani noin 10 prosenttia. Mutta kun lietettä lisättiin lannoitukseen enemmän kuin 10 prosenttia kokonaistilavuudesta, kasvu heikkeni selvästi.

Menetelmä on kallis

Biopolymeeripohjaiset saostuskemikaalit osoittautuivat tehokkaiksi maatalousveden fosforin poistossa ja sameuden vähentämisessä. Veden käsittelyssä kasvava veden typpipitoisuus on ongelma menetelmän sovellettavuudelle sellaisilla alueilla, joissa typpi voi aiheuttaa vastaanottavan vesistön rehevöitymistä.

Menetelmä on maatalouden vesiensuojeluratkaisuksi varsin kallis. Muutaman litrankin keskivirtaamilla pelkät biopolymeereihin menevät kulut ovat vuosittain noin 10 000 €, jos valumavettä käsitellään jatkuvasti.

Menetelmän paras vesiensuojeluhyöty ja kustannustehokkuus saavutettaisiinkin käsittelemällä pistemäisiä erityisen ongelmallisia kuormituslähteitä, joissa veden fosforipitoisuudet ovat vielä merkittävästi tämän hankkeen pilottikohteiden pitoisuuksia korkeammat. Menetelmän kustannustehokkuutta voidaan myös parantaa ajoittamalla käsittely vain suurimpiin kuormituspiikkeihin.

Biopolymeerit ovat toki sovellettavissa myös muiden maankäyttömuotojen kuin maatalouden jätevesien puhdistamiseen tai perinteiseen yhdyskuntien ja teollisuuslaitosten jätevesien käsittelyyn. Vesienkäsittelyprosessissa syntyvää lietettä voidaan pieninä pitoisuuksina kierrättää edistämään kasvien kasvua.

Maatalouden jätevesistä mitatut veden kokonaisfosfori- ja fosfaattifosforipitoisuudet, sameus sekä orgaanisen kokonaishiilen pitoisuus ennen ja jälkeen käsittelyn. Poistumat on esitetty myös prosentteina (reduktio).

Lisätietoja:

  • Tutkija Jarno Turunen, Lapin ELY-keskus, etunimi.sukunimi@ely-keskus.fi
  • Tutkija Ritva Nilivaara-Koskela, Suomen ympäristökeskus, etunimi.sukunimi@ymparisto.fi

Kohderyhmä: