Biokaasutuotannon ja metanoinnin turvallisuus maatilaympäristössä

Biokaasu on parhaimmillaan kotimainen, kestävä ja omavaraisuutta parantava energialähde maatiloille (Bio-teho, 2025). Biokaasun tuotantoon maatiloilla liittyy monenlaisia tärkeitä huomioon otettavia turvallisuustekijöitä. Maatilaympäristö poikkeaa usein merkittävästi teollisista ympäristöistä, ja turvallisuuskäytänteistä huolehtiminen on tilallisten itsensä vastuulla. Mikäli maatilalla tavoitellaan biokaasutuotannon tehostamista metanoinnin avulla, tuo se vedyn käsittelyn kautta oman lisänsä myös turvallisuusriskeihin. Jyväskylän ammattikorkeakoulun hallinnoimassa Metanointi maatilalla -hankkeessa tehtiin metanointikokeita, joiden valmistelua varten perehdyttiin laajasti aiheeseen liittyviin turvallisuuskysymyksiin. Kokeiden aikana tehtiin turvallisuuteen liittyvää havainnointia ja kerättiin tietoa toimintaan liittyvistä riskitilanteista maatilaympäristössä.

Biokaasutuotannon turvallisuuteen liittyvät erityispiirteet

Biokaasun tuottaminen on itsessään yksinkertainen prosessi. Tärkeimpiä tekijöitä ovat vakioidut olosuhteet kuten mädätyksen lämpötila, syötteen laatu ja tasainen syöttö, sekä reaktorin pH (Motiva Oy, 2013). Biokaasun tuotantoon liittyviä turvallisuusriskejä ovat tulipalot, räjähdykset, myrkyllisten ja tukahduttavien kaasujen vuodot. Myös päästöt ympäristöön ja altistuminen haitallisille aineille, kuten rikkivedylle, hiilimonoksidille tai homeille, ovat riskejä. Tuotantoon liittyy myös henkilöön kohdistuvia mekaanisen työn aiheuttamia työturvallisuusriskejä sekä kuljetukseen liittyviä riskejä. (Ervasti ym., 2018). Biokaasulaitoksen räjähdysvaarallisissa tiloissa työskennellessä on tärkeää muistaa myös oikeanlaiset työvaatteet. Vaatetuksen tulee olla antistaattinen ja palolta suojaava. Kyseisten varusteiden saatavuus on hyvä, eikä hinta tavallisiin työvaatteisiin verrattuna ole kohtuuton.

Biokaasu koostuu pääasiassa metaanista ja hiilidioksidista sekä pienemmistä määristä muita kaasuja. Metaani on hajuton, väritön ja ilmaa kevyempi palo- ja räjähdysvaaran aiheuttava syttyvä ja palava kaasu. Suuri metaanivuoto sisätilassa voi aiheuttaa myös hapenpuutetta. Nesteytetyn metaanin lämpötila on noin -160 °C, mikä aiheuttaa riskin paleltumille joko suorakosketuksena tai hengitettynä. Nestemäisen metaanin vuoto voi aiheuttaa tulipalon ja tukehtumisvaaran. (Suomen Kaasuyhdistys & Turvallisuus ja kemikaalivirasto Tukes, ei pvm.).

Oikeat ja turvalliset laite- ja materiaalivalinnat näyttelevät suurta osaa biokaasulaitoksen turvallisuudessa, sillä reaktorin eri osat ovat alttiina muun muassa korroosiolle. Hankkeen käyttöön vuokrattu jatkuvatoiminen tulppavirtausmärkäreaktori oli prototyyppi, jonka laitevalinnat eivät kaikilta osin olleet soveliaita haastaviin olosuhteisiin. Hankkeen aikana teimme laitteistoon muutoksia parantaaksemme sen turvallisuutta ja käytettävyyttä.

Metanointi maatilalla -hankkeen koeajoissa testattiin metanointia, eli syötettiin mädätteeseen vetykaasua sinttereiden läpi kuplittamalla. Lyhykäisyydessään metanointi tarkoittaa sitä, että reaktorissa olevat metanogeenit (mikrobit) muuttavat vedyn metaaniksi yhdessä prosessissa syntyvän hiilidioksidin kanssa.

Vedyn ominaisuuksien takia sen käyttäminen aiheuttaa ympäristössään haasteita ja turvallisuusuhan. Vety on ilmaa kevyempi, hajuton, energiatiheä, ohut kaasu. Se räjähtää hyvin pieninä ja kylläisinä pitoisuuksina (4–75 %). Vedyn vaatima syttymisenergia on pieni (0,017 mJ) eli se syttyy pienestäkin kipinästä (Työterveyslaitos, ei pvm.). Vety hapettaa muoveja ja kumeja, ja siksi materiaalivalinnat korostuvat tiivisteitä valittaessa. Lisäksi vety haurastuttaa lujiakin teräsrakenteita (Giannini ym., 2024), mikä tulee huomioida materiaalivalinnoissa ja riskiarvioinneissa syötettäessä vetyä biokaasureaktoriin. Vedyn rooli tulevaisuuden fossiilittomassa energiajärjestelmässä tulee todennäköisesti olemaan merkittävä, minkä vuoksi sen eri materiaaleille aiheuttamat haurastumisongelmat olisi kyettävä ratkaisemaan. Asiaa on tutkittu muun muassa Jyväskylän ammattikorkeakoulun hallinnoimassa gH2ADDVA -hankkeessa, jossa kehitettiin pinnoitetekniikkaa vetyhaurastumisen ja putkistohäviöiden estämiseen (Alakoski, 2025).

Biokaasutuotannossa on kehitetty uutta teknologiaa ja laiteinnovaatioita, joiden kehittäminen vaatii osaamista. Myös metanoinnin osalta puhutaan vielä uudesta kehitettävästä teknologiasta. Uusien teknologioiden kanssa tulee noudattaa erityistä huolellisuutta riskien arvioinnissa jo suunnitteluvaiheessa.

Biokaasutuotannon vaatimat luvat

Biokaasun tuotantoon liittyy erilaisia luvitusprosesseja, jotka riippuvat laitoksen koosta ja sijainnista sekä käytettävistä syötteistä ja niiden määristä (ks. Maaseutuverkosto, 2025).

• Rakennuslupa tai toimenpidelupa. Maankäyttö- ja rakennuslain mukainen rakennuslupa tai toimenpidelupa. Rakennusvalvontaviranomainen päättää lupien tarpeellisuudesta. Ennen laitoksen käyttöönottoa tehdään loppukatselmus, joka voi velvoittaa pelastusviranomaisen läsnäoloa
• Ympäristölupa. Mikäli biokaasulaitoksella käytetään vain oman tilan syötteitä (liete/ biomassat) ympäristölupaa ei välttämättä tarvita. Tällöin riittää tilan oman ympäristöluvan päivittäminen. Erityistapauksissa ympäristölupa kuitenkin tarvitaan: esimerkiksi jos laitoksen energiantuotanto on 1–50MW tai syötevolyymi on yli 20 000 tonnia.
• Laitoshyväksyntä tarvitaan, mikäli biokaasulaitoksella käsitellään tilan ulkopuolisia eläinperäisiä lantoja, biomassoja tai jäteperäisiä materiaaleja. Hyväksyntä tarvitaan myös silloin, kun lopputuotteita käytetään tilan ulkopuolella. Tällöin lopputuotteelle edellytetään muun muassa hygienisointi. Hyväksyntää ei tarvita, jos syötteenä käytetään oman tilan lantaa ja lopputuotteet käytetään omalla tilalla.
• Räjähdyssuojausasiakirja tarvitaan, kun tilalla on räjähdysvaarallisia tiloja tai toimintoja, joissa voi esiintyä räjähdysvaarallinen ilmaseos. Tämä ilmaseos muodostuu, kun palava aine, kuten kaasu, höyry, sumu tai pöly, sekoittuu ilmaan (EX/ATEX-tila). Tilaluokat jaetaan luokkiin 0,1 tai 2 sen mukaan, kuinka todennäköistä räjähdyskelpoisen kaasuilmaseoksen esiintyminen tilassa on.

Räjähdysvaarallisiin olosuhteisiin sopivat laitteistot

Kun maatilan biokaasulaitoksessa on räjähdysvaarallisia tiloja, on syytä huomioida, että tilassa käytettävät laitteet ovat niihin sopivia. Räjähdysvaarallisiin tiloihin sopivat laitteet, kuten valaisimet, kytkimet, puhaltimet, anturit ja moottorit ovat ATEX-tilaan erityisesti suunniteltuja ja valmistettuja laitteita, jotka on suunniteltu toimimaan turvallisesti räjähdysvaarallisissa tiloissa. Kyseisten laitteiden tulee täyttää räjähdysvaarallisten tilojen erityiset turvallisuusvaatimukset (Turvallisuus- ja kemikaalivirasto [Tukes], ei pvm.-a.). Laitteiden mukana toimitetaan vaatimuksenmukaisuustodistus, jolla tuotteen valmistaja vakuuttaa tuotteen olevan vaatimustenmukainen. Vaatimuksenmukaisuustodistukset liitetään osaksi räjähdyssuojausasiakirjaa.

Räjähdysvaarallisissa tiloissa ei missään tapauksessa saa käyttää ilman EX-hyväksyntää olevia laitteita, kuten tavallista taskulamppua, puhelinta tai akkuporakonetta. Nämä laitteet voivat toimia syttymislähteinä häiriötilanteissa (Tukes, ei pvm.-b.). Hyväksytyt laitteet ovat kalliita, mutta niiden saatavuus on hyvä. Silti tarvitaan erityistä ammattitaitoa oikeiden laitevalintojen tekemiseksi.

Käytännön turvallisuushavaintoja metanointikokeista

Metanointi maatilalla -hankkeessa tehdyissä metanointikokeissa havaittiin, että prosessi pystyi sopeutumisajan jälkeen hyödyntämään vetyä tietyissä määrin. Vedyn viipymäaika mädätteessä ei kuitenkaan ollut riittävä johtuen sen ilmaa kevyemmästä ominaisuudesta – toisin sanoen vety karkasi liian nopeasti mädätteestä. Tämä karkaaminen vaikutti myös menetelmän kustannustehokkuuteen vedyn hyödyntämisen jäädessä puutteelliseksi. Vedyn liian aikainen karkaaminen prosessista tuotekaasuun nostaa riskitasoa muuttamalla tuotekaasun syttymisominaisuuksia, mikä on suuri vaaratekijä ympäristöstä riippumatta.

Testeissä havaittiin ulkoilmaan sijoitetun vedyn syöttölaitteiston olevan herkkä lämpötilanmuutokselle. Rotametrin (virtausmittarin) asetus muuttui lämpötilan mukaan. Vetyvarasto kaasulinjoineen, säätimineen ja turvalaitteineen tulisi sijoittaa tasalämpöiseen tilaan (ATEX-tila), jotta kaasun syöttö tapahtuu tasaisesti ja turvallisesti. Liian suuri vedyn virtaama kuormittaa mikrobeja ja tuotekaasuun päätyvä vety aiheuttaa mahdollisen vaaratilanteen. Maatiloilla jo käytössä oleviin biokaasureaktoreihin tällaisen järjestelmän rakentamisen kustannustehokkuutta pitää miettiä tarkasti. Metanointi maatiloilla vaatii myös erityisosaamista ja vie aikaa, eikä tällaisenaan ole kustannustehokasta. Uudet teknologiat voivat muuttaa tilannetta suotuisammaksi. Jyväskylän ammattikorkeakoulun koordinoimassa gH2ADDVA-hankkeessa tehtiin metanointikoejakso uudella teknologialla. Tulokset olivat rohkaisevia ja uudet testijaksot jatkuivat keväällä ja syksyllä 2025. Uudella menetelmällä kaasua kuluu vähemmän ja mikrobeilla on enemmän aikaa hyödyntää vetyä. Pienemmällä kaasumäärällä riski vedyn päätymisestä tuotekaasuun pienenee oleellisesti. Tutkimustuloksia julkaistaan myöhemmin lisää.

Kuinka varautua biokaasutuotannon turvallisuusriskeihin maatilalla?

Maatilalla sijaitsevan biokaasulaitoksen turvallisuusriskeihin voi varautua erilaisin keinoin. Mahdollisten riskien tunnistaminen ja arviointi kannattaa tehdä jo biokaasulaitoksen suunnitteluvaiheessa ja päivittää riskiarviota tarvittaessa myös myöhemmin. Suunnitteluvaiheessa huomioidaan myös riittävät turvallisuusetäisyydet muihin rakennuksiin ja toimintoihin. Biokaasulaitosta operoivan maatilayrittäjän on tärkeää olla perillä tuotantoon ja omaan laitokseen liittyvistä riskeistä. Huolellinen perehtyminen oman laitoksen toimintaan on enemmän kuin suotavaa. ATEX-koulutuksen käyminen antaa ymmärrystä räjähdysvaarallisissa tiloissa toimimisesta ja auttaa huomioimaan turvallisuutta omassa toiminnassa.

Reaktorilla työskentelyyn kannattaa laatia tarkastuslista, johon on määritelty tärkeimmät huomioitavat asiat reaktorille mentäessä ja siellä työskenneltäessä. Listassa määritellään mahdollisiin epäkohtiin tai vikatilanteisiin oikeat menettelytavat. Näin tilallisen on helpompi ja nopeampi reagoida tilanteen niin vaatiessa.

Räjähdyssuojausasiakirja kannattaa ja pitää laatia, koska räjähdysvaarallisia tiloja velvoittavat useat eri säädökset ja lait. Tämä asiakirja on välttämätön, jotta voidaan arvioida ja luokitella räjähdysvaarat sekä määritellä toimenpiteet vaarojen estämiseksi ja seurausten rajoittamiseksi. Räjähdysvaaralliset tilat luokitellaan sen mukaan, kuinka usein ja kuinka pitkäkestoisesti räjähdysvaarallinen ilmaseos voi esiintyä. Viimeisenä, mutta tärkeimpänä turvallisuustekijänä on henkilökohtainen monikaasuilmaisin, joita on erilaisia riippuen, kuinka moneen kaasuun ne reagoivat. Myös biokaasulaitoksen sisätiloissa tulee olla kaasuhaistelijat, jotka varoittavat ja hälyttävät pitoisuuksien noustessa. Nämä laitteet vaativat säännöllisen huollon ja kalibroinnin.

Laitteistojen kuntoa ja toimintaa on hyvä seurata ja huoltaa säännöllisesti ja tarvittaessa vaihtaa vikaantuneet tai vaurioituneet osat. Biokaasulaitoksen huolto- ja muutostyömahdollisuudet ovat rajallisia käytön aikana. Nämä toimet tarkoittavat käytännössä reaktorin alasajon ja prosessin uudelleen käynnistämisen toimenpiteiden jälkeen. Siksi niihin kannattaa valmistautua seikkaperäisesti hyvissä ajoin.

Maatilayrittäjän oma asenne turvallisuutta kohtaan on merkittävä osa turvallisuusriskien hallintaa. Liian usein maatiloilla toimitaan ”Eihän tässä mitään ole ennenkään sattunut”-asenteella. Kiire, stressi ja sesonkiaikaan vähäiset yöunet huolettoman asenteen kanssa ovat huono yhdistelmä, jotka kasvattavat vahinkoriskiä entisestään. Pahimmillaan vahinko aiheuttaa merkittävän taloudellisen haitan lisäksi työkyvyn tai jopa hengen menettämisen.