|
|
|
Hankekoodi: A76404
Hankkeen nimi: Pajujen hyödyntäminen biojalostuksen arvoketjuissa: Esiselvitys
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.9.2020 ja päättyy 31.12.2021
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Karjalan maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Itä-Suomen yliopisto
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 2285733-9
Jakeluosoite: Yliopistokatu 7
Puhelinnumero: 0294 45 1111
Postinumero: 80101
Postitoimipaikka: Joensuu
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Kuittinen Suvi
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkija
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: suvi.kuittinen(at)uef.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0504422715
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Hankkeessa selvitetään pajujen soveltuvuus teknisen biohiilen tuotantoon ja muodostuvan arvoketjun toimivuus. Hanke on luonteeltaan esiselvityshanke, jonka puitteissa hankkeen tavoitteisiin pyritään.
Biotalouden arvoketjut tarvitsevat uusia biomassojen lähteitä uuden tuotannon tarpeiden tyydyttämiseksi. Viljellyn tai kerätyn luonnon pajun soveltuvuus tasalaatuisen teknisen biohiilen tuotannossa edellyttää käsitystä siitä mikä on eri pajulajien puuaineksen selluloosan, hemiselluloosan ja ligniinien sekä uuteaineiden määrä ja suhteet. Lisäksi tarvitaan tieto siitä mikä on eri metallien pitoisuus puuaineessa ja kuoressa ja kuinka paljon pajut keräävät maasta erilaisia metalleja sekä puuainekseen, että kuoreen. Tätä tietoa ei ole kootusti saatavilla eikä kaikilta osin julkaistukaan. Pajun hyödyntäminen teknisen biohiilen valmistuksessa tarvitsee tällaisen tietopohjan tuekseen.
Lisäksi Pohjois-Karjalassa on yksistään useampi satatuhatta hehtaaria sellaista peltoa, joka ei ole aktiivisessa tuotannossa ja käytössä ja jotka pajun uusi teknisen biohiilen arvoketju voisi tuoda takaisin tuotantokäyttöön.
Hanke jaetaan kahteen työpakettiin, joista työpaketti yhdessä (TP 1) tehdään eri pajuista (kuorineen ja kuorittuna) teknistä biohiiltä ja mitataan aktiivoidun hiilen laatu ja aktiivinen pinta-ala. Lisäksi selvitetään eri pajualkuperin ja lajien puuaineksen hemiselluloosan, selluloosan ja ligniin ja uuteaineiden määrät ja suhteet (CA=> composition -analyysi). Lisäksi selvitetään (ICP -analyysi) valittujen pajujen kuoren teknisen biohiilen tuotantoon vaikuttavien alkuaineiden määrät (alkuaineet). Uuteaineet analysoidaan erikseen. CA ja ICP - analyysit tehdään osittain Itä-Suomen yliopiston (UEF) metsätieteiden osastolla ja muut analyysit osittain ostopalveluna (esim. Celignis, Irlanti, MS Omics,Tanska). UEF:n metsätieteiden osaston laboratorioiden lisäksi hyödynnetään Vapo Oy:n laboratoriota mahdollisuuksien mukaan.
Mitatuilla arvoilla arvioidaan pajujen käyttömahdollisuudet teknisen biohilen tuotannossa ja arvioidaan kuoren vaikutus hiilen ominaisuuksiin.
Työpaketissa kaksi (TP 2) keskitytään teknisen biohiilen arvoketjun edellytyksien selvittämiseen. Tähän kuuluu teknisen biohiilen saannon ja laadun selvittäminen eri pajuista sekä raaka-aineesta maksukyky viljelmien erilaisilla omistuspohjilla ja biomassan tuotantoratkaisuilla. TP 2:ssa tehdään myös arvio pajuviljelmien kyvystä sitoa ilmakehän hiilidioksidia.
Hankkeen tuloksena ovat arviot pajun soveltuvuudesta teknisen biohiilentuotantoon sekä teknisen biohiilen arvoketjun mahdollisuudesta maaseudun yritysten tulonlähteenä. Lisäksi saadaan arvio onko pajusta mahdollista saada hiilineutraalisti tuotettua teknistä biohiiltä hiilen sidonta-ja-hyödyntäminen -konseptin osana (carbon capture and utilization =CCU).
Hankkeen pääasiallinen toiminta-alue on Pohjois-Karjalan alue. Sen pääasiallisena kohderyhmänä voidaan pitää kaikkia pajun viljelystä ja teollisesta tai puoliteollisesta hyödyntämisestä kiinnostuneista ihmisiä, toimijoita, yrityksiä ja organisaatioita, sekä yrityksiä, jotka jo ovat tuotteistaneet joitakin tekniseen biohiileen liittyviä tuotteita. Nämä ovat samalla myös hankkeen suurimmat hyödynsaajat. Hanke toteutetaan syksystä 2020 (1.9) kesään 2021 asti ja on arvioidulta kestoltaan yksi vuosi.
Hankkeen pääasiallinen toiminta-alue on Pohjois-Karjalan alue. Sen pääasiallisena kohderyhmänä voidaan pitää maatiloja joilla pajua voidaan viljellä,sekä kaikkia pajun viljelystä ja teollisesta tai puoliteollisesta hyödyntämisestä kiinnostuneista ihmisiä, toimijoita. Kohderyhmään kuuluuvat myös yrityksiä ja organisaatioita jotka jalostavat pajua esim. biohiileksi kuten Vapo Oy, sekä muita yrityksiä, jotka jo ovat tuotteistaneet joitakin tekniseen biohiileen liittyviä tuotteita. Nämä ovat samalla myös hankkeen suurimmat hyödynsaajat. Hanke toteutetaan syksystä 2020 (1.9) kesään 2021 asti ja on arvioidulta kestoltaan yksi vuosi.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 111 127
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 108 095
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 128 909
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 125 516
Maakunnat: Pohjois-Karjala
Seutukunnat: Joensuun, Keski-Karjalan, Pielisen Karjalan
Kunnat: Tohmajärvi, Liperi, Kontiolahti, Nurmes, Lieksa, Outokumpu, Rääkkylä, Polvijärvi, Joensuu, Kitee, Juuka, Ilomantsi
Jakeluosoite: Itä-Suomen yliopisto
Postinumero: 80101
Postitoimipaikka: Joensuu
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 7 | 9 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuotannon arvoketjua | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 8 | 9 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuotannon arvoketjua | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuotannon arvoketjua | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 8 | 9 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuotannon arvoketjua erityisesti pajun osalta. Pajua vouidaan käyttää puhdistmaan valumavesiä | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuotannon arvoketjua | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 0 | 0 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuotannon arvoketjua | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 8 | 10 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuottamista nopeakasvuisista pajuista | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 9 | 9 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuottamista pajuista joita voitaisiin mahdollisesti kasvattaa myös maatalouden elinkeinona | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 0 |
| - | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| - | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 9 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuottamista pajuista joita voitaisiin mahdollisesti kasvattaa myös maatalouden elinkeinona | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| -- | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| -- | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| -- | ||
| Ympäristöosaaminen | 0 | 7 |
| Hankkeessa selvitetään hiilineutraalin biohiilen tuottamista pajuista joita voitaisiin mahdollisesti kasvattaa myös maatalouden elinkeinona | ||
Hankkeessa selvitettiin pajujen soveltuvuutta teknisen biohiilen. Hanke oli luonteeltaan esiselvityshanke, jonka puitteissa hankkeen tavoitteet pyrittiin saavuttamaan.
Pajua kasvatetaan lyhytkiertopuuna, ja tällaisen viljellyn soveltuvuus tasalaatuisen teknisen biohiilen tuotantoon edellyttää käsitystä siitä, mitkä ovat eri pajulajien puuaineksen komponenttien suhteet. Sama pätee tietysti myös kerättyyn luonnonvaraiseen pajuun. Pajujen, kuten muidenkin lignoselluloosamateriaalien pääkomponentteja ovat selluloosa, hemiselluloosa ja ligniini sekä erilaiset uuteaineet. Lisäksi biojalostusta varten tarvitaan tietoa siitä, mikä on eri metallien pitoisuus puuaineessa. Tätä tietoa ei ole kootusti saatavilla eikä kaikilta osin julkaistukaan, ja tässä esiselvityshankkeessa pyrittiin tietoa kokoamaan, hankkimaan ja siirtämään sidosryhmille.
Toinen tärkeä tarvepohja esiselvityshankkeelle oli, että jo Pohjois-Karjalassa on useampi satatuhatta hehtaaria sellaista peltoa, joka ei ole aktiivisessa tuotannossa ja käytössä ja jotka pajun uusi teknisen biohiilen arvoketju voisi tuoda takaisin tuotantokäyttöön. Tarvitaan kuitenkin maanomistajia valaisevat arviot siitä, voisiko pajun kasvatuksella noilla alueilla olla mahdollisuuksia taloudellisesti kannattavaan tuotantoon.
Hanke jaettiin kahteen työpakettiin, joista ensimmäisessä valmistettiin pajumateriaalista (sekä kuorineen että kuorittuna) teknistä biohiiltä ja selvitettiin sekä biohiilen että siitä jalostettujen aktivoitujen hiilten laatua. Ensimmäisessä työpaketissa selvitettiin myös eri pajualkuperin ja lajien puuaineksen hemiselluloosan, selluloosan ja ligniinin ja uuteaineiden määriä ja suhteita. Lisäksi selvitettiin valittujen pajujen kuoren teknisen biohiilen tuotantoon vaikuttavien alkuaineiden määrät. Mitatuilla arvoilla arvioidaan pajujen käyttömahdollisuudet teknisen biohiilen tuotannossa ja arvioidaan kuoren vaikutusta hiilen ominaisuuksiin. Toisessa työpaketissa keskityttiin teknisen biohiilen arvoketjun edellytysten selvittämiseen. Tähän kuului teknisen biohiilen saannon sekä raaka-aineesta maksukyvyn selvittäminen erilaisilla viljelmillä. Työpaketissa avattiin myös pajuviljelmien kykyä sitoa ilmakehän hiilidioksidia, joka on merkittävä sekä maanpäällisen biomassan (hiiltä noin 50 %) ja maanalaisen biomassan osalta. Maanalainen pajubiomassa muodostaa yhtä suuren osan kuin maanpäällinenkin biomassa.
Hankkeen tuloksena olivat arviot pajun soveltuvuudesta teknisen biohiilentuotantoon sekä teknisen biohiilen arvoketjun mahdollisuudesta maaseudun yritysten tulonlähteenä. Paju kasvaa hyvin, kun se saa tasaisesti kosteutta ja ravinteita. Suurimmat vuosittaiset sadot Pohjois-Karjalan oloissa ovat yli 10 000 kg kuiva-ainetta maanpäällistä biomassaa hehtaarilta (Salix schwerinii). Pajuviljelmä vaatii suhteellisen suuret alkuinvestoinnit, että paju kasvaisi riittävän hyvin. Lisäksi, jos viljelmän perustamiseen käytetään suonpohjia, tarvittava kalkitusmäärä on riippuvainen jäljellä olevan turvekerroksen paksuudesta. Laskelmissa todettiin, että suonpohjaa perustettaessa pajuviljelmäksi, 10 hehtaarin viljelmän perustamiskustannukset olivat noin 39 000 euroa, josta pistokkaiden osuus on noin 7000 euroa. Jos viljelmä perustetaan peltomaalle, perustamiskustannus on noin 34 800 euroa. Peltoviljelmässä esimerkiksi ojitus jää pois perustamistoimista, mutta toisaalta rikkakasvientorjunnan täytyy olla intensiivisempää. Korjuuväli laskettiin tehtäväksi neljän vuoden välein, ja korjatun hakkeen myyntihinta vaikuttaa merkittävästi viljelmän tulokseen. Oletuksena laskelmissa oli, että biohiilituotannossa hakkeesta maksetaan 23 € / MWh. Kumulatiivinen tulos 10 ha peltoalalla 20 vuoden ajalla olisi noin 102 716 € ilman veroja ja suonpohjalla noin 95 186 €.