Teurasjätteen esikäsittelyn haasteita biokaasulaboratoriossa

Uusiutuvan energian resurssien tehokas hyödyntäminen mahdollistuu kehittämällä yhteistyötä samalla alueella toimivien yritysten välillä. LAB-ammattikorkeakoululla kehitystyöhön liittyen on työstetty muun muassa teurasjätettä biokaasulaboratoriossa. Epätavanomaisena näytteenä teurasjäte aiheutti joitakin haasteita materiaalin esikäsittelyyn ja työstämiseen laboratorio-olosuhteissa.

Kirjoittaja: Raisa Pajarinen

LAB-ammattikorkeakoulun Siirtymä uusiutuvan energian ja resurssitehokkuuden hiilineutraaleihin ekosysteemeihin -hanke vastaa uusiutuvan energian kehityksestä Päijät-Hämeen alueen tuuli- ja aurinkoenergian, biokaasuenergian ja energiavarastojen osalta (LAB University of Applied Sciences 2023). Biokaasutuotantoon liittyen hankkeella on mahdollisuus hyödyntää LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratorion biokaasulaboratorion tutkimuslaitteistoa, kuten automaattista metaanintuottopotentiaalin mittauslaitteistoa.

Yhtenä biokaasutuotannon syötteenä Siirtymä-hankkeessa huomioidaan paikallisen teurastamon teurasjäte. Tuoreita näytteitä noudettiin lähialueella sijaitsevalta teurastamolta LAB-ammattikorkeakoulun biokaasulaboratorioon. Näytteet sisälsivät sekä kovaa teurasjätettä eli luuta ja sorkkaa (Kuva 1.) että pehmytkudosjätettä eli naudan utareet, suolta rasvoineen ja sisältöineen (Kuva 2.), nahkaa karvoineen sekä jalan jänteitä, kalvoja ja lihaksia.

Kuva 1. Naudan katkaistu sääriluu ja sorkka (Kuva: Raisa Pajarinen)

Kuva 2. Teuraseläimen suolistoa sisältöineen ja sisäelinrasvoineen (Kuva: Raisa Pajarinen)

Teurasjäte panostettiin metaanintuottopotentiaalin mittauslaitteistoon, jonka reaktoripulloissa näytemateriaalin täytyi pystyä sekoittumaan sekoittajien jäämättä jumiin. Tämän vuoksi näytemateriaali vaati runsaasti esikäsittelyä, jotta siitä saatiin mittauslaitteistoon soveltuvaa hienojakoista tasaista massaa. Näytteitä esikäsiteltiin biokaasulaboratoriossa aluksi irrottamalla pehmeät kudokset luusta ja sorkasta käsityökaluin, kuten kirurginveitsellä, sekä keräämällä pehmytkudosjätteestä kokoomanäytteet pakastimeen odottamaan panostusajankohtaa. Suoliston nestemäinen sisältö kerättiin erikseen pakastepulloon. Luu ja sorkka pakastettiin myös odottamaan käsittelyä.

Materiaalitestauksen ja metallipajan työkalujen luovaa käyttöä kovan teurasjätteen pienentämiseksi

Kiertotalouslaboratoriossa ei ollut luun jauhamiseen sopivaa laitteistoa käytettävissä, joten kovan teurasjätteen jauhaminen luujauhoksi päätettiin ostaa alihankintana toiselta ammattikorkeakoululta. Kyseisen yhteistyökumppanin jauhamismyllyn syöttöputken koko määräsi toimitettavan materiaalin palakooksi viisi senttimetriä suuntaansa, ja materiaali piti toimittaa jauhantaan kuivattuna. Tämän vuoksi jäinen luu murskattiin LAB-ammattikorkeakoululla pienemmiksi paloiksi aineenkoestuskoneella (Kuva 3.), jolla luuta puristettiin hydraulisesti kasaan. Luu räjähteli puristuksessa sirpaleiksi (Kuva 4.), mutta sorkkaa ei saatu edes 100 kN:n voimalla halkeamaan, sillä sorkan sitkeä materiaali vain litistyi kasaan puristuksessa (Kuva 5.).

Kuva 3. Jäinen luu aineenkoestuslaitteen puristuksessa (Kuva: Raisa Pajarinen)

Kuva 4. Jäinen luu sirpaleiksi hajotettuna (Kuva: Raisa Pajarinen)

Kuva 5. Naudan sorkka aineenkoestuslaitteella litistettynä (Kuva: Raisa Pajarinen)

Tämän jälkeen murskatut luut ja litistetty sorkka laitettiin lämpökaappiin kuivaukseen. Materiaali oli lämpökaapissa ensin 45 celsiusasteen lämpötilassa yön yli, mutta kuivausta päätettiin tehostaa nostamalla lämpötilaa 105 asteeseen. Kuumemmassa lämpötilassa luista tosin irtosi rasvaa, joka kerättiin talteen jääkaappiin (Kuva 6). Kuivauksen jälkeen sorkka ja yli viiden senttimetrin mittaiset luunpalat pilkottiin pienemmiksi kappaleiksi kannettavalla vannesahalla, minkä jälkeen materiaali lähetettiin jauhettavaksi. Jauhamisen jälkeen rasva sekoitettiin lopuksi takaisin luu- ja sorkkajauhoon.

Kuva 6. Kuivattuja luunkappaleita ja luusta erottuneet nesteet (Kuva: Raisa Pajarinen)

Nahkat, turkit, suolistot ja muut haastavat pehmeät kudokset

Pehmytkudosjätettä sulatettiin panostuksen lähestyessä ja murskattiin biokaasulaboratoriossa tasaiseksi massaksi perinteisellä käsikäyttöisellä lihamyllyllä (Kuva 7.), joka soveltui kohtalaisen huonosti sitkeän materiaalin hienontamiseen sekä sisälsi riskin näytteen kontaminaatiosta. Ensimmäinen metaanintuottopotentiaalin mittaus keskeytyi valitettavasti jo ensimmäisenä yönä näytteiden kuohuttua reaktoripulloista mittauslaitteistoon, ja pehmytkudosjätettä oli jauhettu vain juuri mittauksiin ja ravinnemäärityksiin tarvittava määrä, eikä ylimääräistä materiaalia ollut uusintakoetta varten. Uusintakoetta varten pehmytkudosjätettä päätettiin lähettää jauhettavaksi samalle hyväksi havaitulle alihankkijalle kuin luu ja sorkkakin. Paluupostissa pehmeäksi jauhelihaksi jauhettua pehmytkudosjätettä saatiinkin kerralla useampi kilogramma. Lopuksi suolen sisältö sekoitettiin takaisin pehmytkudosjäte-erään, minkä jälkeen materiaaleista päästiin tekemään kuiva-aineen ja orgaanisen aineen määritykset metaanintuottopotentiaalikokeiden aloittamiseksi.

Kuva 7. Pehmytkudosjätteen jauhamista perinteisellä lihamyllyllä (Kuva: Raisa Pajarinen)

Lähteet

LAB University of Applied Sciences. 2024. Siirtymä uusiutuvan energian ja resurssitehokkuuden hiilineutraaleihin ekosysteemeihin. Viitattu 26.3.2024. Saatavissa https://lab.fi/fi/projekti/siirtyma