Talteen otettu leväbiomassa ja osterinkuoret hyötykäyttöön
Bloom Biomass Utilization
Sivutuotteista arvoa
Bloomon vedenpuhdistusprosessissa talteen otettu leväbiomassa ja osterinviljelyn sivutuotteena syntyvät suuret määrät osterinkuoria muuttuvat arvokkaiksi raaka-aineiksi, kun käytössä on sopiva laitteisto ja arviointimenetelmät. Biomassa muunnetaan vaiheittain vesiviljelyrehuksi, maanparannusaineiksi, rakennusmateriaaleiksi ja lannoitteiden raaka-aineiksi, ja hiilitase määritetään määrällisesti elinkaariarvioinnilla (LCA) ja MRV:llä (mittaus, raportointi, todentaminen). Näin vesiympäristön biomassa voidaan liittää kiertotalouteen.
Miksi biomassan hyödyntäminen on nyt ajankohtaista
Leväbiomassan haasteet
- Teollisen mittakaavan kannattavuuden ratkaisevat korjuu- ja kuivausvaiheiden kustannukset. Sentrifugoinnilla saadaan talteen ≥ 90 %, mutta energiaa kuluu 0,8–1,2 kWh/m³, ja suihkukuivaus edellyttää ≥ 3 MJ/kg[1]
- Portugalissa sijaitsevaksi oletetulle 1 ha:n teollisen mittakaavan viljelmälle (Nannochloropsis oceanica, sentrifugointi ja pakkaskuivaus) laaditussa tekno-ekonomisessa arviossa biomassan tuotantokustannukseksi saatiin 53,32 €/kg DW (kuivapaino)[2]. Myös korjuun ja vedenpoiston on raportoitu vievän suuren osan kokonaiskustannuksista[3]
- Raporttien mukaan se, kuinka suuri osa rehusta voi olla leviä, vaihtelee suuresti kalalajeittain, joten suorituskykyyn vaikuttavat lajikohtainen suunnittelu ja käsittelyprosessi[4]
Osterinkuorten haasteet
- Itä- ja Kaakkois-Aasiassa syntyy vuosittain 6–8 miljoonaa tonnia merenviljelyn jätettä. Pelkästään Taiwanin osuus on noin 2,2 miljoonaa tonnia[5]
- Syötävään osaan nähden kuoren osuus elopainosta on noin 70 %, ja käsittelykustannukset kasvavat viljelyn laajentuessa[6]
- Osterinkuoresta noin 95 % on CaCO₃:a[6], ja sen käyttöä betonin hienona runkoaineena ja maanparannusaineena on raportoitu[6][11], mutta toimijoiden tekemät määrälliset LCA-arvioinnit ovat edelleen harvinaisia
Tieteellinen varaus: osterinkuoret ja hiilen sidonta
Kuoren muodostuminen eli kalkkiutuminen (Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ → CaCO₃ + CO₂ + H₂O) vapauttaa myös CO₂:ta. Erään tutkimuksen mukaan viljeltyjen simpukoiden kuoren muodostus on CO₂:n lähde, kun hengitys ja kalkkiutuminen otetaan huomioon, eikä sitä voida sisällyttää hiilikauppaan[7]. Toisessa tutkimuksessa, jossa kalkkiutumisen hiilivirrat sisällytettiin LCA:han, arvioitiin syntyvän pieni nettosidonta[8]. Ilman pitkäaikaista käyttöä (esimerkiksi vuosisadan tai pidempään kestävänä materiaalina) ja asianmukaista LCA:n järjestelmärajausta hiilen sidontaa ei voi yksinkertaisesti väittää. Kehitystyössään Novelgen arvioi hiilen arvoa vain ISO 14040/14044 -standardien mukaisen LCA:n järjestelmärajauksen puitteissa.
Novelgenin lähestymistapa
Novelgen kehittää laitteistoa, joka käsittelee leväbiomassan ja osterinkuoret yhdessä paikan päällä maalla sijaitsevilla viljelylaitoksilla, jätevedenpuhdistamoilla ja rannikon kalasatamissa. Bloomon jälkivaiheena laitteisto suorittaa kiintoaineen ja nesteen erotuksen → kuivauksen → jauhatuksen ja hiukkaskoon säädön jatkuvana ketjuna, ja prosessiolosuhteet on suunniteltu valittaviksi käyttötarkoituksen mukaan.
Rehuksi
Käsittelyolosuhteet, joissa puhtaus ja proteiinipitoisuus pysyvät korkeina
Biohiili
Pyrolyysiä varten suunniteltu kosteudenhallinta ja kuivaus
Maanparannusaine
Hiukkaskoon ja pH:n säätö, jotta siitä voidaan valmistaa osterinkuoren kanssa yhdistelmävalmiste
Lisäksi Bloomo Cloud Service tallentaa jatkuvasti käsittelymäärän, syötetyn energian ja sidotun CO₂:n määrän. Kehitystavoitteena on antaa toimijoille MRV-dataa, jota voi käyttää ISO 14040/14044 -standardien mukaisessa LCA:ssa ja tulevissa hiilikrediittilaskelmissa (soveltuvia menetelmiä selvitetään).
Tekniset tiedot ja keskeiset tunnusluvut
Jokaisen luvun lähde on ilmoitettu.Tutkimustulos / Kehitystavoite merkitsevät vastaavasti tieteellisen kirjallisuuden arvoja ja Novelgenin kehitystavoitteita.
Leväbiomassan käsittely
Leväbiomassan käsittely: tarkemmat tiedot
| Tunnusluku | Arvo | Luokka | Lähde |
|---|---|---|---|
| Biomassapitoisuus PBR:n ulostulossa | 0,3–0,4 % DW (suljettu järjestelmä) | Tutkimustulos | [3] |
| Biomassalietteen kiintoainepitoisuus vedenpoiston jälkeen | 15–25 % | Tutkimustulos | [3] |
| Kosteus loppukuivauksen jälkeen | <5 % (pitkäaikaisen varastoinnin ja kuljetuksen vaatimus) | Tutkimustulos | [3] |
| Sentrifugoinnin energiantarve | 0,8–1,2 kWh/m³ | Tutkimustulos | [1] |
| Suihkukuivauksen energiantarve | Noin 0,8–1,0 kWh/kg | Tutkimustulos | [1] |
| Levien proteiinipitoisuus | 40–70 wt% (Chlorella 51–58 %, Spirulina 60–71 %, Arthrospira 70 %) | Tutkimustulos | [9] |
| CO₂:n sitomisen teoreettinen määrä (yhteyttäminen) | Noin 1,83 t CO₂ biomassatonnia (kuivapaino) kohden; stoikiometrinen arvo, jossa hiilen osuudeksi oletetaan 50 %, bruttomäärä eikä nettomäärä | Tutkimustulos | [10] |
Osterinkuori raaka-aineena
Arvovirrat: kolme hyödyntämisreittiä
Biomass circulation flow
Huom. biomassankäsittelylaite on kehitysvaiheessa. Virtauskaavio esittää suunnittelukonseptin. Käyttökohteet riippuvat lähdevedestä ja lainsäädännöstä; yhdyskuntajätevedessä tai teollisuuden jätevedessä kasvatettua biomassaa ei käytetä rehuksi.
Vesiviljelyn ja kotieläinten rehu
Pääasialliset käyttötavat
- Hienojakoinen rehu kalanpoikasille ja simpukoiden poikasille
- Seosrehun raaka-ainetoimitukset yrityksille (B2B)
- Rehun tuotanto RAS-laitoksen yhteydessä
Laitteistolla, joka pelletöi Bloomo-viljelmän runsasproteiiniset levät (40–70 wt%[9]) paikan päällä, rehua voidaan valmistaa suoraan sitä käyttävässä laitoksessa (kehitysvaiheessa). Mikrolevät ovat simpukoiden ja äyriäisten varhaisten kehitysvaiheiden suoraa ravinnonlähdettä, ja jatkuva syöttö helpottaa tiheyden ja tuoreuden hallintaa.
Proteiinin, ω-3-monityydyttymättömien rasvahappojen (PUFA) ja karotenoidien koostumusta voi ohjata valitsemalla levälaji (Chlorella, Spirulina, Nannochloropsis ym.)[4][9]. Tavoitteena on suunnitella kierto, jossa vesiviljelyn poistovesi käsitellään Bloomolla RAS-laitoksen sisällä ja syntyvä biomassa jalostetaan rehuksi samassa laitoksessa ilman välikuljetuksia.
Huom. Tämä kuvaa mahdollisuutta käyttää leviä rehun raaka-aineena. Se ei takaa tiettyä ravintoarvoa eikä tautien ehkäisyvaikutusta. Kalalajikohtaiset sopivat osuudet rehussa löytyvät kirjallisuudesta[4]. Rehuksi käytetään vain sellaisia leviä, jotka on kasvatettu rehun tuotantoon sallitussa vedessä, kuten vesiviljelyvedessä. Yhdyskuntajätevedessä tai teollisuuden jätevedessä kasvatettua biomassaa ei käytetä rehuksi, vaan se on tarkoitettu lannoitteeksi, biohiileksi ja vastaaviin käyttöihin. Kaikissa käytöissä edellytetään esimerkiksi raskasmetallien ja taudinaiheuttajien analyysejä sekä rehun turvallisuutta ja lannoitteiden laatua koskevan Japanin lainsäädännön noudattamista.
Biomateriaalit (yhdistelmäkäyttö osterinkuoren kanssa)
Pääasialliset tuotelinjat
- Rakentamiseen tarkoitettu CaCO₃ (betonin hienon runkoaineen korvike)
- Maanparannusaine (osterinkuoripulveri + leväbiohiili)
- CO₂:n mineralisoinnin raaka-aine (CaO-reitti)
Jauhetun osterinkuoren on raportoitu soveltuvan betonin hienon runkoaineen osittaiseksi korvikkeeksi[6], ja esikäsittelyllä varmistetaan hiukkaskoko ja puhtaus, jotka eivät haittaa sementin hydrataatiota. Viiden vuoden kokeessa happamalla punamaalla (maapähkinäpelto) osterinkuoripulverin levitys määränä 750–2 250 kg/ha hidasti sadon laskua ja rajoitti maan happamoitumista ja kasveille käyttökelpoisen kadmiumin (Cd) määrää verrattuna käsittelemättömään maahan[11]. Sen yhdistämistä leväbiohiileen maanparannusaineena tutkimme.
CO₂:n mineralisoinnissa (CaO-reitti) kuori kalsinoidaan CaO:ksi ja savukaasun CO₂ sidotaan CaCO₃:ksi[5]. Nettotase, johon sisältyy kalsinointiin kuluva energia, on arvioitava LCA:lla.
Typpi- ja fosforilannoite
Pääasialliset käyttötavat
- Neste- ja lietelannoite (osittain vedestä erotetun biomassalietteen suora käyttö)
- Kiinteä pellettilannoite (puristusmuovaus)
- Jätevedenpuhdistukseen integroitu resurssien talteenotto
Algal Bloom Capture -menetelmän typpiassimilaation ansiosta käsiteltävän veden NH₄⁺ ja PO₄³⁻ sitoutuvat leväbiomassaan proteiinina ja polyfosfaattina. Tavoitteena on ottaa talteen suurin osa typestä levän proteiinina. Näin ilmakehään pitäisi vapautua vähemmän N₂:ta ja N₂O:ta kuin nitrifikaatiossa ja denitrifikaatiossa, mutta demonstraatiossa tarkistetaan typpitase, johon sisältyvät levien itsensä tuottama N₂O[12] ja ammoniakin haihtuminen.
Huom. Tämä kuvaa mahdollisuutta käyttää biomassaa lannoitteen raaka-aineena. Se ei ole Japanin lannoitelain mukainen takuupitoisuuksien ilmoitus. Jätevedestä peräisin olevan biomassan käyttö lannoitteena edellyttää esimerkiksi raskasmetallien analyysejä ja kyseisen lain noudattamista.
Markkinamahdollisuudet ja asemointi
3 kysyntäsegmenttiä
Rehu, maanparannusaineet, materiaalit
Leväbiomassan markkina
Markkinalukuja esittelemme tapaamisissa
Kolme kysyntää kasvaa rinnakkain: vesiviljelyrehun kestävyysvaatimukset (kalajauhon korvaaminen), maatalouden tarve eläinperäisistä aineista vapaille maanparannusaineille sekä rakennusmateriaalien vähähiilisyys.
Hajanainen → yhtenäinen
Alueelliset GX-hankkeet laajenevat
Osterinkuorten raaka-ainemarkkina
Hiroshima, Miyagi, Okayama ym.
Alueellisia GX- eli vihreän siirtymän hankkeita, kuten HIROSHIMA SANDBOX, on käynnissä. Osterinkuorten käsittely on siirtymässä hajanaisesta toimintatavasta yhtenäiseen.
GX / ESG
Vähähiilisyys- ja kiertotalousvaatimukset
Sääntelyn myötätuuli
Japanin politiikka
Japanin GX-edistämislaki ja J-Credit-järjestelmä vahvistavat muun muassa tarvetta muuttaa jätteet raaka-aineiksi. Sitä, onko leville tai osterinkuorille soveltuvia kreditointimenetelmiä, selvitetään yhä.
Asemointi: kilpailijavertailu
Suurempi lisäarvo
Pienempi lisäarvo
Yhtenäinen
Hajanainen
Novelgen
Bloomo-integraatio + LCA/MRV
Kaikki kolme arvovirtaa samanaikaisesti
Nykyiset jätteenkäsittelijät
Yksi käyttötarkoitus / kustannuslähtöinen
Suuret kemian- ja rehuyritykset
Suuri lisäarvo, mutta vain yksi vaihe
Erottautumistekijät: suora yhteys Bloomo-viljelyyn / LCA- ja MRV-datan automaattinen tallennus (kehitysvaiheessa, hiilen arvon laskentaa varten) / kaikki arvovirrat samanaikaisesti.
Kehitystilanne ja saavutukset
Tähänastiset saavutukset (2023–2025)
Hiroshiman prefektuurin hiilen kierrätyshanke
Japaninosterin ja mikrolevien yhdistetty viljely
Valittu SBIR-ohjelman vaiheen 3 rahastoon
Japanin maa-, metsä- ja kalatalousministeriön (MAFF) pk-yritysten innovaatioiden edistämisohjelma (osterien lihotusjärjestelmä ja kalatuotteiden jakelun digitalisointi, DX)
Valittu SBIR-ohjelman vaiheeseen 2
Kiertovesiviljely
Bloom Oysterin koetoimitus
Markkinoille tuonti alkoi
Valittu HIROSHIMA SANDBOX -ohjelmaan
Hiroshiman teollisuuden edistämisjärjestön (Hiroshima Industrial Promotion Organization) hyväksymä
Parhaillaan kehitysvaiheessa
Prototyyppi laitteesta, joka poistaa leväbiomassasta vettä ja säätää hiukkaskokoa paikan päällä (Bloomon jälkivaihe)
Laitteisto osterinkuorten jauhatukseen ja leväbiohiilen sekoittamiseen
LCA:han ja MRV:hen kytketty Bloomo Cloud Servicen laajennus
Tulevat välitavoitteet
Kaupallisen mittakaavan korjuu- ja kuivauslaitteiston standardointi
LCA:n sekä hiilikrediittimenetelmien soveltuvuuden selvittäminen
Asiaankuuluvan lainsäädännön (lannoitteet, rehu, jäte) vaatimustenmukaisuuden varmistaminen
Huom. Mainitut saavutukset perustuvat jo julkisesti ilmoitettuihin tietoihin. Laitteiden tekniset tiedot ja kehitysaikataulu voivat muuttua demonstraation edetessä.
Lähteet
- Geng Y., et al. "Microalgal biorefineries: a systematic review of technological trade-offs and innovation pathways." Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, 2025, 18, 93. DOI →
- Vázquez-Romero B., Perales J.A., Pereira H., Barbosa M., Ruiz J. "Techno-economic assessment of microalgae production, harvesting and drying for food, feed, cosmetics, and agriculture." Science of the Total Environment, 2022, 837, 155742. (1 ha industrial-scale case in southern Portugal, Nannochloropsis oceanica.) DOI →
- Fasaei F. et al. "Techno-economic evaluation of microalgae harvesting and dewatering systems." Algal Research, 2018. ScienceDirect →
- Siddik M.A.B. et al. "Expanded utilisation of microalgae in global aquafeeds." Reviews in Aquaculture, 2024. DOI →
- "Sustainable conversion of oyster shell waste into high-purity calcium carbonate via CO₂ mineralization." Journal of CO₂ Utilization, 2024. ScienceDirect →
- Hong Y.-M., Choudhury S.R. "The Substitution Effect of the Fine Aggregate in Concrete with Oyster Shell." Materials, 2024, 17(24), 6148. DOI →
- Munari C., Rossetti E., Mistri M. "Shell formation in cultivated bivalves cannot be part of carbon trading systems: a study case with Mytilus galloprovincialis." Marine Environmental Research, 2013, 92, 264–267. DOI →
- Martini A., et al. "Environmental performance and shell formation-related carbon flows for mussel farming systems." Science of the Total Environment, 2022, 831, 154891. DOI →
- Ahmad A. et al. "An overview of microalgae biomass as a sustainable aquaculture feed ingredient: food security and circular economy." Bioengineered, 2022, 13(4), 9521–9547. DOI →
- Stoichiometric estimate (not a literature value): assuming carbon makes up 50% of dry weight, 0.50 × 44.01 / 12.01 ≈ 1.83 t CO₂ per t DW. This is gross photosynthetic uptake, not a net reduction; ash-rich biomass grown in wastewater can contain less carbon.
- Li H., Wu Y., Li J., Han T., Liu K., Huang S. "Long-term oyster shell powder applications increase crop yields and control soil acidity and cadmium in red soil drylands." Frontiers in Plant Science, 2025, 16, 1506733. DOI →
- Plouviez M., et al. "The biosynthesis of nitrous oxide in the green alga Chlamydomonas reinhardtii." The Plant Journal, 2017, 91(1), 45–56. DOI →
Huom. Luvut ovat kunkin tutkimuksen kohteiden ja olosuhteiden arvoja, eivät laitteidemme suorituskykyarvoja.
Yhteistutkimus ja kumppanuus
Ota yhteyttä alla olevan linkin kautta, jos olet kiinnostunut demonstraatiokumppanuudesta, teknologian lisensoinnista tai biomassan hyödyntämislaitteiston yhteiskehityksestä. Yksityiskohtaiset aineistot toimitamme salassapitosopimuksen (NDA) solmimisen jälkeen.