Väitöskirja: Ruuantuotannon paikallistaminen ja maatilojen biokaasu korjaisivat maailmanlaajuisia ongelmia

Kari Koppelmäen väitöskirjan tulosten perusteella kestävä ruokajärjestelmä koostuu biomassan, ravinteiden ja energian integraatiosta sekä monivuotisten viljelykasvien käytöstä biomassan tuottamiseen ja biologiseen typensidontaan. Kuva: Sanne Katainen

Fossiilisten polttoaineiden ja kemiallisten lannoitteiden käyttö ovat mahdollistaneet ruuantuotannon huiman kasvun sadassa vuodessa. Kääntöpuolena on se, ettei nykyinen ruokajärjestelmä ole kestävä. Ruuantuotannon kasvu on maailmanlaajuisesti revitty heikentämällä ympäristön tilaa.

Tällä hetkellä suuressa osassa maailmaa ruuantuotanto on riippuvaista fossiilisesta energiasta ja muista tuotantopanoksista, kuten lannoitteista tai rehujen raaka-aineista. Kotieläintuotanto on yhä enemmän irtaantunut paikallisesta rehuntuotannosta, kun muun muassa Eurooppaan ja Kiinaan tuodaan maissia ja soijaa muualta.

Väkilannoitteet ja rehujen sekä ruuan kuljettaminen mantereelta toiselle ovat saattaneet ravinteiden kierron epätasapainoon. Luonnon monimuotoisuus kärsii, kun viljelykierrot ovat yksipuolistuneet ja kotieläimet monilta alueilta lähes kadonneet. Tämä on ollut kehityskulku myös Suomessa.

Monilla alueilla riippuvuus tuontiruuasta kasvaa.

Haasteena ovat väestönkasvu sekä maailmalla kasvava kotieläintuotteiden kulutus. Rehujen tuotanto vaatii entistä enemmän peltoa, kun kehittyvissä maissa kotieläintuotteiden kulutus kasvaa. Samaan aikaan bioenergian tuotanto kilpailee myös peltoalasta.

Kuinka ruokaa pystytään tuottamaan maailmassa tarpeeksi ja samalla ympäristön kannalta kestävästi?

Jotta ruuantuotanto olisi kestävää, siinä on päästävä irti fossiilisista polttoaineista, kirjoittaa Kari Koppelmäki alkusyksystä Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa ja Wageningenin yliopistossa Hollannissa tarkastetussa väitöskirjassaan.

Hän on väitöksessään rakentanut paikallisen ruuantuotannon mallin, jossa ruoka, ravinteet ja energia muodostavat kokonaisuuden. Tavoitteena on luoda kiertotalousjärjestelmä, joka tunnistaa biomassan, ravinteiden ja energian välisen yhteyden.

Keskeistä tässä agroekologisen symbioosin (AES) mallissa on biomassan ja energian tuotannon sekä ravinteiden kierrätyksen yhdistäminen maantieteellisessä mittakaavassa. Se mahdollistaa ravinteiden kierrätyksen ja energiantuotannon biomassoista, jotka eivät kilpaile ruuantuotannon kanssa.

”Agroekologinen symbioosi edustaa paikkaperusteista ruuantuotantoverkostoa, joka tarjoaa vaihtoehdon nykyiselle keskittyneelle ja globalisoituneelle ruokajärjestelmälle. Useista paikallisista AES-järjestelmistä koostuva agroekologisten symbioosien verkosto (NAES) muodostaa ilmastokestävän, fossiilitaloudesta irrotetun ja ravinteet kierrättävän ruokajärjestelmän”, Koppelmäki sanoo.

Väitöskirjassa mallina AES-konseptille käytetään Hyvinkään Palopurolla sijaitsevaa kolmen maatilan, biokaasulaitoksen ja leipomon muodostamaa agroekologista symbioosia. Symbioosin keskiössä on suurehko luomuviljatila, jonka viljelykierrossa olevista viherlannoitusnurmista tuotetaan biokaasua yhdessä lähialueen tallien hevosenlannan ja naapurikanalan lannan kanssa.

Kaasu jalostetaan liikennepolttoaineeksi maatilan työkoneille sekä myyntiin autoille. Mädätysjäännös käytetään lannoitteena pelloilla.

Palopuron akroekologisen symbioosin biokaasulaitos. Tutkimuksessa biokaasulaitoksen laskettiin tuottavan 70 prosenttia enemmän energiaa kuin tilojen ja mallinnuksessa mukana olleen leipomon arvioitiin kuluttavan. Kuva: Sanne Katainen

Väitöskirjan mukaan biokaasulaitoksen mädätysjäännöksellä voidaan tehostaa ravinteiden kierrätystä ja saavuttaa parempia satoja kuin perinteisellä luomuviljelyn viherlannoitusnurmimenetelmällä.

Kun viherlannoitusnurmi korjataan biokaasulaitokseen, sen ravinteet voidaan palauttaa pelloille optimaalisena hetkenä, jolloin ravinteiden käyttö on tehokkaampaa kuin kynnettäessä viherlannoitusnurmi sellaisenaan peltoon.

Palopurolla biokaasulaitoksen laskettiin tuottavan 70 prosenttia enemmän energiaa kuin tilojen ja mallinnuksessa mukana olleen leipomon arvioitiin kuluttavan.

Jatkomalleissa typensitojakasveja sisältävä nurmi voitaisiin hyödyntää karjan ruokinnassa ja karjanlanta biokaasuksi, väitöskirjassa todetaan.

Tutkimuksen mukaan energiaa olisi saatavissa huomattavia määriä, jos eläinten lantaa ja kasvibiomassaa hyödynnettäisiin laajasti biokaasuksi. Ruuantuotantoa se ei vähentäisi.

Koppelmäen laskelman mukaan alueellisesti maatalouden biomassoista tuotettu energia riittäisi kattamaan elintarviketeollisuuden energiatarpeen. Se kuitenkin vaatisi alkutuotannon ja elintarviketeollisuuden nykyistä syvempää yhteistyötä.

Väitöskirjan tulosten perusteella kiertotalouden mukainen ruokajärjestelmä koostuu biomassan, ravinteiden ja energian integraatiosta sekä monivuotisten viljelykasvien käytöstä biomassan tuottamiseen ja biologiseen typensidontaan.

Lisäksi kestävässä ruokajärjestelmässä ketjun toimijat järjestäytyvät alueellisesti ja tuotantoketjut ylittävästi yhteistyöhän.

”Ravinnekiertojen sulkemisen suhteen tarkoituksenmukainen mittakaava riippuu siitä, mitä tarkastellaan. Esimerkiksi kotieläintuotannon ravinnekiertojen optimointi tulisi tapahtua mahdollisimman pienessä mittakaavassa, sillä lannan kuljetus ei ole taloudellisesti kannattavaa.”

”Sen sijaan ruuan kulutuksesta syntyvien ravinnekiertojen sulkeminen ei voi olla yhtä paikallista, koska suuri osa ihmisistä asuu kaupungeissa”, Koppelmäki sanoo.

Ruuantuotannon paikallistaminen on ravinteiden tehokkaan kierrätyksen näkökulmasta tärkeää. Tämä tarkoittaa nojautumista paikallisiin resursseihin sen sijaan, että tuotantopanoksia, kuten rehua, kuljetetaan eri alueiden välillä.

Ruokaa sen sijaan voidaan kuljettaa globaalistikin, koska suuri osa ihmisistä asuu alueilla, joilla oma ruuantuotanto ei ole mahdollista. Suurin osa ruuan ympäristövaikutuksista syntyy alkutuotannossa.

Väitöskirjassa esitetään kuusi askelta nykyisen ruokajärjestelmän muuttamiseksi kohti kiertotalouden mukaista ruokajärjestelmää.

Nämä sisältävät biologisen typensidonnan hyödyntämisen typpilannoitteiden sijaan ja kotieläintuotannon paikallistamisen perustumaan alueelliseen rehuomavaraisuuteen.

Ruuan- ja energiantuotanto tulisi yhdistää ja ruuanjalostus hajauttaa lisäämään kysyntää paikalliselle tuotannolle. Isojen keskitettyjen elintarviketehtaiden sijaan siis tarvittaisiin paikallisia pieniä ja keskisuuria jalostajia.

Maatalouspolitiikkaa pitäisi kohdentaa alueelliseksi. Paikallista ruuantuotantoa tulisi suunnitella yhdessä ruokajärjestelmän toimijoiden kesken.