Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A77606

Hankkeen nimi: Tomografiaa pellolla – uusi monitorointimenetelmä maatalouden kasvihuonekaasutaseiden tutkimukseen, osa 2: kehityshanke (PeltoTomo2)

Toimintalinja: 8. REACT-EU:n EAKR-toimenpiteet

Erityistavoite: 12.2. Tutkimus- ja innovaatiotoiminnan kehittäminen erityisesti digitalisaation edistämisen ja yhteiskunnan hiilineutraalisuustavoitteen toteutumisen näkökulmasta

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.8.2021 ja päättyy 31.12.2023

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Pohjois-Savon liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Itä-Suomen yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 2285733-9

Jakeluosoite: Sovelletun fysiikan laitos, Yliopistonranta 1 F, PL 1627

Puhelinnumero: 040 740 5624

Postinumero: 70211

Postitoimipaikka: Kuopio

WWW-osoite: https://uefconnect.uef.fi/en/person/aku.seppanen

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Seppänen Aku Olavi

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Apulaisprofessori

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: Aku.Seppanen(at)uef.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 040 740 5624

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:

Osatoteuttajat

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Suomen tavoite olla hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä vaatii toteutuakseen nopeita päätöksiä. Suomen kasvihuonekaasu (KHK) -päästöistä maatalouden osuus on 13 % ilman maankäytön vaikutuksia, jotka lähes kaksinkertaistavat maatalouden KHK–kuorman. Viljelytekniikalla – kasvilajivalikoimalla, lannoituksella, kiertolannoitteiden käytöllä, ojituksella – voidaan alentaa tuotannosta syntyviä päästöjä ja vähentää tuotteiden hiilijalanjälkeä. Jotta voitaisiin valita kustannustehokkaimmat keinot vähentää tuotannon ilmastokuormitusta, tarvitaan menetelmiä, joiden avulla voidaan kvantifioida erilaisten toimenpiteiden vaikutus päästöihin ja toimenpiteiden kustannuksiin. Nykyisin käytössä olevat menetelmät KHK-taseen määrittämiseksi kenttäolosuhteissa ovat pistemäiset kammiomittaukset ja ns. Eddy covariance -mittaukset. Näistä molemmat sisältävät merkittäviä rajoitteita: Kammiomittaukset vaikuttavat mitattavaan kohteeseen, kammioita ei voida käyttää jatkuvasti ja mittaaminen on erittäin työlästä. Eddy covariance -menetelmä, joka on jatkuvatoiminen ja helppokäyttöinen, ei huomioi peltoalan sisäisiä vaihteluita esim. viljelymaan rakenteessa ja lannoitemäärissä – ja siten KHK-taseessa. Lisäksi se kärsii viljelymaata ympäröivään alueeseen liittyvistä epähomogeenisuuksista.

Tässä hankkeessa kehitetään täysin uudentyyppinen mittausmenetelmä viljelymaan KHK-taseen määrittämiseen. Uusi menetelmä hyödyntää ns. laser dispersioon ja absorptioon perustuvaa mittalaitetta, jonka avulla voidaan kartoittaa jopa neliökilometrin kokoista peltoalaa kerrallaan. Myös uusi laite soveltuu pitkäaikaiseen seurantaan kenttäolosuhteissa. Analyysi perustuu edistyneeseen matemaattiseen mallinnukseen, laskennalliseen fysiikkaan sekä inversiolaskentaan; näiden avulla mittausten perusteella muodostetaan tomografisia (kartta)kuvia, jotka esittävät KHK:n päästölähteen jakaumaa pellolla eri ajanhetkinä. Toisin kuin Eddy covariance -menetelmä, tomografinen kartoitus ei ole herkkä peltoa ympäröivään alueeseen liittyville tekijöille. Lisäksi se mahdollistaa myös epähomogeenisten peltoalojen kaasutaseen määrittämisen. Hankekokonaisuus koostuu kahdesta osasta: Investointihankkeessa (PeltoTomo1) ostetaan laser dispersioon ja absorptioon perustuva mittalaite. Kehityshankkeessa (PeltoTomo2) tätä laitetta hyödynnetään ja testataan; sen tuottaman datan analysointimenetelmiä kehitetään ja sitä sovelletaan maatalouden KHK-tasemittauksiin Luonnonvarakeskuksen (Luke) Maaningan koetilalla. Hankkeen toteuttajina toimivat Itä-Suomen yliopiston (UEF) Sovelletun fysiikan laitos sekä Luke.

Hankkeen myötä alueelle syntyy uusi osaamiskeskittymä: Yhteistyön tuloksena Pohjois-Savon kaksi huippututkimusalaa (laskennallisten inversio-ongelmien ja maatalouden tutkimus) kohtaavat. Onnistuessaan hanke tuottaa merkittävän käytännön hyödyn: Uusi monitorointimenetelmä paikkaa kammio- ja Eddy covariance-mittausten puutteita KHK-taseen määrityksessä. Monitorointimenetelmien luotettavuuden parantuminen ja monipuolistuminen voi tulevaisuudessa johtaa merkittäviin muutoksiin maatalouden toimintatavoissa, erityisesti siten, että jatkossa KHK-tase voidaan huomioida mm. viljelysten hoidossa ja lannoitteiden valinnassa. Yritysyhteistyökumppaneita hankkeessa on kaksi: Yara ja Valio. Hanke vaikuttaa kuitenkin välillisesti myös suureen määrään paikallisia pienyrityksiä. Vuonna 2020 Pohjois-Savossa oli yhteensä 3181 maatalous- ja puutarhayritystä. Hankkeen tavoitteena on, että siihen osallistuvat suuret yritykset vievät hankkeessa kehitetyt ja todennetut ratkaisut omille sopimustiloilleen ja -kumppaneilleen. Menetelmillä on potentiaalia myös useissa muissa sovelluksissa: Sanna Marinin hallitusohjelman mukaan Suomessa on lisättävä biokaasuntuotantoa sekä tehostettava lannan hyödyntämistä. Pohjois-Savossa on useita vuosia yritetty saada aikaan investointeja maatilojen tai keskitetyn mittakaavan biokaasulaitoksiin. Toistaiseksi Luke Maaningan maatilan biokaasulaitos on ainoa, mutta aika voi olla nyt kypsempi uusille avauksille. Hankkeita orgaanisten kierrätyslannoitevalmisteiden kehittämiseksi on menossa (Biosfääri (Savonia, UEF, Luke), OrVo (Luke, Savonia)), mutta näiden lannoitteiden käytön vaikutuksesta maatalouden KHK-päästöihin ei juuri ole tutkittua tietoa. Uusien monitorointimenetelmien käyttö voikin tulevaisuudessa olla tärkeä osa biokaasun ja orgaanisten lannoitteiden tuotekehitystä.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Maataloussektorilla tuotannon hiilijalanjäljen pienentäminen on aivan keskeinen haaste. Luke on ollut tässä työssä tutkimuskumppani jo useita vuosia mm. BSAG:n, Yaran, Valion, Juustoportin, Atrian ja HKScanin kanssa (mm. yhteisiä tutkimushankkeita ja asiakasprojekteja). Tämän perustella tiedetään hyvin maastokelpoisten KHK-mittauslaitteiden kehitystarve. Tässä hankkeessa yhteistyötä tehdään Yaran ja Valion kanssa; molemmat ovat vahvistaneet sitoutumisensa hankkeeseen hyvän tahdon kirjeellä. Yritykset pidetään mukana tutkimuksen suunnittelussa ja seurannassa koko hankkeen ajan – tämä toteutetaan aktiivisen ohjausryhmätoiminnan avulla, sekä ylläpitämällä Luken jo olemassa olevia yrityskontakteja.

Valio ja Yara ovat ennen kaikkea erinomainen keino vaikuttaa varsinaiseen kohderyhmään eli pohjoissavolaisiin maitotiloihin ja maatiloihin yleisemmin. Valion ja Yaran kautta pääsemme mukaan hiilensidontahankkeiden pilottitilojen viljelymenetelmien kehittämiseen. Tässä tapahtuu kahdensuuntaista tiedonvaihtoa: PeltoTomo saa Yaran ja Valion asiantuntemuksen ja pilottitilojen kokemusten kautta tietoa teknisesti toimiviksi havaituista viljelytoimista. PeltoTomossa näistä voidaan valita parhaaksi arvioitu/-t menetelmä/-t, mitata lyhytaikaisesti (tarpeen mukaan 1-4 vko; 1-2 kasvukautena) niiden hiilensidontapotentiaalien ero nykyiseen viljelymenetelmään verrattuna avainhetkellä. Tulosten perusteella uutta modifioitua, ilmastoystävällistä viljelymenetelmää voidaan suositella Valion ja Yaran pilottitiloille jatkossa käyttöön. Tämä vaihe perustuu vapaaehtoisuuteen eikä yksittäisiä tiloja siksi voi nimetä tässä vaiheessa. Pilottitilojen esimerkki on vahva signaali muille maatiloille: Pohjois-Savon alueella on n 800 maitotilaa, jotka ovat potentiaalisia PeltoTomo -mittausmenetelmän avulla todennettujen viljelytapojen hyödyntäjiä. Myöhemmässä vaiheessa työtä voidaan laajentaa maitotilojen lisäksi myös muille maatiloille. Yaralla ja Valiolla on molemmilla hyvin ammattitaitoinen ja organisoitu tiedotus, jolloin PeltoTomon tulosten vaikuttavuus maksimoituu. Testattavat hiiliviljelymenetelmät ovat useimmiten erittäin nopeasti käyttöön otettavissa: esimerkiksi nurmenperustamismenetelmä tai syväjuurinen kasvilaji voidaan valita heti seuraavalle kasvukaudelle ilman investointeja tai muita hitaita vaiheita.

Tiedostamme sen, että React EU -rahoituksella tähdätään erityisesti paikallisten pk-yritysten kilpailukyvyn parantamiseen. Vaikka hankkeen nimetyt yhteistyökumppanit ovatkin suuria yrityksiä, toimivat ne paikallisesti ja ne ovat vahvasti kytköksissä laajaan joukkoon pieniä paikallisia yrityksiä: Kun tila myy tuotteitaan, kuuluu se yleensä isomman yrityksen tai ketjun laatuohjelmaan. Laatuohjelman vaatimukset ohjaavat tuottajan toimintaa ja sitä kautta muutokset tulevat ennen pitkää käyttöön. Hankkeen tavoitteena onkin, että siihen osallistuvat suuret yritykset vievät hankkeessa kehitetyt ja todennetut ratkaisut omille sopimustiloilleen ja -kumppaneilleen. Näkemyksemme on, että tällaisen yhteistoiminnan avulla hankkeen paikallinen vaikuttavuus pk-yritysten toimintaan on laajempi kuin ratkaisussa, jossa suorat yhteistyökumppanimme olisivat pk-yrityksiä.

Hankkeessa on myös viestinnällisiä tavoitteita. Suunnitelmana on viestiä hankkeen aikana sen tavoitteista, toimenpiteistä ja tuloksista laajasti (mm. paikalliset ja valtakunnalliset sanomalehdet, ammatilliset julkaisut ja sosiaalinen media). Hanke myös hyödyntää kontakteja MTK-Pohjois-Savon koordinoimaan Innostu tiedosta -tiedotushankkeeseen (2019-2022, EMR, P-S Ely-keskus) ja vaikuttaa sen järjestämissä tapahtumissa ja tilaisuuksissa. PeltoTomo-hankkeen viestintäsuunnitelma tähtää vaikuttavuuden lisäämiseen: Sen tavoitteena on levittää tietoa paitsi maatalousalan sisällä, myös suurelle yleisölle. Haluamme erityisesti tehdä näkyväksi sen seikan, että toimintatapojen muutoksilla maataloudessa – ja muuallakin – voidaan saada aikaan isoja asioita ilmastonmuutoksen torjumisessa. Mikäli viestinnässä onnistutaan, hanke myös lisää vetovoimaa sekä siihen osallistuvia tutkimuslaitoksia ja yrityksiä että koko Pohjois-Savoa kohtaan. Näkemyksemme mukaan hankkeessa tehtävä tutkimus onkin luonteeltaan sellaista, että se herättää laajaa mielenkiintoa: Sen lisäksi, että sen tähtäimessä on viimekädessä ilmastonmuutoksen torjuminen, tuodaan siinä aivan uuteen ympäristöön (pellolle) korkean teknologian mittaustekniikkaa ja laskennallista tiedettä – tomografiakuvantaminen on suurelle yleisölle tuttua lähinnä sairaalasarjoista!

Hankkeen kohderyhmäksi voidaan laskea myös sen toteuttajat sekä niiden toiminta laajemmin. Hankkeen myötä UEF-Luke-yhteistyö uusiutuu: Sovelletun fysiikan laitos, sekä erityisesti laskennallisen fysiikan ja inversio-ongelmien tutkimusryhmä on Lukelle uusi yhteistyökumppani. Hankkeen yksi keskeisistä vaikutuksista onkin uuden osaamiskeskittymän syntyminen alueelle: Yhteistyön tuloksena Pohjois-Savon kaksi huippututkimusalaa (laskennallisten inversio-ongelmien ja maatalouden tutkimus) kohtaavat. Edistyneellä matemaattisella mallinnuksella ja inversiolaskennalla on myös lukuisia muita mahdollisia sovelluskohteita maatalouden alalla, ja hanke luo pohjan myös näiden sovellusten toteutumiselle.

4.2 Välilliset kohderyhmät

Välillisesti hankkeessa tehty tutkimus koskettaa suurta joukkoa pienyrityksiä. Vuonna 2020 Suomessa oli yhteensä 45 411 maatalous- ja puutarhayritystä. Kasvinviljely oli tuotantosuuntana noin 67 % tiloista ja kotieläintalous 25 prosentilla, loput olivat sekatiloja. Pohjois-Savossa vuonna 2020 oli yhteensä 3181 maatalous- ja puutarhayritystä.

Tulevaisuuden käyttökohteita hankkeessa kehitetyille menetelmille ovat myös avomaan kasvinviljely ja marjanviljely, jotka ovat Pohjois-Savolle tärkeitä kehityskohteita.

Yhden hankkeesta potentiaalisesti hyötyvän ryhmän muodostavat orgaanisten lannoitteiden valmistajat. Orgaaniset lannoitteet ovat merkittävä osa kiertotaloutta (mm. biokaasun tuotanto), mutta niiden käytön vaikutuksesta maatalouden KHK- päästöihin ei juuri ole tutkittua tietoa. Mikäli hankkeessa kehitetyillä työkaluilla pystytään selvittämään, mikä kunkin lannoitteen vaikutus KHK-taseeseen on, voi niiden käyttö olla tulevaisuudessa tärkeä osa biokaasujen ja orgaanisten lannoitteiden tuotekehitystä.

Edellä lueteltujen vaikutusten vuoksi välillisen kohderyhmän muodostavat myös maataloustuotteiden kuluttajat, ja hiilineutraaliustavoitetta tavoitettaessa koko maakunta.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 210 973

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 73 690

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 263 717

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 92 112

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Pohjois-Savo

Seutukunnat: Kuopion

Kunnat: Kuopio

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä
On arvioitu, sukupuolella ei ole vaikutusta hankkeen toteutuksessa ja toimintaympäristössä.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Hanke on sukupuolineutraali.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Hanke on sukupuolineutraali.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 0 8
Maatalousmaa on vähenevä luonnonvara (eroosio ja humuksen väheneminen); myös Suomessa multavuus alenee. Menetelmä edesauttaa Suomen maatalousmaiden multavuuden säilyttämistä, koska sen avulla voidaan kehittää multavuutta säilyttäviä toimenpiteitä.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 0 9
Maatalous ja siihen liittyvä maankäyttö on yksi merkittävimmistä KHK-päästöjen aiheuttajista (Suomessa noin 26% päästöistä). Menetelmän avulla voidaan kehittää viljelymenetelmiä ja maankäyttöä KHK-päästöjen pienentämiseksi ja kivennäismaiden hiilen sidonnan edistämiseksi.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 0 0
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 0 10
Ks. kohdat "Luonnonvarojen käytön kestävyys" ja "Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen".
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 0 4
Hanke hyödyttää orgaanisten ja kierrätyslannoitteiden ympäristövaikutusten arviointia.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 0 2
Orgaanisten lannoitteiden valmistuksen edistäminen tukee myös biokaasutuotantoa.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 0 7
Hanke tukee maa- ja puutarhatalouden yritysten kestävää kehittämistä, mikä on niiden tuotannon oikeutuksen ja kilpailukyvyn edellytys pitkällä aikavälillä.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 5 8
Uusi menetelmä mahdollistaa neuvontapalveluiden kehittämisen ilmastoystävällisen maatalouden tarpeisiin.
Liikkuminen ja logistiikka 0 0
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 3 3
Noin neljännes suomalaisista arvioi potevansa ilmastoahdistusta, kertoi Sitran teettämä kyselytutkimus vuonna 2019. Suurin osa ilmastonmuutokseen liittyvästä viestinnästä käsitteleekin siihen liittyviä uhkia, vaikuttamiskeinojen jäädessä usein pienemmälle huomiolle. Yksi PeltoTomo-hankkeen viestintäsuunnitelman (Kohta 5.4) tavoitteista on tuoda suurelle yleisölle näkyväksi se, että toimintatapojen muutoksilla maataloudessa – ja muuallakin – voidaan saada aikaan isoja asioita ilmastonmuutoksen torjumisessa.
Tasa-arvon edistäminen 0 0
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 0 0
Kulttuuriympäristö 0 0
Ympäristöosaaminen 10 10
Hankkeen onnistuessa siinä kehitetty uusi monitorointimenetelmä paikkaa aiempien KHK-mittausmenetelmien puutteet (jatkuva-aikaisuus/spatiaalisuus/herkkyys epävarmuuksille). Tämä olisi merkittävä läpimurto maatalouden KHK-taseeseen vaikuttavien tekijöiden ymmärtämisessä, ja tuottaisi siten kriittisen tärkeää ympäristöosaamista, jota KHK-päästöjen vähentäminen vaatii.

9 Loppuraportin tiivistelmä

-