|
Maailma tarvitsee älykkäitä päätöksenteon tukimenetelmiä ratkaistakseen ravinteiden käyttöön ja kierrätykseen liittyvät ongelmat |
|
Ravinteiden käyttötavamme vaativat muutosta
Ruoantuotantomme pohjautuu fossiilista ja mineraalisista lähteistä olevien lannoitteiden käyttöön. Vuonna 2022 olemme saaneet kokea, kuinka riippuvaisia olemmekaan näiden globaalista tuotannosta. Lannoitteiden hinnat ovat moninkertaistuneet ja se on uhka ruokaturvallisuudellemme.
Anaerobinen mädätys on menetelmä, jota käytetään ravinnepitoisten jätemassojen käsittelyyn. Näiden prosessien pääasiallinen tuotos tähän saakka on ollut biokaasu, mutta kiinnostus ravinnepitoista mädätejäännöstä kohtaan on kasvanut.
Biokaasulaitoksesta ulos tuleva mädäte ei kuitenkaan suoraan täytä laatuvaatimuksia, kuten ravinnesuhteita (N/P), mikä on tärkeä seikka lannoitetta käyttävälle viljelijälle. Lisäksi kaikissa maissa on paikallisia epätasapainoja sen suhteen, missä ravinteet sijaitsevat ja missä niitä puolestaan eniten tarvittaisiin.
Anaerobinen mädätys on menetelmä, jota käytetään ravinnepitoisten jätemassojen käsittelyyn. Näiden prosessien pääasiallinen tuotos tähän saakka on ollut biokaasu, mutta kiinnostus ravinnepitoista mädätejäännöstä kohtaan on kasvanut.
Biokaasulaitoksesta ulos tuleva mädäte ei kuitenkaan suoraan täytä laatuvaatimuksia, kuten ravinnesuhteita (N/P), mikä on tärkeä seikka lannoitetta käyttävälle viljelijälle. Lisäksi kaikissa maissa on paikallisia epätasapainoja sen suhteen, missä ravinteet sijaitsevat ja missä niitä puolestaan eniten tarvittaisiin.
Tietokannat ja matemaattiset työkalut mahdollistavat uusia läpimurtoja
Digitalisaation myötä erilaisten hyödynnettävissä olvien tietokantojen määrä lisääntyy. Matemaattisten työkalujen ja tekoälyn käyttö tarjoaa meille korvaamattoman mahdollisuuden muuttaa toimintatapojamme ja samalla ratkaista monimutkaisia ongelmia.
Edistyneitä matemaattisia työkaluja voidaan käyttää monimutkaisten ravinteiden kierrätystapausten ratkaisemiseen. Matemaattista optimointia voidaan hyödyntää esimerkiksi, kun halutaan etsiä optimaalisia ratkaisuja useiden prosessointivaihtoehtojen joukosta.
Edistyneitä matemaattisia työkaluja voidaan käyttää monimutkaisten ravinteiden kierrätystapausten ratkaisemiseen. Matemaattista optimointia voidaan hyödyntää esimerkiksi, kun halutaan etsiä optimaalisia ratkaisuja useiden prosessointivaihtoehtojen joukosta.
|
Kehittynyttä matemaattista optimointia voidaan hyödyntää ravinteiden kierrätyksen ratkaisuiden etsimiseen |
|
Jalostamisen lähtökohtana ravinnetarpeet
Sovellamme matemaattista optimointia ravinteiden kierrättämiseksi maatalouden tarpeisiin. Malli on kehitetty ratkaisemaan kokonaisuutta, joka on sen verran monimutkainen, ettei ihmisen intuitio yksin tarjoa parasta mahdollista tapaa ratkaista ongelma.
Ratkaisut löytyvät järjestelmätasolta eli alueilta
Kiertotaloudessa on löydettävä usean toimijan näkökulmasta optimaaliset ratkaisut. Maatalouden kannalta tärkeitä päättäjiä ovat syötejakeiden (jätteen ja sivuvirtojen) tuottajat, jakeiden jalostajat, jälleenmyyjät, urakoitsijat sekä maanviljelijät ja muut loppukäyttäjät.
|
Onnistuneet pilottiprojektit ovat tarjonneet todisteita menetelmän hyödyistä |
|
Pilotointia 11/2020 lähtien
3E Energy Oy kumppaniensa Luken ja EFFTECC Consultingin kanssa on työskennellyt marraskuusta 2020 alkaen menetelmän kehitystyön parissa. Kesällä 2022 joukkoon liittyi myös Mtech Digital Solutions. Vuoden 2022 loppuun mennessä olemme olleet mukana kehittämässä kahta biokaasulaitoshanketta.
Menetelmän avulla voimme ehdottaa alueelle rakenteilla olevalle biokaasulaitokselle ravinteiden jalostamisen ratkaisua, joka tuottaa sellaisia ravinnejakeita, jotka täyttävät viljelijöiden tarpeet. Tällaisilla jakeilla voidaan täysin (tai riippuen reunaehdoista vähintäänkin osittain) korvata fossiilista ja mineraalista alkuperä olevat lannoitteet.
Ravinteiden kierrätyksen mukanaan tuoma lisähyöty on, että jakeen mukana peltoon palautuu myös hiili. Hiltä poistuu pellolta esim. viljelykasvien korjuun yhteydessä. Hiili (orgaaninen aines) lisää maaperän elinvoimaa ja maaperän vedenpidätyskykyä.
Jalostusratkaisun suunnittelu ja laskenta alkaa alueen ravinnetarpeen selvittämisellä monivaiheisella ja kattavalla prosessilla sekä tietokantoihin perustuen. Lisäksi huomioimme käytettävissä olevat levitystyökoneet. Keskeinen osa on kätettävissä tai harkinnassa olevien jalostustekniikoiden valinta ja niihin liittyvistä parametreista sopiminen. Ratkaisuna tuotetaan tieto siitä, millaisia jakeita kannattaa tuottaa ja mikä on tarvittavien varastojen koko. Laskennan päätöksenteon ehtona voi olla esim. investointikustannuksen minimointi.
Kehitystyön on mahdollistanut Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen ja sen ”Ravinteiden kierrätyksen kokeiluohjelma 2020 – 2022” -ohjelman tukimekanismit.
Linkki julkaisuun "Tekoälyä ravinnekierrätykseen"
Menetelmän avulla voimme ehdottaa alueelle rakenteilla olevalle biokaasulaitokselle ravinteiden jalostamisen ratkaisua, joka tuottaa sellaisia ravinnejakeita, jotka täyttävät viljelijöiden tarpeet. Tällaisilla jakeilla voidaan täysin (tai riippuen reunaehdoista vähintäänkin osittain) korvata fossiilista ja mineraalista alkuperä olevat lannoitteet.
Ravinteiden kierrätyksen mukanaan tuoma lisähyöty on, että jakeen mukana peltoon palautuu myös hiili. Hiltä poistuu pellolta esim. viljelykasvien korjuun yhteydessä. Hiili (orgaaninen aines) lisää maaperän elinvoimaa ja maaperän vedenpidätyskykyä.
Jalostusratkaisun suunnittelu ja laskenta alkaa alueen ravinnetarpeen selvittämisellä monivaiheisella ja kattavalla prosessilla sekä tietokantoihin perustuen. Lisäksi huomioimme käytettävissä olevat levitystyökoneet. Keskeinen osa on kätettävissä tai harkinnassa olevien jalostustekniikoiden valinta ja niihin liittyvistä parametreista sopiminen. Ratkaisuna tuotetaan tieto siitä, millaisia jakeita kannattaa tuottaa ja mikä on tarvittavien varastojen koko. Laskennan päätöksenteon ehtona voi olla esim. investointikustannuksen minimointi.
Kehitystyön on mahdollistanut Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen ja sen ”Ravinteiden kierrätyksen kokeiluohjelma 2020 – 2022” -ohjelman tukimekanismit.
Linkki julkaisuun "Tekoälyä ravinnekierrätykseen"
Työ jatkuu!
Toimimme tällä hetkellä pilottilaitostemme hyväksi ja etsimme aktiivisesti uusia kohteita.
Teemme kehitystyötä yhä enenevässä määrin eri laitevalmistajien kanssa, jotka toimittavat meille omien jalostuslaitteidensa tietoja ja asettuvat siten ehdolle jalostusratkaisun tuottajaksi.
Ole yhteydessä, mikäli haluat kuulla meistä lisää!
Teemme kehitystyötä yhä enenevässä määrin eri laitevalmistajien kanssa, jotka toimittavat meille omien jalostuslaitteidensa tietoja ja asettuvat siten ehdolle jalostusratkaisun tuottajaksi.
Ole yhteydessä, mikäli haluat kuulla meistä lisää!