Korsibiomassojen laatu bioetanolin raaka-aineena
Avainsanat:
ohra, ruokohelpi, biomassa, sato, olkisato, kuitu, sokeri, bioetanoliAbstrakti
Nykyisin Suomessa viljeltyä ruokohelpeä käytetään teollisesti lähinnä sähkön ja lämmön tuottamiseksi. Tällöin biomassan korjuu ajoitetaan huhti-toukokuulle. Ohra pyritään puimaan rehu- ja elintarvikelaadun kannalta parhaaseen ajankohtaan eli Suomessa elokuun keskivaiheilla. Koska lignoselluloosapohjaisen bioetanolivalmistuksen kannalta nämä korjuuajankohdat eivät välttämättä ole kaikkein optimaalisimmat, tutkimme AGROETA-projektissa sadonkorjuuajankohdan merkitystä raaka-aineen koostumukselle. Bioetanolituoton kannalta maksimoinnin kohteita olivat hiilihydraattien (tärkeimpänä selluloosa) massasaanto per hehtaari, ligniinipitoisuuden ja piipitoisuuden minimointi sekä yleinen tekninen soveltuvuus bioetanoliprosessiin.
Ruokohelven suurin kuiva-ainesato (11 t/ha) saatiin noin kuukausi siemenen kypsymisen jälkeen. Selluloosan suhteellinen osuus sadossa lisääntyi kevääseen saakka. Lokakuun näytteenotosta (kehitysvaihe 7, pitoisuus 44,9 %) lähtien muutokset selluloosapitoisuudessa eivät kuitenkaan olleet tilastollisesti merkitseviä. Myös hemiselluloosa- ja ligniinipitoisuudet olivat suurempia myöhäissyksyllä ja kevätsadossa kuin aikaisemmissa näytteenotoissa. Vuonna 2003 kylvetyssä kokeessa kevätsadon hemiselluloosapitoisuus vaihteli välillä 25,1 - 28,3 %ka ja vuonna 1990 kylvetyssä kokeessa välillä 29,5 - 31,9 %ka. Tämän vuoksi biomassasadon pieneneminen syksyn ja talven aikana vaikutti vain vähän kuitukomponenttien hehtaarisaantoon. Ruokohelven kevätsato oli ensimmäisenä korjuuvuonna pienempi kuin syyskesällä korjattu sato, mutta sen kuiva-ainepitoisuus oli korkea.
Ohran kasvua ja oljen laadun kehitystä seurattiin vuosina 2005 ja 2006 ottamalla näytteitä tähkälle tulon ja korjuun välillä kuusi kertaa. Kasvuston biomassa kasvoi aina elokuun alkuun asti. Se oli tällöin 8,1 ± 0,3 tka/ha vuonna 2005 ja 10,7 ± 0,6 tka/ha vuonna 2006. Tähkinnän ja tuleentumisen välillä biomassa kaksinkertaistui. Kasvu johtui tähkänpainon kasvusta. Vastaavasti olkisato hieman pieneni, kun korteen ennen tähkintää tilapäisesti varastoituneet yhteyttämistuotteet siirtyivät jyviin. Tähkän (jyvät+vihneet+tähkän lapakko) osuus kokonaissadoista oli 64 % vuonna 2005 ja 69 % vuonna 2006. Ennen laatuanalyysejä tähkä ja olki erotettiin toisistaan. Oljesta oli selluloosaa, hemiselluloosaa ja ligniiniä noin 48, 25 ja 7 % vuonna 2005 ja vuonna 2006 vastaavasti noin 44, 25 ja 8 %. Kahden viimeisen näytteenoton välillä kasvuston hehtaarisato pieneni noin 10 %. Tämä johtuu lähinnä kasvuston hengityksestä ja lehtien varisemisesta. Vuonna 2006 oljen kosteus oli keltatuleentuneena 37 % ja leikkuupuitaessa 21 %.
Tässä tutkimuksessa bioetanolin valmistukseen päädyttiin käyttämään siemenvaiheessa ja keväällä korjattua ruokohelpimateriaalia, jotka molemmat olivat prosessoitaessa lähes samanarvoisia. Ohran oljen osalta päädyttiin yhteen korjuuaikaan, joka tapahtuisi normaalin leikkuupuinnin yhteydessä. Tällöin olkea voi ympäristön kannalta käsitellä sivuvirtana.
