4. Puupolttoaineet
4.9 Kierrätyspuu
Suomessa käytetään kierrätyspuuta noin miljoona kiintokuutiometriä vuodessa. Käytöstä poistetulle puulle tai puutuotteelle eli ns. kierrätyspuulle (kuva 4.23) on kehitetty omat laatuohjeet vuonna 2008 (Alakangas
& Wiik 2008) ja ohje on päivitetty vuonna 2014 (Alakangas 2014). Kierrätyspuun laatuohjeen piiriin kuulu-vat kemiallisesti käsitellyt teollisuuden puutähteet, rakennustoiminnan ja jätteenkäsittelyn puutähteet sekä tienvarsipuusto. Kemialliseksi käsittelyksi luetaan mm. maalaus, pinnoitus, liimaus, laminointi. Lämmöllä, ilmalla tai vedellä käsittely ei ole kemiallista käsittelyä.
EU:ssa puhutaan paljon myös kaskadikäytöstä (cascading use), jossa puusta tehdään ensin tuote, jota sitten kierrätetään tai käytetään uudelleen alkuperäisen käytön jälkeen (Sokka et. al. 2015, Alakangas et al. 2015). Näin pyritään lisäämään puun jalostusarvoa. Kun puutuotetta ei voi enää kierrättää tai uudelleen käyttää, se voidaan käyttää energiantuotantoon. Kaskadikäytölle on useita määritelmiä ja Suomen kannal-ta on tärkeä lukea mukaan myös tähteiden ja sivutuotteiden käyttö energiaksi ja määritelmät vaihtelevat esimerkiksi tähteiden ja sivutuotteiden energiakäytön osalta. Suomen puunjalostusteollisuuden tuotteista suuri osa viedään ulkomaille, jolloin kaskadikäyttö kotimaassa on vähäisempää.
Kuva 4.23. Kierrätyspuuta jätteenkäsittelylaitoksella. Kuva: VTT.
Tämä ns. käytöstä poistettu puu luokitellaan luokkiin A, B, C ja D taulukon 4.55 ohjeen mukaan. Kiinteät biopolttoaineet on jaettu kahteen luokkaan: A ja B ja ne kuuluvat standardin SFS-EN ISO 17225–1 piiriin eikä niihin sovelleta jätteenpolttoasetusta. Kemiallisesti käsittelemätön puutähde luokitellaan luokkaan A ja kemiallisesti käsitelty puu luokkaan B (315), jos se ei sisällä halogeenisia orgaanisia yhdisteitä tai raskas-metalleja puunkyllästysaineilla tai pinnoitteilla tehtyjen käsittelyjen seurauksena enempää kuin luonnon-puu. Luokkaan C kuuluu puutähde, joka sisältää orgaanisia halogenoituja yhdisteitä ja raskasmetalleja enemmän kuin luonnonpuu, mutta ei sisällä puunkyllästysaineita (painekyllästetty puu). Tällainen puujäte kuuluu kierrätyspolttoaineisiin (SFS-EN 15359:2013) ja siihen sovelletaan jätteenpolttoasetuksen normeja.
Luokka D on puunkyllästysaineilla käsiteltyä puuta, joka on vaarallista jätettä.
Taulukko 4.55. Kierrätyspuun luokittelu eri laatuluokkiin (Alakangas 2014).
Luokka Käytöstä poistetun puun raaka-aineet (SFS-EN ISO 17225-1)
Jätteenpoltto-asetuksen soveltaminen A 1.1 Luonnon– ja istutusmetsän puubiomassa sekä muu luonnonpuu
1.2.1 Kemiallisesti käsittelemätön teollisuuden puutähde
1.3.1 Kemiallisesti käsittelemätön käytöstä poistettu puu tai puutuote 1.1.7 Sekalainen puubiomassa maisemanhoidosta, puistoista, puutar-hoista, hedelmätarhojen karsimisesta sekä makean veden uppotukit
Ei sovelleta
B 1.2.2 Kemiallisesti käsitelty puutähde, kuitutähde ja rakenneosat 1.3.2 Kemiallisesti käsitelty käytöstä poistettu puu tai puutuote
Ei sovelleta C Sisältää puuta, jonka pinnoitteessa tai puunsuoja–aineessa on orgaanisia
halogeeniyhdisteitä (esim. PVC), mutta ei sisällä puunkyllästysaineita (ei ole painekyllästettyä, ei ole kestopuuta) tai jonka alkuperän toteaminen on hankalaa. Myös purkupuu kuuluu tähän luokkaan ellei toisin todisteta (esim. analyysein).
Sovelletaan
D Vaarallinen jäte sisältää puuta, joka on käsitelty puunkyllästysaineilla.
Käytöstä poistetussa puussa esiintyvät epäpuhtaudet voidaan jaotella mekaanisiin ja kemiallisiin epäpuh-tauksiin. Mekaanisia epäpuhtauksia ovat muun muassa maa–aines, kivet, muovi, metallit, betoni ja lasi.
Niille ominaista on, että ne voidaan yleensä erottaa raaka–aineesta lajittelulla tai polttoaineen tuotantopro-sessin aikana, esimerkiksi metallit metallin erottimella (magneetti) ja kivet seulomalla. Kemialliset epäpuh-taudet ovat lähes aina kiinteä osa puumateriaalia, jolloin niiden erottaminen ja poistaminen on hyvin vaikeaa.
Maalit, pinnoitteet, puunsuoja–aineet ja liimat luetaan käytöstä poistetun puun kemiallisiin epäpuhtauksiin.
Taulukoissa 4.56 ja tekstissä on kerrottu menettelyistä, joilla kunkin luokan polttoaine määritellään. Vel-voittavat ominaisuudet ovat pakollisia ja opastavat vapaaehtoisia. Minimivaatimus sisältää vain velVel-voittavat ominaisuudet. Purkupuu kuuluu luokkaan C, mikäli ei voida laatujärjestelmän avulla tai ominaisuustiedoin osoittaa, että purkupuu on kemiallisesti käsittelemätöntä (esim. talon runkorakenteet, hirret). Kuvassa 4.24 esitetään päättelyketju, joka ohjaa toimintaa puutähteen luokittelussa.
Kuva 4.24. Vuokaavio luokkien A, B ja C todentamisjärjestyksestä. Lähde: Alakangas 2014.
Fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien analysointi ei ole tarpeen, mikäli eriteltävät ominaisuudet tunnetaan riittävän hyvin. Riittävä informaatio voi olla tieto polttoaineen alkuperästä tai polttoaineen käsit-telystä, laatujärjestelmästä tai valmistusmenetelmästä saatu tieto. Tällaisia ovat mm. mekaanisesta metsä-teollisuudesta tulevat puutuotteet ja niiden tähteet kuten vaneri-, lastu- ja MDF-levyt sekä muut vastaavat liimatut, maalatut tai pinnoitetut levyt. Tällöin taulukossa 4.56 lueteltuja analyyseja tehdään, kun tuotetta käytetään ensimmäisen kerran polttoaineena tai jos puuraaka-aine tai lisäaineet muuttuvat.
Luokan B puulle suositellaan, että typpi-, rikki- ja klooripitoisuudet sekä raskasmetallipitoisuudet (tauluk-ko 4.56) analysoidaan vähintään puolivuosittain yhdistetyistä kuukauden (tauluk-ko(tauluk-koomanäytteistä. Ensimmäisen toimintavuoden aikana suositellaan, että analyysit tehdään vähintään neljä kertaa vuodessa. Mikäli
ko-koomanäytteen analysoitu pitoisuus on yli 20 % korkeampi kuin taulukon 4.56 raja-arvo arseeni-, kromi- ja kuparipitoisuuden summa-arvon ja kadmiumin osalta, katsotaan ylitys merkittäväksi. Tällöin seuraavan puolen vuoden aikana analyyseja tehdään useammin (vähintään 4 kertaa) ja laatujärjestelmää paranne-taan, jotta varmistetaan jatkossa käytöstä poistetun puun laatu. Samaa menettelyä voidaan noudattaa myös mekaanisille epäpuhtauksille.
A ja B luokan puupolttoaineiden ominaisuuksien luokitteluun ja alkuperän merkitsemiseen voidaan käyt-tää puupolttoaineiden laatuohjetta (Alakangas & Impola 2014). Puupolttoaineen laatuohjeessa on taulukot hakkeen ja murskeen laatuluokille. Hake ja murske on jaettu kahteen ryhmään, jolloin kemiallisesti käsitel-lylle puulle (B luokka) on pakollisena tietona ilmoitettava myös typpi-, rikki- ja klooripitoisuus. Taulukossa 4.56 on myös muita alkuaineita, joiden pitoisuuksille on annettu raja-arvot. Taulukon 4.56 raja-arvoja so-velletaan vain kloorille, typelle, rikille ja raskasmetalleille. Velvoittavat ominaisuudet ovat pakollisia ja opas-tavat vapaaehtoisia. Kaliumin ja natriumin arvot ovat suositusarvoja (opastavia).
Taulukko 4.56. Raja-arvot luokan A, B ja C puulle (Alakangas 2014).
Ominaisuus Raja–arvo kuiva-aineessa
Luonnonpuu, johon raja–arvo
perustuu
Luokka A Luokka B Luokka C
Velvoittavat Opastavat Velvoittavat Opastavat Rajat uudel-
”Raskasmetallit” Σ Arseeni 1+ Kromi+Kupari, As+ Cr+ Cu
≤ 70 mg/kg kuori, havupuu
Σ 74 mg/kg X X
Kadmium, Cd ≤ 1 mg/kg kuori, havupuu X X
Elohopea, Hg ≤ 0,1 mg/kg kuori, havupuu X X
Lyijy, Pb ≤ 50 mg/kg kuori, havupuu X X
Sinkki, Zn ≤ 200 mg/kg kuori, havupuu X X
1Arseenin arvo ei saa ylittää luokan B puulla 10 mg/kg huomioiden mittaustarkkuus ± 30 %.
2Luonnonpuun arvo ≤ 0,05 p-%
Luokan A kierrätyspuuta voidaan käyttää kaikissa kattilalaitoksissa, myös pienissä. Luokan B kierrätyspuu-ta voidaan käyttää kattilalaitoksissa, joissa polttotekniikan kierrätyspuu-taso ja varustekierrätyspuu-taso on hyvä (riittävä viipymäaika ja lämpötilataso, palamisilman hallinta ja savukaasujen puhdistus) ja palamisen hyvyyttä voidaan tarkkail-la. Luokan B puuta suositellaan käytettävän seospolttoaineena ensisijaisesti kattilalaitoksissa, joiden teho on vähintään 20 MWth. Nykyään lainsäädännössä (750/2013) polttotekniikan taso on edellä vaaditun kal-tainen myös pienemmissä, yli 5 MWth uusissa laitoksissa. Yli 50 MWth laitoksille sovelletaan Valtioneuvos-ton asetusta vähintään 50 megawatin polttolaitoksien päästöjen rajoittamisesta (93/2013).
Liitteeseen F on koottu eri kierrätyspuun ominaisuuksia. Levytuotteiden ominaisuuksia on lueteltu taulu-kossa 4.57 ja huonekalupuun taulutaulu-kossa 4.58. Taulutaulu-kossa 4.59 on vertailtu kierrätyspuun ominaisuuksia luonnonpuuhun. Ominaisuudet vaihtelevat puutähteen alkuperän mukaan.
Taulukko 4.57. Kierrätyspuun ominaisuuksia (Linna & Kolsi 1992, Vesterinen 1995 ja kierrätyspuuohjeen
Kosteus, p-% 13,5 21,9 8,6 4,7
Tehollinen
lämpö-arvo, MJ/kg, k.a. 18,3 18,6 19,1 19,08 18,7 19,8 18,9
PITOISUUS KUIVA-AINEESSA, p-%
Tuhka 1,8 1,6 0,96 1,2 1,6 0,3 4,0 1,4
Hiili, C 48,6 48,8 50,6 50,9 52,3 50,4
Vety, H 6,1 5,9 5,9 5,9 5,9 6,1
Typpi, N 3,0 0,31* 0,10 0,2 < 0,2 0,19 0,13
Rikki, S 0,05 0,02 0,01 < 0,02 0,03 0,07 0,02
Kloori, Cl 0,011 0,01 0,003 0,009 0,008 0,009
Fluori, F < 0,002 PITOISUUS KUIVA-AINEESSA, mg/kg
Kalsium, Ca 3 069
Rauta, Fe 30,5
Kalium, K 593 297 900 700 829 198
Mangaani, Mn 81 71,8 115 81
Natrium, Na 568 2 349 5 100 3 100 717 68
Arseeni, As < 2 < 0,5 < 0,5 5,5 2 022
Kadmium, Cd 0,12 0,05 0,05 < 0,1 0,31
Kromi, Cr 17 0,98 0,51 22 5 272
Kupari, Cu 4,6 0,87 0,97 6,1 1 911
Elohopea, Hg < 2 < 0,5 < 0,05 0,13 0,15
Nikkeli, Ni 9,6 7,8 3,6
Lyijy, Pb 4,4 < 0,5 < 0,5 2,4 1,8
Sinkki, Zn 80 8,2 9,7 19 12
* nykyisten lastulevyjen arvioidaan sisältävän kymmenkertaisen määrän typpeä
**CCA: kupari, kromi, arseeni (kylläste)
Taulukko 4.58. Huonekalupuun analyyseja (Larjava et al. 1995).
Polttoainenäyte Lastulevypitoinen puru Lastulevypuru Kutterinlastupuruseos
Kosteus,% 7,5 5,8 22,2
Tehollinen lämpöarvo, MJ/kg k.a. 18,4 18,6 19,0
PITOISUUS KUIVA-AINEESSA, p-%
Tuhka 0,75 1,64 0,42
Hiili, C 48,8 48,8 49,9
Vety, H 5,84 5,87 6,02
Typpi, N 0,54 0,31 0,2
Rikki, S 0,02 0,02 0,02
Taulukko 4.59. Yhteenveto kierrätyspuun ja luonnonpuun ominaisuuksista kuiva-aineessa (Alakangas &
Wiik 2008, VTT ja laatuohjeeseen haastatellut yritykset).
Ominaisuus Kierrätyspuu Luonnonpuu
Tehollinen lämpöarvo, MJ/kg 18,6–20,7 17,1–20,6
PITOISUUS, p-%
Tuhka 0,3–10,6 0,2–10,0
Hiili, C 48,1–50,4 47–55
Vety, H 5,8–6,5 5,3–7,0
Typpi, N 0,23–2,86 <0,1–1,2
Rikki, S < 0,02–0,08 < 0,01–0,20
Kloori, Cl 0,02–0,16 < 0,01–0,01
Fluori, F < 0,01 < 0,0005–0,002
PITOISUUS, mg/kg
Alumiini, Al 100–600 10–3 000
Rauta, Fe 350–1 070 500–2 000
Kalium, K 240–900 200–5 000
Magnesium, Mg ei saatavilla 100–3 000
Mangaani, Mn 72–115 9–840
Natrium, Na 200–5 100 10–2 000
Fosfori, P 26–340 50–1 300
Pii, Si ei saatavilla 2–20 000
Titaani, Ti ei saatavilla 1–50
Arseeni, As < 0,1–54 < 0,1–4,0
Kadmium, Cd 0,12–0,94 < 0,05–5,0
Kromi, Cr 0,2–81,0 0,2–40,0
Kupari, Cu 5,5–47,0 0,5–400,0
Elohopea, Hg < 0,03–0,14 < 0,02–2,0
Nikkeli, Ni 1,0–19,0 < 0,1–80,0
Lyijy, Pb 1,7–150,0 < 0,5–50,0
Vanadiini, V 0,5–13 0,7–3,0
Sinkki, Zn 27–230 5–200
Tina, Sn 0,42–6,0
Tallium, Tl < 0,01–1,0
Koboltti, Co 0,4–2,7
Antimoni, Sb 0,5–8,0
Barium, Ba 24–120
Liitteessä E on lisää kierrätyspuun ominaisuuksia.