Maaliskuun takatalvimaisesta myräkästä huolimatta Nygårdin tilalla Lapinjärvellä 8.3.2023 järjestettyyn biokiertotalouden demopäivään oli kokoontunut mukavasti ihmisiä. Demopäivän aikana perehdyttiin ihmeaineeksi ja mustaksi kullaksikin kutsuttuun biohiileen ja päästiin seuraamaan sen valmistusprosessia. Lempinimet antavat paljon lupauksia, mutta mistä oikein on kyse? Lyhyesti sanottuna biohiilen hiilensidontakyvystä sekä monipuolisista käyttösovelluksista, joista tunnetuin lienee maanparannuskäyttö.
Biohiili on monipuolinen materiaali
Biohiiltä voidaan valmistaa monenlaisista biomassoista pyrolyysimenetelmällä, jossa biomassaa kuumennetaan hapettomassa tilassa 300–700 °C lämpötilaan. Tällä menetelmällä saadaan biomassan hiiltä sidottua pitkäaikaisesti biohiileen. Biohiili on erittäin pysyvä materiaali, joten siihen sidottu hiili säilyy maaperässä jopa satoja vuosia. Biohiilituotannon sitomia hiilidioksidiekvivalenttitonneja myydään vapaaehtoisen päästökompensaation markkinoilla ns. hiilikrediitteinä.
Yksi tonni biohiiltä sitoo noin kolme tonnia hiilidioksidia, eli yhden tonnin biohiilituotannolla voidaan tuottaa vapaaehtoisen päästökompensaation markkinoille noin kolme hiilikrediittiä.Biohiilituotannolla ilmakehästä poistettua hiiltä ei lasketa mukaan maankäyttösektorin hiilensidontaan, joten biohiilen tuotanto tarjoaa maatiloille mahdollisuuden ansaintaan kompensaatiomarkkinoilla.
Demopäivässä keskusteltiin vilkkaasti biohiilen sekä sivutuotteena saatavien tervan ja tisleen käyttökohteista ja markkinoista. Biohiiltä on mukana monenlaisissa puutarhatuotteissa, ja sitä myydään kuluttajapakkauksissa erilaisten istutusten kasvualustoihin ja kompostoinnin tehostajaksi. Kaupungit ovat kokeilleet biohiiltä osana hulevesien suodatusratkaisuja ja puistojen sekä katualueiden istutuksissa. Tervalle ja tisleille ei ole Suomessa muodostunut markkinoita osittain lainsäädännöllisistä syistä. Puutisle on hapanta, sen pH-arvo on lähellä kolmea. Biohiiltä itse valmistavat karjatilat voisivat hyödyntää tätä sivutuotetta tilan lietelannan hapotuksessa korvaamassa rikkihappoa. Tervaa voisi käyttää esimerkiksi kirkkojen paanukattoihin.
Biohiilen maatilasovelluksia
Nygårdin tilalla ollaan kiinnostuneita maan kasvukunnon parantamisesta, ja biohiilen maanparannusvaikutuksista olikin tilalla jo ennestään tietoa. Biohiili sitoo huokosiinsa vettä ja ravinteita, joita kasvit saavat käyttöönsä kuivilla jaksoilla. Maan mikrobit viihtyvät biohiilessä, ja mikrobitoiminta tuottaa maaperään lisää orgaanista aineista. Biohiilen on havaittu parantavan maan viljavuutta erityisesti tropiikissa, jossa maaperä on luontaisesti hapanta ja kuivaa, ja lannoitteita käytetään vähemmän. Pohjoisilla leveysasteilla ei ole osoitettu biohiilen kasvattaneen satotasoja. Biohiilellä käsiteltyjen peltojen satovarmuudesta äärimmäisen kuivina kasvukausina on kokemuksia Ruotsista, jossa biohiiliala on lyönyt läpi muutamia vuosia sitten. Biohiili sitoo ravinteita, joten biohiilen avulla on mahdollista pienentää ravinnevalumia vesistöihin.
Biohiilessä itsessään ei yleensä ole riittävästi ravinteita lannoitekäyttöön, mutta biohiilen huokosiin voidaan ladata ravinteita kompostissa tai muussa ravinnerikkaassa materiaalissa. Biohiilen sekoittaminen lantaan parantaa lannankin lannoiteominaisuuksia, koska biohiili sitoo lannasta helposti haihtuvia typpiyhdisteitä. Lantaan tai kuivikkeeseen sekoitettu biohiili vähentää hajuja.
Pyrolyysilaitteistojen tekniikkaa
Demopäivän aikana Tuomo Leppänen Mayt Oy:sta valmisti biohiiltä panostoimisella pyrolyysilaitteistolla. Pyrolysoitavat puut oli ladattu pyrolyysiretortin kaksivaippaiseen säiliöön. Säiliön vaippojen väliin johdettiin laitteiston palopesässä poltetun puun tuottamaa lämpöä. Aamupäivän kuluessa lämpötila retortissa alkoi kohota, ja lämpötilaa mitattiin säiliössä olevien mittausyhteiden kautta. Noin 400 °C lämpötilaan päästiin iltapäivän puolella. Tässä vaiheessa puupanos alkoi pyrolysoitua.
Pyrolyysilämpötilassa mm. vety, happi ja osa hiilestä kaasuuntuvat. Muodostuva synteesikaasu johdettiin pyrolyysitilasta lauhdutuksen kautta laitteiston palopesään. Lauhdutuksessa kaasusta kondensoitiin ensi vaiheessa terva, ja toisessa vaiheessa puutisleet. Kondensoitumattomat kaasut poltettiin palopesässä, jolloin kaasujen tuottamalla lämmöllä saatiin ylläpidettyä pyrolyysiprosessia, eikä polttopuita tarvinnut enää pyrolyysiprosessin edetessä lisätä.
Biohiilen valmistukseen soveltuvia, pienemmän mittakaavan pyrolyysilaitteistoja on viime vuosina tullut markkinoille, ja ne tarjoavat mahdollisuuden biohiilen valmistamiseen maatilalla. Markkinoilla on panostoimisten laitteistojen lisäksi jatkuvatoimisia laitteistoja, joissa biomassa kulkee pyrolyysiprosessin läpi jatkuvana virtana. Jatkuvatoimisia pyrolyysilaitteistoja voidaan käyttää kiinteistön lämmitysratkaisuna, koska ne polttavat synteesikaasun kokonaan lämpöenergiaksi. Tällaisilla maatilamittakaavaan soveltuvilla laitteistoilla maatilayrittäjällä voi tuottaa biohiilen ohella lämpöenergiaa sekä hiilikrediittejä vapaaehtoisen päästökompensaation markkinoille. Olen tarkastellut tältä kannalta maatilalla tapahtuvan biohiilituotannon mahdollisuuksia ja kannattavuutta opinnäytetyössäni, joka valmistuu tämän kevään aikana.
Valmiin biohiilen käsittelystä
Kuuma biohiili syttyy herkästi palamaan joutuessaan kosketuksiin ilman hapen kanssa. Tämän takia demopäivän aikana valmistettu biohiili jätettiin jäähtymään retorttiin, ja purettiin seuraavana päivänä. Tuomolla oli mukana erilaisista biomassoista valmistettuja biohiiliä, joten valmistusprosessin lisäksi päivän aikana päästiin näkemään myös itse ihmeainetta. Demopäivänä valmistettu biohiili jäi Nygårdin tilan käyttöön. Se tullaan murskaamaan pienemään palakokoon, ja levittämään valitulle peltolohkolle perustetulle koealalle.
Kuivaa biohiiltä ja lietelannalla ladattua biohiiltä levitetään koealalle kaistoittain kevään aikana. Myös verrokkiala on suunniteltu. Kuivaa biohiiltä ja lietelannalla ladattua biohiiltä levitetään koealalle kaistoittain kevään aikana. Myös verrokkiala on suunniteltu.
Biohiilen vaikutuksia jäädään mielenkiinnolla seuraamaan. Biohiilen maan mikrobitoimintaa kiihdyttävän vaikutuksen toivotaan kasvattavan eloperäisen aineksen määrää koealalla. Biohiilen odotetaan myös parantavan kasvien juurien veden ja ravinteiden saantia. Näkyvätkö vaikutukset koealan kasvustossa? Miten lietelannalla ravinneladattu biohiili toimii verrattuna pelkkään lietelantaan? Tulevalla kasvukaudella kasvuston tilannetta koelohkolla seurataan kasvustokuvauksilla.
Demopäivä toteutettiin osana Lyckan – Maaseudun innovaatio- ja inspiraatiotoiminnan tulevaisuushub -hankkeen toimenpiteitä. Hanketta rahoittaa Uudenmaan liitto Euroopan aluekehitysrahastosta ja sitä toteutetaan Lapinjärven kunnan, Laurea-, Hämeen, Haaga-Helia ja LAB-ammattikorkeakoulujen yhteistyönä.
Teksti: Hämeen ammattikorkeakoulun asiantuntija Katri Juva
Kuvat: Lyckan-hanke
Lähteitä:
Hagner, M., Sarvi, M., Rasa, K. & Keskinen, R. (2019). Kasviperäiset pyrolyysituotteet lietelannan ravinnearvon turvaajina (PYSTI) – lainsäädäntöselvitys. Luonnonvarakeskus. http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019081924645
Jonsson, P. (22.3.2021). Pioneers on biochar – visit to a biochar production farm. Forestry SkogsForum. https://www.forestry.com/editorial/pioneers-biochar-visit-biochar-production-farm/
Puro.earth. Biochar in Sweden, Hjelmsäters Egendom. https://puro.earth/CORC-co2-removal-certificate/biochar-in-sweden-hjelmsaeters-egendom-100026
Riikonen, A. (2019). Biohiili ja sen käyttömahdollisuudet viherrakentamisessa. Kaupunkiympäristön julkaisuja 2019:19. Helsingin kaupunki.
Soilcare Oy. (n.d.). Valmistus ja teknologia. https://soilcare.fi/valmistus-ja-teknologia/
Thomsen, T. (2022). Introduction to Production and Use of Biochar 2022: working towards a more circular and bio-based Danish economy. Roskilde Universitet.
Valonia. Katsaus päästökompensaatiopalveluihin. https://valonia.fi/materiaali/katsaus-paastokompensaatiopalveluihin/
Vuori, E. & Kangas, N. (9.3.2017). Ihmeaine Biohiili. https://puutarhakauppa.fi/ihmeaine-biohiili/
