Energiapuusta puutuhkaksi.

ENERGIAPUUSTA PUUTUHKAKSI

Juha Nurmi, JyriiMytönen ^& Keijo ^{Polet (toim.)}

Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja ⁶⁶⁰

Metsäntutkimuslaitos Kannuksen tutkimusasema

PL 44 69101 Kannus puh. (06)874³²¹¹

The Finnish Forest Research Institute Kannus Research Station

PL 44 FIN-69101 Kannus

Finland

Energiapuusta puutuhkaksi

Toimittaneet

Juha

Nurmi, Jyrki Hytönen

^&

Keijo

^Polet

Metsäntutkimuslaitos,

^Kannuksen tutkimusasema.

Kannus 1997.

Metsäntutkimuslaitoksen

tiedonantoja

⁶⁶⁰

2

Nurmi, J.,

Hytönen,

^J.&Polet, ^K.

(toim).

^1997.

Energiapuusta puuntuhkaksi.

Metsäntutkimuslai toksen

tiedonantoja

^{660.62s. ISBN}951-40-1590-8,ISSN0358^-283.

Julkaisun artikkelit perustuvat MetsäntutkimuslaitoksenKannuksen tutkimusaseman

järjestämän

tuhkaseminaarin esitelmiin.

Julkaisija: Metsäntutkimuslaitos,

^Kannuksentutkimusasema.

Hyväksynyt: Tutkimusjohtaja

^{MattiKärkkäinen11.11.1997}

Jakaja:

Metsäntutkimuslaitos,Kannuksen tutkimusasema,PL44, 69101 Kannus.

Puh. 06-874 3211.

SISÄLLYS

Lukijalle: Energiapuun ja puutuhkan käyttö ajankohtaista

⁴

PenttiHakkila: Uudet

energiapuun korjuumenetelmät

⁶

JuhaNurmi: Hakkuutähteen

polttopuu-ja

ravinneominaisuudet 11

Jukka

Haapasaari:

^Tuhka

kiinteänpolttoaineen kaukolämpö-ja

voimalaitosten näkökulmasta 19

Seppo

^{Kaunisto: Suometsien}ravinnetalouden

erityispiirteet ja puuntuhkan

käyttömahdollisuudet

²¹

Klaus

Silfverberg

^{& Anna-Liisa}Mertaniemi: Ravinteidenhuuhtoutuminentuhka

lannoitetustaturpeesta ²⁷

Jyrki Hytönen:

Pelletoiduntuhkan

ja

^muiden

pelletoitujen jäteaineiden

^vaikutus

rauduskoivuntaimien

alkukehitykseen

³⁵

Jyrki Hytönen

^{& TeroTakalo:}

Tuhkapellettien kestävyys

^maastossa

ja

varastoinnissa 44

RistoLauhanen,Mikko Moilanen,^Klaus

Silfverberg,

Heikki Takamaa & Jorma Issakainen: Tuhkalannoituksen erilliskannattavuus 51

SauliTakalo: Tuhka

ja jätteet pelleteiksi lieriöpuristimella

⁵⁹

Energiapuun ja puutuhkan käyttö ajankohtaista 4

Lukijalle

Energiapuun ja puutuhkan käyttö ajankohtaista

Suomen

energiatarve tyydytettiin

aikaisemminlähes kokonaisuudessaan puuta

polttamalla.

^{Juuri ennen} toistamaailmansotaapuun ^osuus oli 80 %. Suomessapuusäilyi

tärkeimpänä energialähteenä pidempään

kuinmissäänmuualla

Euroopassa.

^Sotien

jälkeen

^oli

pakko

^turvautua

yhä

^enemmän

tuontienergiaan.

^Kui tenkin vielävuonna 1960

puuperäisten polttoaineiden

^osuus

energiantuotannostamme

^{oli 45 %, mutta}

1970-luvun

puolivälissä

^{enää 15 %.}

Bioenergian käytön

edistäminenonollutkeskeinen osa Suomen

energiapolitiikkaa jo parisenkym

mentävuotta.

Nykyisin käytettävästä energiastamme

^{noin15 %on}

peräisin

puusta

ja

^{5 %}turpeesta.Puu

energian

etuja ^ovatuusiutuvuus,kotimaisuus,

paikallisuus, työllistävyys

^{sekä metsien hoidon} edistäminen.

Metsissämmeonmittavauusiutuvan

bionenergian

^{reservi. Puun}

käytön

^lisääminen

energiatuotannossa

^li säisi myös

syntyviä

tuhkamääriä.Puuta

ja

^turvetta

poltettaessa

syntyy

lämpövoimaloissa energian

^lisäksi tuhkaa. Suurissavoimaloissaarvioidaansyntyvän ^{250000- 300000 tonnia}puutuhkaasekä yli ¹⁰⁰⁰⁰⁰ tonnia turvetuhkaa vuodessa.

Tuhkasamoinkuin monetmuutkin

jäteaineet

^{sisältävät}ravinteita,

joiden palauttaminen (kierrätys)

metsään voisi olla sekä metsänkasvatuksellisesti että

ekologisesti perusteltua.

^Tuhkan

käytöllä

^voitaisiin myös^ehkäistämaaperän

happamoitumista.

^Tuhkaon

energialaitoksille jäte, josta

^suuriosapäätyy

läjitys

alueilletai

kaatopaikoille.

^Tuhkan

hyötykäytöllä

vältettäisiintuhkan

kuljetuksesta kaatopaikoille

^aiheutuvat kustannuksetjavähennettäisiinkaatopaikoillekertyvienjätteidenmäärää. Tuhkanpalauttamisenketjumyös

työllistäisi.

Tuhkan ravinnesisältö

Puubiomassan

tuhkapitoisuuteen ja

^tuhkan

ravinnepitoisuuksiin

vaikuttavatmonet

tekijät puulajista,

^kasvu

paikasta,

puun osasta, koosta

ja

^iästä, hakkuutavasta,

polttotekniikasta ja jälkikäsittelytavasta riippuen.

Syntyvä

^{tuhkan laatuunvoidaanvaikuttaa}

lämpölaitoksilla

^esim.

pitämällä

^eri tuhkalaaduterilläänjavaras toimallatuhka hyvin.

Biomassan

poltossa

^{siihensitoutunut}

typpi

^{menetetään eikä}

hyvin

palaneessa^tuhkassa ole typpeä.

Puutuhkasisältääravinteita_samassa suhteessakuin puut ^{sitä maasta ottavat.} Ravinnesisältöonkin tuhkan arvokkain ominaisuus.Tuhkan tärkeimmätravinteetovatfosfori

ja

^kaliumsekähivenravinteet,^mutta puu tuhkasisältäämyös^{runsaastikalsiumia}jamagnesiumia.^PuutuhkanpHonuseimmiten12- 13,jasenkalki tusvaikutus onuseinvarsin

hyvä.

^{Puutuhkaanverrattuna}

turpeentuhkassa

^onvähänravinteita,

erityisesti

^ka liumia.

Tuhkien

ja

^muiden

jäteaineiden hyötykäytön

suunnitteluaauttaaniiden

ravinnepitoisuuksien analy

sointi.Ravinteidenlisäksi _onsyytä^{kiinnittäähuomioita}myöshaitallistenraskasmetallien pitoisuuksiin.

Käyttökohteet

Puutuhka

sopii parhaiten

metsänlannoitteeksi

runsastyppisille

^soille

ja

metsitettävilletai

jo metsitetyille

^tur vemaapelloille.Puutuhkan käyttömääräsuositukset perustuvattuhkan fosforimääriin.Käytännön tuhkalan noituksessa

ojitetuille

turvemaillesuositellaan 4000- 8000

kg:n puutuhka-annosta

hehtaarille.Kymmenet tuhkalannoituskokeetosoittavat puutuhkan lisäävänpuustonkasvua turvemailla20^- 30 vuoden, eräissäta-

pauksissa

jopa

^{50 vuoden}

ajan.

^{Koska tuhkavähentääsoillaturpeen}

happamuutta

^{se parantaamikrobitoi} mintaaturpeessa,

ja

^lisääsiten

edellytyksiä

^kasveille

käyttökelpoisen

^typen

vapautumiselle

turpeesta.Sisäl tämiensähivenravinteidenvuoksi

puutuhka sopii hyvin

myös ravinnetaloudeltaan

ongelmaisiksi tiedettyjen

kohteiden

terveyslannoitukseen.

^Siten,esim.

peltojen metsityksessä yleisesti esiintyviä ravinneperäisiä

^kas

vuhäiriöitä voidaan ehkäistä

puutuhkan käytöllä.

^Vaikka

kangasmetsissä

^{tuhkaeilisää}puustonkasvua,voi daansitä

käyttää

^{maanluontaisentaiilmansaasteiden}aiheuttaman

happamoitumisen

torjuntaan.

Hyvän

^kal kitusvaikutuksen vuoksi

puutuhka sopii maanparannusaineeksi

myös

pelloille,

^kunhan huolehditaansiitä, ettei

sallittuja kadmiumpitoisuuksia ylitetä.

Pelletointiratkaisu

levitysongelmiin?

Tuhkan

hyväksi tiedetyistä

ominaisuuksistahuolimattasitäeiole

laajamittaisesti käytetty

maanparannusai

neena

ja

lannoitteenametsissä.

Syitä

^{tähänovat mm.}

levitystekniset ongelmat ja

^melkosuuret

käyttömäärät.

Metsäojitetuilla turvemailla kesäaikaista levitystä rajoittaa ^{soiden huonokantavuus. Lisäksiirtotuhkankul}

jetus

ontilaavievää,

käsittely

^{likaistaeivätkäirtotuhkan}

levitystarkkuus-ja

^tasaisuusole

hyviä.

^{Lisäksi tuh}

kapöly

^{kuluttaakoneidenosia}

ja

^voiaiheuttaa

levittäjille terveysriskin.

Koska irtotuhkan

ja

^muiden

jätteiden

levittämisessä_onmonenlaisia

ongelmia,

^niiden

käyttökelpoi

suutta voisiparantaa

pelletoimalla. Pellettejä

^{voidaanvalmistaatuhkan}

syntypaikoilla ja

^{niihinvoidaanomi} naisuuksien

parantamiseksi

^{lisätämuita}aineita,

vaikkapa jätelietteitä

^tai turkiseläintenlantaa.

Pellettejä

^voi

daan varastoida ilman, ^ettäne paakkuuntuisivat ja pelletoitua ^{tuhkaa on} helppo ^{levittää maastoon}normaaleilla lannoitelevittimillätoisinkuin

pölyävää,

^{irtonaistakuivaa tuhkaa.Pelletoitutuhkaleviää}

hyvin.

Suometsissä olisierittäinrunsaasti

levityskohteita, joilla

puuntuhkallasaataisiinaikaan

hyvin pitkäaikainen

^maataparanta va

ja

^{puustonkasvualisäävävaikutus.}

MetsäntutkimuslaitoksenKannuksentutkimusasemalla

energiapuun

^tuotannon

ja

puun

energiakäytön

^tutki

muson ollutkeskeisellä

sijalla

^aseman

alkuajoista

^lähtien.

Energiapuun käyttö ja

^{tuhkantuotanto}

kytkeyty

vättoisiinsa.Tuhkaseminaarin

järjestämistä

^{sekäKannuksen}tutkimusasemalla

tehtyä

^tuhkan

pelletointiin ja käyttöön liittyvää

^tutkimus-

ja kehittelytyötä

^{ovattukeneetmm.}

Keski-Pohjanmaan Maaseutuelinkeinopiiri,

Keski-Pohjanmaan ympäristökeskus sekä ImatranVoimanSäätiö.Useat yritykset ovat myös ^olleetmukana

kehittelytyössä.

Jyrki Hytönen

^&JuhaNurmi

Uudet energiapuun korjuumenetelmät 6

Uudet

energiapuun korjuumenetelmät

Pentti Hakkila

1.

Puuperäisen energian nykykäyttö

Puuperäisellä energialla

^{onSuomessasuurempimerkityskuin missään muussa} teollistuneessamaassa.Kun puun

kokonaiskäyttö

^onnoin55

milj. m 3 vuodessa,

^peräti26

milj. m 3 eli

^47%raaka-aineestapäätyy lopulta muodossataitoisessa

energiakäyttöön:

Yli80%

puuperäisestä energiasta

^syntyy teollisuudessa

passiivisesti prosessitähteenä,

^{niinetteisiihenkoh} distuerityistä korjuutoimintaa.^Muu energiapuuon

pääosiltaan

^halko-jarankamuotoistapolttopuuta,joka

käytetään

^30—50cm:n

pituisena pilkkeenä

maatilataloudessa

ja pientaloissa.

^Vaikka

pilkkeen

^tekoaonra tionalisoituerilaisin

traktorikäyttöisin

^katkaisu-

ja

halkaisulaittein, onkysymyksessä ^kuitenkin

pohjimmil

taan

perinteinen teknologia.

Kolmannen

energiapuun käyttökohteen

muodostavathaketta

polttavat

lämmitys-

ja

sähkölaitokset.

Niitten hakkeen hankinta

pohjautuu

^uuteen

teknologiaan ja pääosin

myös

uudentyyppiseen

^raaka

ainepohjaan.

^Tässä

esityksessä, jonka

^{aiheenaonuudet}

energiapuun korjuumenetelmät, rajoitutaankin pien ja jätepuusta energiakäyttöön

valmistetunmetsähakkeen

korjuuseen.

^Onsyytä huomata, ^että metsähakkeen käyttö onvielätoistaiseksi melkovaatimattomallatasolla.Metsäntutkimuslaitoksen

ja Puuenergiayhdistyk

sen

selvityksen

^mukaanmetsähaketta

poltettiin

^{vuonna1995 kaikkiaan 102} laitoksessa, kun vähimmäis käytöksi asetettiin 250

m 1 vuodessa.

^{Yhteensäkäyttö oli258 000}

m 3 eli

^{645 000i-m3}

,

^{muttasenjälkeen se} lienee

jonkun

^{verrankasvanut.}

2.Metsiemme

energiareservi

Metsiemme

runkopuun

^kasvuon noin80

milj.

^m

3.

Latvusmassa mukaanluettuna

puubiomassan

^kokonais kasvu (ilman juurakkoa) on 110 milj. m 3 vuodessa. ^{Vuoden 1994tilannettaedustava kuva 1 osoittaa,}että kunkotimaista

runkopuuta käytettiin

^tuolloin56milj.^m

3,

hakkuissa

jäi

^{samallatähteeksi29}

milj. m 3 runko

ja latvusmassaa.

Puuraaka-aineen

loppu- käyttö, milj.

^m3/vuosi Metsäteollisuuden tuotteisiin:

Massa

ja paperi

^20,4

Sahatavara 7,4

Puulevyt 1,2

Yhteensä 29,0

Metsäteollisuuden

energiaksi:

Selluteollisuuden

jätelipeä

^14,3

Kuorintatähde 5,0

Sahanpuru ym. 1,7

Yhteensä 21,0

Teollisuuspuun kokonaiskäyttö

50,0

Varsinainen polttopuu 5,0

Puun

kokonaiskäyttö

^55,0

Kuva 1.Puustommebiomassakasvu,

poistuma,

hyötykäyttö,hakkuutähdejahakkuusäästö vuonna1994.

Energiakäyttöön ^tulisi ohjata ^{vain sellaista} puubiomassaa, jota ^{ei voida} hyödyntää teollisuuden raaka aineena.Sitä ovatkuvassa 1 hakkuutähde sekähakkuusäästöön

sisältyvä

markkinakelvoton

pienpuu, joka

tulisimetsänhoidollisista

syistä poistaa

taimikoista

ja

^{muista nuoristametsistä.}Latvusmassanäyttelee^kes keistä_osaatässä energiareservissämme.

Kuvasta 2nähdään,että latvusmassaaonsuhteellisestienitennuorten harvennusmetsienpuustossa.

Joskuitenkintarkastellaanleimikkokohtaisestivain sitäbiomassaositetta,

joka

^eiolekelvollista teollisuuden raaka-aineeksi_{mutta on}tarjolla

energiakäyttöön,

^{niinsilloinnimenomaan}

järeitten päätehakkuuleimikoitten energiaosite

^sisältääsuhteellisestienitenlatvusmassaa.

Kuva2. Ensiharvennusleimikoista

ja päätehakkuuleimikoista poistettavan

^biomassan

jakautuminen

^raaka aine- ja energiaositteisiin.

Monetteknis-taloudelliset ja ekologiset syyt asettavat rajoituksia ^mittavanbiomassareservimme hyödyntä miselle.Metsäntutkimuslaitoksenlaskelmien mukaan markkinakelvottomasta

pien- ja jätepuusta

^koostuva korjuukelpoinenenergiareservi on kooltaan 10 - 15 milj.

m 3 vuodessa.

^Siitäpääosa^koostuu

päätehakkuu

alojen ^tähteestä.Loppuosa^saadaan

pienpuuleimikoista, joissa

merkittävin energiareservi ^{koostuuensihar} vennuspuustonsiitäbiomassaosasta,

joka

^{ei sovellu}teollisuudenraaka-aineeksi(kuva3).

8 Uudet energiapuun korjuumenetelmät Kuva3.

Korjuukelpoinen metsäenergiareservimme.

3.

Pienpuu

^runkonavai

kokopuuna?

Polttohakkeen valmistus käynnistyi jo 1950-luvulla.Silloinoli raaka-aineenahyvälaatuinenkarsittu _puu, kuneiollut käytettävissä karsimattoman_puun käsittelyn vaatimia hydraulikuormaimia ja järeitä hakkureita.

Mutta nyt metsähakkeen

pääasialliset

^{lähteetovat siis}

päätehakkuuleimikoitten

hakkuutähde sekä nuorten metsien pienpuu, joka voidaanottaatalteen joko ^{karsittunarankanatai}karsimattomana kokopuuna.

Kustannustenalentamiseksi_onalettuluopuapolttohakepuunkarsimisesta, jolloinperinteisenranka hakkeen

sijaan

^tehdään

kokopuuhaketta.

^{Tämänmuutoksen}seurauksena

hakkeen

kertymä paisuu

^20-35% tuotantokustannukset alenevat 25 -40 %

siirrytään

käyttämään

tehokkaampaa

^kalustoa

joudutaan

kiinnittämäänentistä

tarkempaa

^{huomiotahakkeen}

palakoon

tasaisuuteen hakkeen

säilyvyys heikentyy

viheraineenmukaantulon

johdosta

hakkeen hankinnan tarjoamien työpaikkojen määrä jää ^30-40% pienemmäksi metsämaan

ravinnetappiot

^{kasvavat30- 100%}

poltossa syntyvän ^{tuhkanmääräkasvaa}vastaavasti

Rankahaketukseenverrattunakokopuuhaketukseen

liittyy

^siiseräitäepätoivottujaseuraamuksia.Kustannus säästöonkuitenkinniitäkin

ratkaisevampi,

^{silläilmansitä}

pienpuusta tehty

^{hakeonaivanliiankallistamah} dollistaakseen

käytön

moninkertaistumisen. Lämmityslaitosten polttamasta metsähakkeesta tehtiin tosin vielävuonna1995 neljännes karsitustarangasta.

4.

Korjuun

vaihtoehdot

Energiapuun

talteenottoei olemuusta metsätaloudestairrallinen

tapahtuma,

^{vaan se tulee}

integroida ylei

seenmetsätaloudensuunnitteluun

ja puunkorjuuseen.

^Menetelmätja^kalusto

riippuvat

toiminnanmittakaa vasta

ja jatkuvuudesta.

Kustannustehokkuus

edellyttää,

^ettätyövoimajakonekalustotoimivattäystyöllistet tyinä, ^{muttatähänei} nykyisellä vaatimattomalla käyttötasolla juurikaan ^vieläpäästä.

Metsähakkeentuotannontärkeimmät vaihtoehdot ovat

pienpuun kokopuuhaketus,

^kuitu-

ja energia

puun

integroitu

talteenottosekähakkuutähteenhaketus.Yleisimminturvaudutaanseuraaviinratkaisuihin:

Pienpuun kokopuuhaketus

Haketus

palstalla

Haketus välivarastolla

Kuitu-

ja energiapuun integroitu korjuu

Kuitu-ja

energiaositteen

erottaminenennenhaketusta Kuitu-

ja energiaositteen

erottaminenhaketuksen

jälkeen

Hakkuutähteen haketus

Haketus

palstalla

Haketus välivarastolla

Haketus käyttöpaikalla (kuljetus irtotavaranatai paaleina)

Kutenedelläonosoitettu,

energiakäyttöön

ohjautuva^{metsähake sisältää runsaasti} latvusmassaa.

Erityisesti

kuusella_se merkitsee suurtaneulasosuutta,^mikä

puolestaan

^merkitsee

perinteiseen polttopuuhun

^verrattuna korkeaa

tuhkapitoisuutta.

^Seuraava

lukusarja

antaakuvan

puhtaan

^{tuhkanmäärästä}erilaisistaraaka-aineista

tehdyssä

metsähakkeessa:

5. Metsähakkeen tuotantokustannukset

Vain

pieni

^osa

energiapuusta joutuu käytännössä kaupan piiriin

^{niin,ettäsillemääräytyy}tuotantokustannuk siinperustuva^hinta.Kustannusten muodostuminen riippuu^monista tekijöistä:

Raaka-aineenlaatu

ja lämpöarvo

Leimikkotekijät

Kuljetusetäisyydet

Toiminnanmittakaava

ja jatkuvuus

Hankintaorganisaation^tehokkuusjalogistiikan^toimivuus

Muusta energiapuusta poiketen ^metsähake on tyypillisesti

kaupallinen

^tuote.

Puuenergiayhdistys

ry:n ja Metsäntutkimuslaitoksen

kyselytutkimuksessa

^{saatiinvuoden 1995}keskimääräisethintatiedot50 metsäha ketta

käyttävältä lämmityslaitokselta, joilta

tiedusteltiin hakkeesta,purustaja^kuoresta

käyttöpaikalla

^mak

settuaarvonlisäverotontahintaa.

Laitoskyselyn

^{tuloksetnähdäänkuvasta4.}

Polttoainelajien

^{väliseterotovat} hyvin merkittäviä,jamyös

lajien

^{sisäinenvaihteluon}

laaja.

Metsäteollisuudenprosessitähde ^onkustannuksiltaan

edullisempaa

polttoainetta kuin metsähake.

Halvimpia

^ovat kuorintatähde

ja

puru. Kuorimattomista

sahauspinnoista ja puusepänteollisuuden prosessi

tähteestätehty^hakeonjokalliimpaa.^{Sen kanssa} lähessamallekustannustasolle

yltää

myöshakkuutähdeha ke.

Pienpuusta tehdyn

^hakkeenkustannuksetovatoleellisestikorkeammat,aivan

erityisesti jos

^{haketehdään} karsituista rangoista.

Puhdasta tuhkaa,

kg/m

3

Ranka 3

Kokopuu

^{lehdittä 4}

Kokopuu

^{lehtineen 5}

Kuusen latvusmassa lehdittä 9

Kuusen latvusmassa lehtineen 13

10 Uudet energiapuun korjuumenetelmät Kuva4. Lämmityslaitosten puupolttoaineista ^{vuonna1995maksama}arvonlisäverotonhinta.

Kun läheskaikki metsäteollisuudessasyntyvä prosessitähdeonjohyötykäytön piirissä, puunkäytön laaje nemisenon

lämmitys- ja

voimalaitoksilla

pohjauduttava

metsähakkeeseen.Koskahakkuutähdeonkustan nuksiltaan

kokopuuhaketta edullisempaa ja

sen

raaka-ainepohja

onlavea,

käytön

^{kasvu tultaneenainakin} suuremmillalaitoksilla

tyydyttämään

ensisijaisesti hakkuutähdehakkeella,

jonka

polttoon

liittyy

runsas tuh kan tuotanto.

6.Mitä10

milj.

^m3:n

lisäkäyttö

merkitsisi?

Valtiovallan tavoitteenaonlisätäuusiutuvanenergiankäyttöä.^{Lähinnä on}

kysymyksessä

puuperäinen^ener

gia, jolloin

talteenotettavissasiisonkuvan 3mukainenbiomassareservi. Metsähakkeen

käytön

^kasvunkol

mikymmenkertaistuminen

¹⁰

milj.

^m3

:iin johtaisi laajakantoisiin ja myönteisiin

seurauksiin

erityisesti

^maa seudun näkökulmasta:

Fossiilipolttoaineitten käyttöä ^voitaisiin supistaa ^{noin 2} milj. öljytonnia vastaavalla määrällävuodes sa.Maaseudullatuotettaisiinmetsähaketta700—800

milj.

^mk:narvosta.

Työpaikkoja syntyisi

välittömästi5000

ja

välillisinekerrannaisvaikutuksineen 11000.

Suomen hiilidioksidipäästöt vähenisivätvuoden2010ennustetasolla8%, mikäauttaisi Suomea pitä mään kiinni kansainvälisistä sitoumuksistaan.

Nuoriametsiätulisihoidetuksienergiapuun

korjuun yhteydessä

^{100000havuodessa.}

Puubiomassastasyntyvän

puhtaan

^tuhkanvuosituotantokasvaisi 100000 tonnilla,

ja

^tuhkatulisipa lauttaa luonnon kiertoon.

Kirjallisuus

Hakkila,^P.&Fredriksson,T. 1996.Metsämmebioenergian^lähteenä.Metsäntutkimuslaitoksen

tiedonantoja

613.92 _s.

Hakkuutähteen

polttopuu- ja

ravinneominaisuudet

Juha Nurmi

1. Johdanto

Hakkuutähde_on

yksi

suurimmista

käyttämättömistä

biomassareserveistämme.

Ainespuun

korjuun

yhteydes

-3

säsitä jää metsiinvuosittainnoin29Mm

, mikä energiasisällöltään vastaa55Twh (kuva 1). Hakkuutähteen

hyödyntämistä

harkittaessaonkuitenkinotettavahuomioonsen

korjuusta

puunkasvulle

ja ympäristölle

^ai

heutuvat haitat.Onkinarvioitu,ettäekologiset,^teknisetjataloudellisetsyyt

rajoittavat korjuukelpoisen

hak

-3

kuutähteenmäärän noin8,6^Mm:iinvuodessa(Hakkila

ja

Fredriksson 1996).

Hakkuutähteellätarkoitetaantässä

yhteydessä

^oksia neulasineen,sekärangon

ainespuuksi kelpaa

mattomiaosia. Hakkuutähteenkertymä on suurin

uudistuskypsissä

^metsissä. Hakkuutähteenmäärärungon biomassastalaskettunaon

männyllä

^{21 %, kuusella54%}

ja

^{koivulla16 %}(Hakkilal99l).Lisäksi 2- 5 % rangostapäätyy hakkuutähteeksi.

Tyypillisen päätehakkuumännikön ja

^-kuusikon hakkuutähteenmäärä

ja

koostumus on nähtävissä kuvasta 2. Kuusikoissahakkuutähteen määrä on runsaasta elävästä latvuksesta

johtuen paljon

^{männiköitä}

suurempi.

^{Männiköitäei kuitenkaantule}

väheksyä,

^{sillä niistäsaatavan hakkuu} tähteenmäärä on

suurempi

^kuinesimerkiksi

raivauspuustojen

^{kertymät tai}ensiharvennusmänniköistäsaata va energiajakeen ^määrä.

Kuva 1. ^{Biomassankasvu} ja poistuma ^{Suomenmetsissä}vuonna 1994 (Hakkila &Fredriksson 1996)

Biopolttoaineitten korjuun

^eräs vaikeimmistavaiheista_on

polttoaineen

^{laadunhallinta.}

Aikaisempien

^tutki

musten

perusteella

^{tiedämme,että} haketetun,^{murskatun tai muilla keinoin}

pienitty

^biomassan

pitkittynyt

varastointiaiheuttaahuomattavia

kuiva-ainetappioita, energiasisällön

^{alenemistasekä}

terveysriskejä käyttä jien

keskuudessa

(Bergman

^andNilson1967,^Gislerud 1974,

Thörnqvist

1987,^Nurmi1990,

Thörnqvist

^and

Jirjis

1990).^{Ankarastailmastosta}

johtuen

välivarastojen käyttö onkuitenkinvälttämätöntäpolttoaineenjat kuvan saatavuudenturvaamiseksi.Vaikeutenaonkin

löytää

^oikeat

polttoaineen korjuun ja käsittelyn ajan

kohdat.

12 Hakkuutähteen polttopuu- ja ravinneominaisuudet Kuva2.Hakkuutähteenmäärä männiköissä

ja

kuusikoissakun

ainespuun poistuma

on200_m³/ha(Hakkila^&

Fredriksson 1996).

2. Hakkuutähteen kosteus

Tuoreen

ja

varastoidunpuunkosteus vaihteleevuodenajan^mukaan(Hakkila 1962,

Thörnqvist

1984).^Tuo

reenhakkuutähteenkosteuson

yli

^{50%.Mikälituoreettähteet}

jätetään palstalle

harvesterin

jättämiin

^kasoi hintalven

yli, kertyy

^{niihin runsaasti lunta}jajäätä,^{mikäkohottaakosteuden} yli^{60 %:n.Mikäli hakkuutäh} teidensallitaankuivua

palstalla

^kesän

yli

putoaa^{kosteus alle30 %}(taulukko 1). Varastoitaessatuoretta hakkuutähdettäsuurissakasoissa

palstatien

varressa kosteus ei laskekesän aikana

yhtä

^{alas kuin}

palstalla.

Toisaaltatähteeteivät

myöskään

^{kastutalvella} yhtä

pahoin.

Taulukko 1. Hakkuutähteen kosteus eri varastoissa eri aikoina.

Ruotsissahakkuutähteen

pitkäaikainen

varastointivälivarastossa_on

yleinen käytäntö

jolla

pyritään

paran tamaanhakkuutähteestäsaatavan

polttoaineen

^laatua.Olosuhteiden

parantamiseksi

hakkuutähdekasat

peite

tään kaksinkertaisella voimapaperilla

jonka

kestävyyttä onparannettu

piki ja

lasikuitukudos kerroksilla.

Tutkimustenmukaan

menettely

^alentaahakkuutähteenkosteuttahuomattavasti

(Jirjis

1996). Metsäntrutki muslaitoksentutkimuksista saaduttulokseteivätkuitenkaan johda samaan tulkintaan ruotsalaisten tutki musten kanssa. Kuvasta 3 nähdäänvälivarastoidunhakkuutähteenkosteuden vaihtelevan

vuodenajan

^mu kaan,^mutta

kasojen

kattamisellaeinäytä^{olevanvaikutusta}kosteuteen.

Selitys

^tulostenerilaisuudestatutki musten välilläjohtuneehakkuutähteenerilaisestakasauksesta. Määräävä

tekijä

^{lieneekasan korkeus, mikä}

on ollutMetsäntutkimuslaitoksentutkimuksissa

suurempi

^kuin vastaavissa Ruotsalaisissa tutkimuksissa.

Näytteenotto

]

pvm

Varasto Svvs-94 Maalis -95 Kesä -95 Svvs -95

Palsta 56.0 61.4 46.7 28.5

Välivarasto 56.0 42.2

Tehdas/murske 58.9 65.3

Onkin luultavaa,^{ettäkasankattaminen voidaan korvatakasaan korkeutta lisäämällä} jasamallasäästetään kustannuksia.

Tuoreenbiomassanvarastointihaketettunataimurskattunaluo

hyvät

^olosuhteetmikrobitoiminnalle.

Ensimmäinen merkki mikrobitoiminnastaonkasan

lämpötilan

^kohoaminen

(Bergman

^{and Nilson 1967,}

Gislerud 1974,Thörnqvist1987,Nurmi 1990). Hakkutähdeaumassa

lämpötila

^nousee

hyvin

^nopeastien simmäisenvarastointiviikon

jälkeen.

^{Kuvasta 4 kuitenkin nähdään,että murskeen}

hyvä

tiivistäminen vä hentäämikrobitoimintaaso.

kuiva-ainetappioita

^alentaen

lämpötilaa

^15°C.

Kuva3.Hakkuutähteenkosteusmuuttuminenajansuhteenkatetuissa

ja

kattamattomissakasoissa.

Kuva4. Tiivistetyn ja tiivistämättömän murskeauman lämpötilat ajan ^suhteen.

14 Hakkuutähteen polttopuu- ja ravinneominaisuudet Huomattavien

kuiva-ainetappioiden

^lisäksi aineenvaihdunnassasyntynyt vesi lisääkosteuttaalentaenenti sestään

polttoaineen

^tehollista

lämpöarvoa.

MetsäntutkimuslaitoksenEnson Heinolan vaneritehtaalla teke mässä tutkimuksessaa hakkuutähdemurskeen kosteus kohosi hakkuuta seuranneeseen kesäkuun mennessä 65,3 %:iin,jolloinkoekeskeytettiin materiaalin

pilaantumisen

^{vuoksi(taulukko 1).Murskeen}tiivistämisellä ei ollutvaikutustakosteuteen.Näinkostean

polttoaineen

^tehollinen

lämpöarvo

^{onhyvinalhainenmikätekee} siitä monille

pienille, savukaasujen lauhdutusjärjestelmää

^{vailla oleville}

lämpölaitoksille sopimattoman

polttoaineen.

3. Hakkuutähteen neulasmassa

Neulasmassan_osuuskuusenhakkuutähteestä_on

hyvin

merkittävä.

Uudistuskypsässä

kuusikossaelävänlat vuksen kuivamassasta neulasten osuus on37 % (Hakkila 1991)

ja

hakkuutähteestä25 - 30 % (Nurmi 1997a). Mihinravinteikasneulasmassahakkuutähteenkorjuun

yhteydessä

^{päätyy riippuuvalitustakorjuu}

ketjusta.

^{Mikälineulasten}variseminen

palstalle

esimerkiksi maaperän

ravinnesyistä

^{ontoivottuatuleetäh}

teetvarastoidakesänyli palstalla.^Lisäetunapalstallavarastoinnista_onhakkuutähteenkuivuminenja^korke

ampi

^tehollinen

lämpöarvo. Haittapuolena

^onkuitenkin

pidettävä

^noin20%:llaalentunutta

kertymää.

^Suurin kertymä saadaankin, ^mikäli hakkuutähteet kerätään tuoreina. Välivarastoinnissakin syntyy neulashukkaa, mutta seeiole niinmerkittäväkuin

palstavarastoinnissa.

^Yhä yleisimmiksi ^tulevatsavukaasujen ^lauhdutus

järjestelmät

mahdollistavatmyös ^{tehokkaantuoreen biomassan}

polton.

^{Näinsaadaantalteen}mahdollisim mansuuri

kertymä ja

^{kokobiomassansisältämä}

energia. Korjuuvaihtoehdon

^valinta

riippuu maanomistajan

japolttoaineenostajantarpeista.^Esimerkki hakkuutähteenneulasosuudenmuuttumisestanähdääntaulukos

sa2.

Taulukko 2.Neulasten osuushakkuutähteestä (%) palstalla ja välivarastolla.

Neulasten varisemisenlisäksi tapahtuu^{neulasissakuten} myöspuu-jakuoriosissamikrobitoiminnanaiheut tamiakuiva-ainetappioita.^{Tämä voidaan nähdä} myös^neulastensuhteellisen_massan alenemisena(kuva5).

Vastaavahavaintoon

tehty

^aiemminvarastoitaessahakkuutähdettä

palstalla ja

välivarastossa(Nurmi 1997).

Välivarastoinnissanämä

tappiot

^ovatmelkovaatimattomat,mutta

palstalla

^{niinkinsuuretkuin 20 %. Bio}

massanhajoamistaaikaansaavienbakteerienja sientenelinolosuhteetlienevätkinpalstalla välivarastoa_pa remmat.

4.Varastoinninvaikutushakkuutähteen

ravinnepitoisuuksiin

Korkean

neulaspitoisuuden

^{lisäksi kuusen neulasetsisältävät suurimmanosan} hakkuutähteenravinteista.

Joidenkinravinteidenkohdalla itseasiassa näyttääsiltä,^ettäniiden pitoisuudet(K, Ca)neulasissakohoavat varastoinnin alussa. Vaikka nimenomaankaliumia

pidetäänkin helposti

liukenevana ravinteena,näyttäisi siltä ettäfosfori (P)ja magnesiumi (Mg)

vapautuisivat

hakkuutähteestävälivarastoinninaikanasitä hel

pommin

(kuvat ^6a

ja

6b). ^{Tämäselittäisimiksikaliumin}konsentraatiot aluksikohoavat. Samansuuntaisen havainnonovattehneet aiemminGranhall jaSlapokas (1984).Raskaammmatalkuaineet(Fe, ^{Zn,S, AI) va} pautuvat

hyvin

^hitaasti,

joten

^niidenosuuskuivamassasta lisääntyy varastoinnin pitkittyessä. Poikkeuksen

Nä^ /tteenotto i Dvm

Varasto Svvs.-94 Kesä -95 Svvs -95

Palsta 27.7 20.4 6.9

Välivarasto 27.7 18.9

tähänkuitenkin muodostaa

kupari joka

^alhaisesta konsentraatiostaan huolimattavapautuu

helposti

(liite 1 ja 2). ^{Natriuminoletetaanolevan}osavastuussa

polttolaitosten

^korroosio

ongelmista.

^Neulasistasitälöytyykin

pieninä pitoisuuksina

(17^{- 34}

ppm).

Varastoinninvaikutuksestahakkuutähteennatrium

pitoisuuksiin

^tässä tutkimuksessa ei kuitenkaan saatu selvyyttä.^Kadmiumin jamolybdeenin

pitoisuudet

^{olivat niinneulasissa} niin

pienet,

^etteiniiden

pitoisuuksien

muuttumisesta

myöskään

^voitusanoamitään.

Kuva5.Kuusenneulastensuhteellinenmassa varastointiajan ^funktiona.

Kuva6a. Neulasten

ja

hakkuutähteenfosfori, kalium

ja magnesium pitoisuudet mg/g

varastointiajanfunk tiona.

16 Hakkuutähteen polttopuu- ja ravinneominaisuudet Kuva6b.Neulasten

ja

hakkuutähteenkalsium

(mg/g), mangaani ja

^boori

(ppm) pitoisuudet varastointiajan

funktiona.

5.Hakkuutähteen tuhkapitoisuus

Biomassan

päärakennusaineet,

^hiili,vety

ja typpi palavat

^tullessaankosketuksiinhapen

ja

^korkean

lämpö

tilankanssa. Tuhkamuodostuukin

palamattomista

alkuaineista.Kuusenrungon

ja

^oksien

puuaineen

^tuhka

pitoisuus

^{vaihtelee välillä0,30- 0,63 %}kuivamassasta.Kuorta sisältävänoksamassan

tuhkapitoisuus

^on 1,88%.Kuoren

tuhkapitoisuus

on3 %.Neulasten

tuhkapitoisuus

^ontätäkin

korkeampi.

^Lähteestä

riipuen

^se vaihteleevälillä4,20- 5,13 ^%(Hakkila&

Kalaja

1983,

Voipio

^&Laakso 1992).^Tässätutkimuksessaneu

lastentuhkapitoisuusvaihtelivälillä4,2^- 4,9 %. Hakkuutähteen

tuhkapitoisuuden

ollessa2 ^- 2,5 %. Va rastoinnin

pidentyessä

^{niinneulastenkuin} hakkuutähteenkin

tuhkapitoisuus lisääntyi

(kuva7), ^mikä

johtu

nee hiilihydraattien vapautummisesta (Kramer ^&Kozlowski 1979).

Kuva7. Kuusenneulasten ja hakkuutähteen tuhkapitoisuus varastointiajan ^funktiona.

6. Päätelmät

Hakkuutähteen korjuu kuusen päätehakkuualoiltaontekniseltäkannalta helpostitoteutettavissa. Hakkuu tähteestäsaatavan

puupolttoaineen

^laadun

parantaminen säilytystä ja

^kuivatusta säätelemälläei kuitenkaan olekovin

yksiselitteistä.

^{Voidaankuitenkin}

päätellä,

^että

palsta

^onhakkuutähteenkuivumisenkannaltaväli varastoaparempipaikka.Hakkuutähdettäei kuitenkaantulekorjatatalvellalumen jajään^mukanaan tuoman lisäkosteuden vuoksi. Palstallavarastoitaessahakkuutähteestävapautuvatravinteetpäätyvät suuremmassa määrinseuraavan

puusukupolven käyttöön

^kuin välivarastoinnissa. Mikäli tavoitteenaonkuitenkin saada talteenmahdollisimmansuuriosahakkuutähteistä,ontähteetkerättävä tuoreenajoko välivarastoontaisuo raan

polttoon.

^Tuoreestahakkuutähteestäkuitenkin

puolet

^{onvettä, mikälisää}

kuljetuskustannuksia.

^Lisäksi

tuoreenhakkuutähdehakkeenvarastointitulee

pitää

mahdollisimman

lyhyenä kuiva-ainetappioitten

^välttämi seksi.

Varastoinninalkuvaihessa fosforin,

magnesiumin, mangaanin ja

^boorin

vapautuminen

^alkaaheti.

Varastoinnin

pitkittyessä

^{myös kaliumia}

ja

^{kalsiumia vapautuu.} Ravinteiden

vapautuminen

^onkuitenkin hakkuutähteestävälivarastollahidasta,eikäniiden_suurta huuhtoutumistapintavesiin oleodotettavissa.Ras kasmetallinpitoisuudet ^olivatniin pienet,^ettei varastoinninvaikutuksesta niiden

pitoisuuksiin

^{voitu tehdä} johtopäätöksiä.

Kirjallisuus

Bergman,^Ö.&Nilson,^{T. 1967. Studier över} utomhuslagringavaspvedsflis ^{vid Hörnefors} Sulfitfabrik. In stitutionenforVirkeslära,

Skogshögskolan.

^{Rapporter55. 105s.}

Gislerud,O. 1974.

Heltreutnyttelse. Lagring

avheltreflis.Summary: ^Wholetreeutilization.

Storing

^ofwhole

tree

chips.

^{NorskInstituttfor}

Skogforskning.

^{Raport5.29 s.}

Granhall,U. and

Slapokas,

^{T. 1984Leaflitter}

decomposition

ⁱⁿ energy

forestry.

^Firstyearnutrientrelease and

weight

^{lossinrelationtothechemical}

composition

^{ofdifferentlittertypes.In:Perttu, K. (Ed).}

Ecology

^and managementofforest biomass

production

systems. Dept. ^{Ecol. & Environ.Res.,} Swedish

University

^of

Agricultural

^Sciences.

Report

^{15, 131-153.}

Hakkila,^P.1962.

Polttohakepuun

^{kuivuminenmetsässä.} Summary:^Forest

seasoning

^{ofwood intendedforfuel}

chips.

CommunicationesInstitutiForestallsFenniae54(4).82s.

1991.

Hakkuupoistuman

latvusmassa.

Summary:

^{Crown massoftreesat the}

harvesting phase.

^Fo

lia Forestalia 773. 24 s.

&Fredriksson, T. 1996. Metsämme

bioenergian

^lähteenä.Metsäntutkimuslaitoksen

tiedonantoja

613.92 s.

&

Kalaja,

^{H. 1983. Puu-}

ja

^kuorituhka

palauttamisen

^tekniikka.

Summary:

^The

technique

^of

recycling

^{woodandbarkash.FoliaForestalia552.37 s.}

Jirjis, ^{R. 1996.}Handling^andstorageofuncomminutedforestresidues.Teoksessa: Hudson,^J.B.& Kofman, P.D.(Eds.) 1996.Harvesting, storageandroad

transportation

^of

logging

^residues.

Proceedings

^ofa

workshop

^oflEA-BA-Task XII

activity

^{1.2,heldin October 1995 in}

Glasgow,

^{Scotland- Danish} ForestandLandscapeResearchInstitute,Horsholm,Denmark,83s.

Kramer,^P.J.&Kozlowsky,^{T.T. 1979.}

Physiology

^ofwood

plants.

^{AcademicPress.811s.}

Nurmi,^{J. 1990.} Polttohakkeenvarastointisuurissa aumoissa.Summary: Longterm storageoffuel

chips

ⁱⁿ large piles. ^{FoliaForestalia767. 18}s.

1993.Heatingvalues oftheabovegroundbiomassofsmall-sizedtrees. ActaForestaliaFennica 236. 30_s.

1997a. Hakkuutähteen metsäkuljetuksen tuottavuus päätehakkuukuusikoissa. Käsikirjoitus ^Folia

Forestalia-sarjaan.

1997b.TheStorageof

logging

^{residue forfuel.Biomass andBioenergy.Submitted 12s.}

Thörnqvist,^{T. 1987.Bränderistackarmed}sönderdelatträdbränsle.

Summary: Spontaneous

^combustionin

piles

^{withcomminutedwoodfuel.}

Sveriges

lantbruksuniversitet, Institutionenför Vikseslära.

Upp

satser 163.

18 Hakkuutähteen polttopuu- ja ravinneominaisuudet

&Jirjis, ^{R. 1990.} Bränsleflisens förändring^{över tiden - vid} lagring ^{i stora stackar.}Summary:

Changesinfuelchipsduringstoragein large

piles.

^Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för Virkeslära,Rapport^219.49s.

Voipio,

^{R. & Laakso, T. 1992} Pienikokoisten

puiden maanpäällisen

^biomassan kemiallinenkoostumus.

Summary:

^Chemical

composition

^oftheabove

ground

^biomassofsmall-sizedtrees. FoliaForesta lia 789. 22_s.

Liite

1.

^Raudan ja^sinkin

pitoisuudet

(ppm) varastointiajanfunktiona.

Liite2.Alumiinin(mg/g),kuparin natriumin

ja

^rikin(ppm)

pitoisuudet

hakkuutähteessä

ajan

^funktiona.

Tuhka

kiinteänpolttoaineen kaukolämpö-ja

voimalaitostenkannalta

Jukka

Haapasaari

Tuhkaon

polttoaineeseen

sitoutunutta

palamatonta

^{taierittäinheikosti}

palavaa

^kiinteäämateriaalia.Kattilan tulipesässä

polttoaineen

palamattomatalkuaineeterottuvat tuhkaksi

palamisprosessin

seurauksena. Kevyet

tuhkajakeet poistuvat

^kattilastavälittömästi

savukaasujen

^mukanans lentotuhkana.

Nykyisen yleisesti käy

tössäolevissa

leijupetikattiloissa

^{tuhkanraskaimmat}

jakeet jäävät leijutushiekan

sekaan,^missäne

jakautuvat

"hiekkapuhalluksessa" pienimmiksi

^{niinkauan,ettäjakeetlähtevätleijumaan}savukaasujenmukaan, ^tämän takiakaikki

leijupetikattiloista

^{tuleva tuhkaonerittäin}

hienojakoista.

Arinakattiloistatuhkan raskaimmat

jakeet poistuvat

^nsarinatuhkanakattilanalaosasta.Arinatuhkaon

yleensä

isorakeista

ja

^osinsintraantunutta erittäinvaikeasti

jatkojalostettavaa

materiaalia.

Polttoaineiden sisältämät tuhkamäärät

Kuva

1.

^Kannuksen

Kaukolämpölaitoksella

^tuhkapoistuupuhdistuslaitteistosta

tuhkakuljettimen

^avullatuh kasäiliöille,joilla^tuhkakuljetetaanloppusijoituspaikkaan.^(Kuva:EsaHeino).

Polttoaine Tarve Tuhka Tuhka %

toimituskosteudessa kuiva-aineessa

kg/MWh kg/MWh

Hake 300 1 0,5

Puru 450 1,5 0,5

Kuori 600 7 3

Turve 300 6 3,5

20 ^Tuhka kiinteänpolttoaineen kaukolämpö- ja voimalaitosten kannalta

Kaukolämpö- ja

voimalaitoksetjoutuvat

ympäristömääräyksien

^{takiaerottamaan}

tuhkapartikkelit

^savukaa suistaennen

savukaasujen

^ulkoilmaanpääsyä.

Tuhkapartikkelit

^erotetaansavukaasuista

yleisimmän

^sähkö suodattimenavulla.

Savukaasujen lämpötila

suodatusvaiheessaon selvästi

yli

^{100 astetta, minkävuoksi}

erottuvatuhka _ontäysinkuivaa ja hienojakoisuudentakiaerittäin pölyävää. Tuhka

poistuu

puhdistuslait teistosta

tuhkakuljettimen

^avulla tuhkasäiliöille,

joilla

^tuhka

kuljetetaan loppusijoituspaikkaan joko hyöty käyttöön

^tai

kaatopaikalle

^{(kuva 1).}

Tuhkanvieminen

kaatopaikalle

^aiheuttaalaitoksilleseuraaviakustannuksia:

kuljetuskustannukset

kaatopaikkamaksut

tulevaisuudessamahdollinen jätevero

Lentotuhkaon

polttoprosessin jälkeen

steriiliä,

homogeenista ja

^erittäin

hienojakoista.

Laitoksilleolisi

help

porakentaaesim. tuhkan

pelletointilaitteisto,

^koskatuhkaaliikutetaan

jo

nyt

pääsääntöisesti

tietokoneiden ohjaamina

kuljettimissa.

Mahdollinenlisätyövoimanja^lisätilantarvemuodostuukuitenkin

ongelmaksi.

Kustannusten minimoimiseksi ovat sekä

kaukolämpö-

^että voimalaitokseterittäinkiinnostuneita tuhkan

jatkojalostusmahdollisuudesta.

^{Niidenkannaltaolisi} todennäköisesti hyvin^{toimivasellainenmalli,} jossa^erillinenyritys ^{hoitaisikokotuhkan}

jatkojalostuksen.

Suometsien

ravinnetalouden

erityispiirteet ja puuntuhkan käyttömahdollisuudet

Seppo

^Kaunisto

1. Johdanto

Metsänparannustoimenpiteet

^{ovat lisänneetpuuston kasvua} turvemailla 1930-luvulta lähtien

kiihtyvällä

vauhdilla.EnnenVMI3arvioitiinkasvun

lisäyksen

^olleen2

miljoonaa

^m

3

/v. Seitsemännessäinventoinnissa arviooli

7ja

kahdeksannessainventoinnissa

jo

¹⁰

miljoonaa

^m3/v.

Nykyhetken kantohintojen

^mukaankas

vunlisäyksen ^{arvo on 1 -} 1,5 ^{mrd mk/v}

ja

^koko

suopuustojen

^kasvun (17,8 milj ^m3) ^arvo 1,8 ^- 2,7 ^mrd mk/v. Kahdeksannessainventoinnissasuometsienkeskimääräinenkasvu

ylitti kangasmetsien

keskimääräi

senkasvun.Kasvun

lisäys ojittamattomaan

tilanteeseenverrattuna vastaan. 13%kokometsiemmekasvus ta. Koko metsänparannustoiminnan onarvioitu lisänneen _puun määrää yhteensä yli 300 milj. m 3 1930- luvultalähtien.1960-luvullaalkaneenlannoitustoiminnanosuus

kasvunlisäyksestä

^{on50- 60}

milj.

^m

3.

Metsänparannustoiminnalla

turvemaillasaavutetun puustonkasvun

säilyminen

nykyisellään ^{ei kui} tenkaan ole

ongelmatonta.

^Se

riippuu

^riittävän kuivatuksen lisäksi olennaisesti

kasvupaikan

^ravinne taloudesta.Mikäli

puiden tasapainoisesta

ravinnetilastaei huolehdita,^osatämänhetkenvuotuisestakasvun lisäyksestätullaanmenettämään. Tästähuolimattalannoitustoimintaon

loppunut

^lähes

tyystin.

^Viimevuo sina

elpynyt puuntuhkan käyttö

^metsän lannoitteenanäyttääavaavan uudenmahdollisuudentavanomaisen lannoituksen rinnalle.

2.Ravinnetalouden

erityispiirteet

turvemailla

Ravinnetaloudensuhteen

ojitetut

^suometsät ovat

jatkuvassa

muutostilassa

ja poikkeavat täysin kangas

maidenmetsistä.

Orgaanisesti

sitoutuneet

typpi ja

^fosforikonsentroituvat(kuva1, Kaunisto &Paavilainen 1988), muttamm.

vapaasti

^{maassa liikkuvatkalium}

ja

^{boori vähenevät}

puunkorjuussa ja

huuhtoutumalla (Kaunisto &Paavilainen 1988). Myös ^sinkkiäturvemailla_onniukasti.

Lannoitteinalisättävistäkasvinravinteista puut käyttävät eniten typpeä, ^toiseksi eniten kaliumia kolmanneksi eniten fosforia. Suhde on karkeasti 100:33:11.

Rämeturpeessa

^näiden ravinteiden suhde (N:P:K)onn.100:3—4:1—3(Kaunisto^&Paavilainen1988,^Kaunisto 1996).^Verrattunatyppeenpuustonfos forintarve onsiissuunnilleenkolminkertainenturpeensisältämänfosforinmäärään verrattuna. Kun mikro bitoimintavapauttaatyppeä

ja

^fosforia turpeestasuunnilleensamalla

nopeudella,

onluonnollista, että tur vemailla

yleensä

^onpuutettafosforistatyppeenverrattuna. Kaliumeiole sitoutuneena

orgaaniseen

^ainee

seen,

joten

sen saatavuus ei

riipu

mikrobitoiminnastaeikä sitä voida verrata typpeensamoilla

perusteilla

kuinfosforia.Suurella osallasoita,

erityisesti alunperin

^märillänevarämeillä

ja

^{nevoilla,kaliumiakuitenkin}

onvähän verrattunapuustoonsitoutuviinmääriin.Kaliuminmäärä turpeessaei näytä ^{olevansidoksissa tur} peentyppeen ^{samoinkuinfosforinmäärä} (Vahtera1956,^Westman 1981,^Kaunisto 1996).Myös ^booriatur peessa onniukasti.Monissa tapauksissa

ojituksella

aikaansaatukasvu

tyrehtyy

^esim.

parhailla

^rämeilläka liumin

ja

^boorinniukkuuteen

ja

^lisäksi myös

epätasapainoisen typpi-fosfori

^{-suhteen vuoksi.}

Suotyypin

pe rusteellaarvioituna

potentiaalisia ongelma-alueita

^on

ojitettu

^{n. 1,4}

milj.

^ha.

Systemaattista näytealoihin

pe rustuvaa selvitystä ^{tästäei kuitenkaanole} tehty.

Puuston kasvu näyttää

riippuvan

^lähes suoraviivaisesti turpeen

kokonaistyppipitoisuudesta

^kiven näisravinteillalannoitetuissanuorissa

puustoissa

^{(Kaunisto 1982, 1987), mutta} myös lannoittamattomissa varttuneissapuustoissa(kuva2). Jos turpeen

typpipitoisuus

^{onriittävänkorkea,}puut^saavatturpeestatyppeä hajotustoiminnan^{tuloksena tai}mahdollisesti myös ^suoraanorgaanisinatyppiyhdisteinä. Jos se

puolestaan

22 Suometsienravinnetalouden erityispiirteet ja puuntuhkan käyttömahdollisuudet

onliian matala, typpi sitoutuumikrobistoon.Tämän vuoksi lannoitus lisääkasvuaeniten

runsastyppisillä

soilla.Toinenolennainen

tekijä

^on

lämpösumma (Keltikangas

ym. 1986).Sitäturpeen

typpipitoisuuden

^ala

rajaa, jossa

^lannoituskivennäisravinteillalisää

puiden

^kasvuataloudellisestikannattavastierilaisissalämpö summaoloissaeioleriittävästi

selvitetty.

^{Näyttääkuitenkinsiltä, ettäojituksenansiostaturpeen}

typpipitoi

suus

lisääntyy ajan

^funktiona

ja

^{ettäsiten puuston}kasvuolosuhteettypen osalta

jonkin

^{verran paranevat} myös alunperin niukkatyppisillä ^soilla (kuva 1).

Kuva I.Turpeenkokonaistyppipitoisuuden^muutosturpeen

pintakerroksessa

^{15 vuodenaikanaEnso} Oy:n omistamalla IlomantsinSärkän koealueella.PK = raakafosfaattia 310 kg/ha + kalisuolaa 156 kg/ha, ^{B =}lannoiteboraattia 7,5 kg/ha, ^Cu= kuparioksidia ⁸ kg/ha, ^{Tu5 =5 000} kg/ha ^huonolaa tuista puuntuhkaa (P 0,56 %,K1,82 %).

Kuva 2. Puuston kokonaistuotoksen vuosina 1933 - 1988

riippuvuus

^{turpeen typen} kokonaismäärästä 10cm:n

pintakerroksessa

^Metlan

pitkäaikaisilla

kasvukoealoillametsähallinnonKarstulan Musta puronkoealueella.

3. Puuntuhkan

käyttömahdollisuudet

3.1 Lannoitusvaikutus

Vanhoissatuhkakokeissakäytettiin yleensä

pienten lämpölaitosten hyvin palanutta

^{kuivaatuhkaa.Kohtalai}

sen

pienillä

^{tuhkanmäärällä,5000}

kg/ha,

^onesim.

niukkatyppisellä isovarpuisella

^rämeellä

Vilppulan

^Jaak koinsuollasaatu aikaanhuomattavakorkea puuston^{kasvu6-7 m}

3

/ha/v (Mikkelä ^&Takamaa 1995,^Kau nista1996).

Lisäys

lannoittamattomaanolitässä

tapauksessa

keskimäärinn.3,0

nrVha/v yli

^50vuodenaika

na.Muhoksellaon^v. 1947annetulla16000

kg:n

tuhkamäärällähehtaariakohden _saatuseuraavien47vuo denaikana

jopa

^{10 m3:nkeskikasvu} hehtaarillaaikaisemmin

puuttomalla, runsastyppisellä

^{suolla(Moilanen}

ym. 1996).Toisaalta8000

kg/ha

^{saaneellakoealallakasvuonollut}keskimäärinselvästi

alempi,

^7,6m3/ha/v.

Kaupallisilla

lannoitteillalannoitettaessavesiliukoisen kaliumin vaikutus kestää 15 - 20 vuotta (Kaunista 1989, 1992). Sen sijaan ^{fosforin vaikutus} näyttää ^{alustavien tulosten mukaan voivan kestää} jopa 25- 30 vuotta

(Silfverberg

^{& Hartman 1997).}Tuhkalannoituson

lisännyt

^{puustonkasvua}

yleensä

kauem

minkuinkemiallisetlannoitteet.Em. Jaakkoinsuon

tapauksessa

^vaikutus on

kestänyt jo yli

⁵⁰ vuotta. Toi saalta on myös

esimerkkejä

^kasvun taantumisesta

jo

^{20 - 30 vuoden kuluttua} tuhkalannoituksesta (Silfverberg ^&Issakainen 1996).

Tuhkalannoituksenvaikutuksenkesto

riippuu

^monistaeri

tekijöistä.

^Tärkeimmätovattuhkassatule va kivennäisravinteiden määrä

(Silfverberg ja

^Huikari 1985) ja ^niiden

käyttökelpoisuus

(tuhkan

pala

misaste), turpeen

typpipitoisuus ja lämpösumma.

^Yleensä tuhkalannoituksessaon kivennäisravinteita an nettu moninkertainenmäärä kemiallistenlannoitteidensuosituksiin verrattuna, mikä osaltaan selittää _sen

vaikutuksen

pitkän

^keston. Erityisen ^tärkeänäyttäisi ^{olevantuhkassa tulleenkaliumin} määrä,

joka

hyvässä tuhkassa 5000

kg/ha:n

annostuksellavoiolla

jopa

^{250 - 300}

kg/ha.

^{Tästä huolimattavanhoissatuhkalan} noituskokeissa_on

yleensä

^{voituhavaita kaliumin} loppuvan^{ennenmuitaravinteita}ja vaikutusajan

riippuvan

annetustatuhkanmäärästä.Tämänäkyy^sekäpuustonkasvun alenemisenaettä

puiden

^neulastenalentuneina

kaliumpitoisuuksina

(Moilanenym. 1996).Normaalissalannoituksessakaliumiaannetaanvainn.80

kg/ha.

3.2Tuhkanmäärä

ja

^laatu

Parhaimmillaanpuhdas puuntuhka^sisältääkivennäisravinteita _samassa suhteessakuin puut niitäkasvua lustastaottavat. Tällöin_se edustaa

tasapainoista

kivennäisravinteidensuhdetta. Vaikka puun

käsittely- ja polttomenetelmät

^ovatyhtenäistyneet,^{vaihtelee tuhkan laatu} edelleenkin varsin

paljon (Silfverberg

¹⁹⁹⁶a

jab). ^Yleisenäpiirteenä näyttää ^{lisäksi olevan, että} metsäteollisuudentuhkassa

ravinnepitoisuudet

^ovat

alempia

^kuin haketuhkassataikoivuhalontuhkassa,

jolla

^monien

vanhojen

tuhkakokeiden

hyvät

^tulokseton

saatu

(Silfverberg

¹⁹⁹⁶a).

Laatuaalentaa _mm.puuraaka-aineen

säilytys

vesivarastossa, sen runsas kastelu, ^tuhkan sammut taminenveteen

ja

^tuhkan

pitkäaikainen säilytys

ulkoaumoissa.Kaikissa

tapauksissa

vesiliukoistakaliumia

ja

booria huuhtoutuu,

jonka

seurauksena näidenravinteidenmatalat

pitoisuudet

^voivat

pahimmillaan

^tehdä tuhkanjopa

käyttökelvottomaksi monipuolisena

^metsänlannoitteena.Myös^esim.turpeen

ja

puun

sekapoltto

alentaatuhkankalium-

ja booripitoisuuksia.

^{Tuhkanlaatuaalentaamyös}

puutteellinen palaminen, jolloin

vajavaisestipalanutta^ainestaonrunsaastija^tuhkanravinnepitoisuuspainoyksikköä^{kohden matala.Tällöin} myös ravinteiden

vapautuminen

^{tuhkasta on}

hitaampaa.

^Laadun selvittämiseksi

puuntuhkasta

^on

yleensä

syytä ^tehdä ravinneanalyysi ennen käyttöä. Typpeä tuhkassaeiole.

Lannoitussuositustenmukaan fosforiatulisiturvemaillaantaa 40- 45

kg ja

^{kaliumian. 80}

kg/ha

(Paavilainen1979).

Myös

^{tuhkanmukana suometsään}

pitäisi

^tulla

kyseisiä

^{ravinteitavähintäinnämämäärät.}

Tällöintuskin kuitenkaansaavutetaan

kaupallisia

lannoitteitaolennaisesti pidempäävaikutusaikaa, vaikka kaliumtuhkassaei olekaan aivan

yhtä helposti

huuhtoutuvassamuodossakuin kalisuolassa. Em. fosforin määrien saavuttamiseksi tarvittaisiin keskimääräisten tuhkan ravinnepitoisuuksien perusteella ^laskettuna