Tampereen yliopisto

Väitös: Typen paikallinen kierrätys jätevesistä sähkön avulla parantaisi maatalouden huoltovarmuutta

Jaa

Typpi on maataloudessa määrällisesti eniten käytetty lannoite. Typpikaasun muuntaminen viljelyskasveille sopivaan muotoon ammoniakkitypeksi kuluttaa huomattavan paljon fossiilista energiaa ja aiheuttaa merkittäviä hiilidioksidipäästöjä. Ammoniakkitypen kierrätys jätevesistä takaisin lannoitekäyttöön uusiutuvaa sähköenergiaa käyttäen vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja auttaa huoltovarmuuden kasvattamisessa, paljastaa DI Veera Koskue väitöskirjassaan.

Veera Koskue. Kuva: Heta Koskue
Veera Koskue. Kuva: Heta Koskue

Typpilannoitteiden käyttö maanviljelyssä mahdollistaa ruoantuotannon maapallon kasvavalle väestölle. Lannoitteena käytettävää ammoniakkityppeä alettiin tuottaa ilmakehän typpikaasusta teollisesti hiukan yli sata vuotta sitten. Teollinen lannoitetuotanto mullisti maanviljelyn tehokkuuden ja on arvioitu, että ilman typpilannoitteita maapallolla pystyttäisiin tuottamaan ruokaa vain noin puolelle nykyisestä ihmiskunnasta.

Maapallon ilmakehästä suurin osa on typpikaasua eikä sitä näin ollen pidetä rajallisena luonnonvarana.Typpikaasun muuntaminen ammoniakkitypeksi on kuitenkin riippuvaista fossiilisten polttoaineiden, pääasiassa maakaasun, käytöstä. Tästä johtuen typpilannoitteiden tuotanto aiheuttaa myös noin yhden prosentin maapallon vuotuisista hiilidioksidipäästöistä. Lannoitetuotannon energiankulutuksen ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi jo tuotettua ammoniakkityppeä pitäisi kierrättää entistä tehokkaammin.

Lannoitteena käytetystä ammoniakkitypestä jopa 30 % päätyy kunnallisiin jätevesiin, mistä se voitaisiin ottaa talteen sähkökemiallisella käsittelyllä. Veera Koskue tutki väitöskirjassaan typen talteenottoa jätevesistä sekä sähkökemiallisesti että bakteerien avulla tuotetulla sähköllä.

– Laboratoriomittakaavan kokeissa saadut tulokset olivat erittäin lupaavia. Bakteerien avulla saatiin talteen yli puolet tutkitun jäteveden sisältämästä typestä, kun taas puhtaasti sähkökemiallisissa kokeissa talteenottotehokkuus nousi parhaimmillaan lähes 90 %:iin. Toisaalta sähkökemiallinen menetelmä ilman biologista katalyyttiä kulutti enemmän sähköenergiaa. Korkeampi energiankulutus kuitenkin mahdollisti lääkeaineiden poiston jätevesistä samanaikaisesti, Koskue kertoo.

Lannoitteiden kotimaisuusaste korkeammalle ammoniakkitypen kierrätyksellä

Sen lisäksi, että typen kierrättäminen on hyväksi ympäristölle, se voi lähitulevaisuudessa osoittautua myös taloudellisesti kannattavaksi vaihtoehdoksi. Veera Koskue osoitti väitöstutkimuksessaan, että typen sähkökemiallinen talteenotto vähensi ilmastusenergian ja kemikaalilisäysten tarvetta jätevedenpuhdistuksen muissa osaprosesseissa.

Samaan aikaan typpilannoitteiden hinnoissa on viime vuosina nähty rajua nousua, mikä on johtunut pitkälti maakaasun kallistumisesta. Lannoitteiden hinnat ovat myös riippuvaisia maailmanpoliittisesta tilanteesta, minkä erityisesti Venäjän hyökkäys Ukrainaan on karulla tavalla osoittanut.

– Tällä hetkellä typpilannoitteiden pääraaka-ainetta ammoniakkia ei valmisteta Suomessa lainkaan, vaan suurin osa tarvittavasta ammoniakista on tullut Suomeen Venäjältä. Viimeaikaiset poliittiset kehityskulut ovat nostaneet hintoja ja aiheuttaneet epävarmuutta lannoitteiden saatavuuteen liittyen. Ammoniakkitypen kierrättäminen paikallisesti lisäisi omavaraisuutta lannoitetuotannon suhteen, Veera Koskue toteaa.

Veera Koskue on kotoisin Hämeenlinnan Lammilta. Hän on jatkanut sähkökemiaan liittyvää tutkimusta Tampereen yliopiston Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa ja pyrkii parhaillaan löytämään keinoja poistaa kalojen kiertovesiviljelyssä esiintyviä makuvirheyhdisteitä kestävällä tavalla.

Diplomi-insinööri Veera Koskuen ympäristötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Nitrogen recovery from digested sewage sludge reject waters using (bio)electroconcentration tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 29.07.2022 kello 12:15 Hervannan kampuksella, Festia-rakennuksen salissa FA032 Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, 33720 Tampere). Vastaväittäjänä toimii Associate Professor Dr. Yifeng Zhang Tanskan teknillisestä yliopistosta (Technical University of Denmark, DTU). Kustoksena toimii Tenure track -professori Marika Kokko Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Veera Koskue
veera.koskue@tuni.fi

Kuvat

Veera Koskue. Kuva: Heta Koskue
Veera Koskue. Kuva: Heta Koskue
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa. 

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Väitös: Itsetuhoisten nuorten ja heidän vanhempiensa on vaikea saada oikeanlaista apua2.8.2022 11:58:29 EEST | Tiedote

Nuorten itsetuhoisuus on paljon muutakin kuin viiltelyä ja itsemurhayrityksiä tai itsemurhia. Tiina Maria Miettisen väitöstutkimuksen mukaan suomalaisnuorten itsetuhoisuus ilmenee monimuotoisesti. Sen tunnistaminen vaatii ammattilaiselta rohkeutta kysyä ja aitoa halua kuulla nuorta. Itsetuhoisten nuoret ja heidän vanhempansa odottavat saavansa yksilöllistä apua nykyistä helpommin.

Väitös: Ihmisen kantasoluista erilaistetut sydänlihassolut iskeemisen sydänsairauden mallinnuksessa2.8.2022 11:32:12 EEST | Tiedote

Iskeeminen sydänsairaus on maailmanlaajuisesti yleisin sydän- ja verisuonitauti ja kuolinsyy. Iskemia, eli kudoksen paikallinen hapenpuute, johtuu sydämessä yleensä sepelvaltimotukoksesta, joka rajoittaa tai estää veren virtausta sydänlihaskudoksessa. Ajoissa toteutettu reperfuusio, eli verenkierron palauttaminen sydänlihaskudokseen on oleellinen osa iskeemisen sydänsairauden hoitoa, mutta aiheuttaa aluksi lisää vauriota sydänkudokseen. Martta Häkli tutki väitöskirjassaan kantasolujen käyttöä iskeemisen sydänsairauden mallintamiseen.

Väitös: Kehittyneet teräkset vähentävät riippuvuutta fossiilista polttoaineista1.8.2022 09:53:11 EEST | Tiedote

Ajoneuvojen painon keventäminen ja energiatehokkuuden parantaminen vähentää riippuvuutta fossiilista polttoaineista ja helpottaa siirtymää esimerkiksi sähköautoihin. Niiden kolariturvallisuus ei kuitenkaan saa painon säästön myötä heikentyä. Kehittyneiden terästen ominaisuuksien optimointi on väitöskirjatutkija Olli Ojan mukaan tärkeää sekä muovattavuuden että rakenteellisen kestävyyden kannalta.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme