Agricultural plant-based wastes and by-products : current utilization and future potential in Finland

Abstract

A significant amount of plant-based by-products and wastes are generated annually in Finnish agriculture, but their use in energy production and nutrient recycling remains underutilized. The aim of this thesis was to assess the technical potential of major field biomasses for producing biogas, energy, and nutrients. Biomass volumes were estimated based on crop statistics, residue-to-product coefficients, and data provided by the Biomass Atlas database. In addition, three scenarios were developed to evaluate how collection rates influence the achievable potential.

The results indicate that field biomass has a considerable underutilized potential. In the realistic scenario, the biomethane potential from biomass corresponds to Finland’s current biogas production, while the theoretical maximum approaches Finland’s 2030–2035 biogas production estimates. The nutrient potential shows substantial amounts of nitrogen and potassium, suggesting that these biomasses could reduce dependence on imported fertilizers. The findings also highlight that logistics, collection costs, and the maintenance of soil organic matter are key factors affecting the realizable potential. Overall, the study demonstrates that plant-based side streams can play a significant role in advancing Finland’s renewable energy production and nutrient cycling. More efficient utilization of these biomasses could strengthen energy self-sufficiency, enhance nutrient recycling, and support agricultural sustainability.

Suomen maataloudessa syntyy vuosittain merkittävä määrä kasvipohjaisia sivutuotteita ja jätteitä, joiden hyödyntämistä energiantuotannossa ja ravinnekierrätyksessä ei ole vielä täysin hyödynnetty. Tämän diplomityön tavoitteena oli arvioida suurimpien peltobiomassojen teknistä potentiaalia biokaasun, energian ja ravinteiden tuotannossa. Biomassojen määrät arvioitiin satotilastojen, sivuvirta-kertoimien ja Biomassa Atlaksen tarjoamien aineistojen perusteella. Lisäksi laadittiin kolme skenaariota, joiden avulla arvioitiin keruuasteen vaikutusta saavutettavaan potentiaaliin.

Tulokset osoittavat, että peltobiomassoilla on huomattava hyödyntämätön potentiaali. Realistisessa skenaariossa biomassoista saatava biometaanipotentiaali vastaa tämänhetkistä osuutta Suomen nykyisestä biokaasutuotannosta ja teoreettinen maksimi lähestyy Suomen vuosien 2030–2035 biokaasun tuotannon ennusteita. Ravinnepotentiaalin perusteella biomassoissa on huomattavia määriä typpeä ja kaliumia, mikä voi täydentää kierrätysravinteiden tarjontaa ja vähentää riippuvuutta tuontilannoitteista. Tulokset korostavat myös, että logistiikka, keruukustannukset ja maaperän orgaanisen aineksen ylläpitäminen vaikuttavat ratkaisevasti potentiaalin toteutumiseen. Tutkimuksen perusteella kasvipohjaiset sivuvirrat ja jätteet ovat merkittävässä roolissa Suomen uusiutuvan energian ja ravinnekierron kehittämisessä. Biomassojen nykyistä tehokkaampi hyödyntäminen voisi tukea energiaomavaraisuutta, parantaa ravinnekiertoa ja edistää maatalouden kestävyyttä.