Biokaasulaitokset biotuotetehtaiksi : Case-tutkimuksena mikrolevän rejektivesikasvatusmahdollisuudet Suomen aluekohtaisen bio- ja kiertotalouden edistämiseksi

Abstract

Työn tarkoituksena oli tutkia teoreettisesti mikrolevän kasvatusmahdollisuuksia opinnäytetyön kohteena olleen tehtaan biokaasuprosessista johdetussa rejektivedessä sekä kasvatuksen tuottamia vaatimuksia ja mahdollisuuksia suomalaiselle biokaasulaitosympristölle. Tilaajana oli Jyväskylän ammattikorkeakoulu, sekä konsultoivana tahona Baltic Blue Bio Alliancen Interreg -hankkeessa mukana ollut SYKE Merikeskus. Hanke pyrkii parantamaan Itämeren hyvinvointia muun muassa ravinnekiertoa kehittämällä. Esimerkkinä käytettiin Euglena gracilis -mikrolevälajia, Keski-Suomen vuotuista auringonvalodataa sekä yhden biokaasulaitoksen rejektivesianalyysejä.

Kasvuolosuhdevaatimuksia tutkittiin Suomen ympäristökeskuksen mallinnuskaavojen avulla hyödyntäen muun muassa auringonvalo- ja ravinnedataa. Lisäksi tutkittiin kirjallisuutta sekä asiantuntijaesityksiä.

Tutkimusaiheina mikrolevän potentiaalin kartoittamiseksi olivat mikrolevän yleiset kasvatusvaatimukset, lietteitä käsittelevän biokaasulaitoksen rejektiveden soveltuvuus leväkasvatukseen, kasvatusprosessin vaatimukset tehtaalle, Euglena gracilis -lajin soveltuvuus rejektivesikasvatukseen, sekä kasvatuksessa tarvitut valolähteet ja -määrät.

Tulokset viittaavat siihen, että mahdollisuuksia rejektivesikasvatukseen voi olla, jos lopputuotteen arvo on riittävän korkea, löydetään tai muokataan sopiva mikrolevälaji, tai luodaan systeemisen muutoksen kautta suurempia infrastruktuureja ja biotuotetehtaita tukemaan mikroleväkasvatusta. Monitieteinen tutkimus, yritysten, tutkimuslaitosten ja maiden välinen yhteistyö määrittänevät sen, miten lopulta onnistutaan.

The goal was to conduct a theoretical case study concerning the cultivation possibilities of microalgae in the reject water derived from a biogas process of a specific biogas plant as well as the demands and the potential of algal cultivation for the Finnish biogas plant environment. The client was JAMK University of Applied Sciences, and the consulting organization was SYKE Marine Research Center taking part in the Baltic Blue Bio Alliance Interreg project. The project aims to improve the well-being of the Baltic Sea by developing the nutrient cycle.

Euglena gracilis microalgae, yearly solar irradiance data of Central Finland as well as the reject water analyses of a specific biogas plant were used as case examples. The cultivation demands were studied by using modeling algorithms of the Finnish Environment Institute and utilizing solar irradiance and nutrient data. In addition, literature and expert presentations were studied.

The themes of research investigating the potential of microalgae, questions used were related to general microalgal cultivation requirements, cultivation compatibility of the reject water from a biogas plant digesting sludge, requirements of the cultivation process for the biogas plant, suitability of Euglena gracilis to reject water cultivation, and required light sources and quantities.

The results indicate that reject water-based cultivation has potential, if the end-product is valuable enough, a suitable microalgal species is found or modified, or larger infrastructures and bioproduct plants are created through systemic change to support microalgal cultivation. In the end, it is most likely multi-disciplinary research and co-operation between companies, research organizations and countries that will define the level of success.