mahdollisuudet Suomessa

Biohiilen käyttö ja

mahdollisuudet Suomessa

Marleena Hagner

Helsingin yliopisto

Ympäristötieteiden laitos

Biolaitosyhdistyksen teemaseminaari

Sisältö

• Mistä?

• Millaista? Laatuun vaikuttavat tekijät

• Nykytilanne

• Mahdollisuudet

• Kompostointi

• Viherrakentaminen

• Puutarha/Maatalous

• Filtteritekniikka

Tässä esityksessä: biohiili tarkoittaa maanparannushiiltä, ei energiahiiltä

Peer-reviewed publications with ”biochar”

Web of Science 2.11.2015

Mistä?

Raaka-aineeksi soveltuu hyvin maatalous-, metsä- ja elintarviketalouden sivuvirrat tai yhdyskuntajäte.

Maatalous-, metsä- ja elintarviketalouden sivuvirrat (Eviran tyyppihyväksyntä:

kasviperäinen kasvualustahiili)

Yhdyskuntajäte, lanta ym. --- > jätteenpolttoasetus (151/2013) Sivutuoteasetus 1069/2009, 38 artikla

Laatu

• >120 °C  lämpöhajoaminen, kemiallisesti sitoutunut vesi alkaa poistua.

• Hemiselluloosa 200-260 °C

• Selluloosa 240-350 °C

• Lingiini 280-500 °C

• Myös epäorgaanisten yhdisteiden määrä (tuhka) vaikuttaa fysikaaliseen rakenteeseen

Ajurit

• Hiilen sidonta: Arvioiden mukaan

biohiilen käytöllä saatettaisiin vähentää jopa 12 % koko ihmiskunnan

kasvihuonekaasupäästöistä

• Maanparannus: veden ja ravinteiden pidätys ja multavuuden (SOM) lisäys

• Ravinteiden kierrätys (tuotantoketjussa, maassa)

• Huuhtoumien esto, ravinteet ja kemikaalit

• Maan biologisen eliöstön aktiivisuuden ja määrän lisäys

• Kasvien kasvu ja terveys (taudit ja tuholaiset), juuriston kasvu ja sadon varmistus

• Raaka-ainetta tuotantoon on saatavilla

• Pelkästään maatalouden on arvioitu tuottavan 1500 milj. t toistaiseksi hyödyntämätöntä biomassaa

• Tämän lisäksi pellolle voitaisiin levittää esimerkiksi puuhake- ja yhdyskuntajäteperäistä biohiiltä

• Biohiilen käyttö maataloudessa ei toistaiseksi kuulu kansainvälisen päästökaupan piiriin

• tulevaisuudessa menetelmä saattaa hyvinkin saada hyväksynnän, jolloin se voisi tarjota lisätulolähteen maanviljelijöille

• Suomessa käyttö vielä vähäistä

• Biolan Oy (hiili tulee Viron tehtaalta)

• Charcoal Finland Oy

http://ecokoivu.suomalainenverkkokauppa.fi/tuote/118/ecokoivu- biohiili-20-l

• RPK Hiili Oy http://www.rpkhiili.fi/biohiili

• BioCore Oy Jatkuvatoiminen biohiililaitos aloittaa 2017

• Pajupojat Oy aloittaa biohiilituotannon 2017

• Tekniikat kehittyvät

• Paljon tutkimushankkeita käynnissä

Käyttökohteet/Mahdollisuudet

Ravinteiden kierrätys ja hiilen pysyvä sidonta maahan ovat pyrolyysitekniikan suurimpia ajureita

1. Kompostointi

2. Viherrakentaminen

3. Puutarhat (Maatalous)

4. Filtteritekniikat

1. Kompostointi

• Kompostointi yksi nopeimmin laajenevista biohiilen käyttökohteista Euroopassa

• Biohiili kiihdyttää kompostin mikrobitoimintaa

• Nopeuttaa lämpenemistä

• Estää KHK-kaasujen karkaamista ilmaan

• Pidättää ravinteita (N)

• Kosteuden säätely (vähentää keinokastelua)

• Ilmavuus

• Biohiili päästöjen vähentäjänä ja lannan arvon kohottajana turkistarhoilla

• Tavoite: hyödyntää turkiseläinlantaa

biohiilen rikastuttajana ja valmistaa siitä orgaanista lannoitteita

• Turkiseläinlanta on tällä hetkellä ongelmajätettä, josta joudutaan maksamaan jätemaksu

• Kasvualusta muodostaa pysyvän hiilinielun kasvupaikalle

• Kasvualusta soveltuu niin

nurmikkoalustaksi (esim. Golf-kentät), parveke-, katto - ym. viljelyyn

BIOARVOLANTA –

(Luke, Kalajoen kunta ⁾

Biohiilen käyttö kompostoinnissa ja ravinteiden kierrätyksessä Levillä (BEVI, Luke)

• Biohiilestä saatavat edut jätevesilaitoksen lietekompostoinnissa ja ravinteiden

kierrätyksessä

• Onko hiileen sidotut ravinteet kasveille käyttökelpoisessa muodossa? 

kompostoidusta lietteestä voidaan valmistaa hyvä viherrakentamisen kasvualusta

• Levin vesihuolto Oy:n koekentät

• Biohiilellä seostettuja koeaumoja (5-10%) verrataan nykyiseen aumakompostointiin

2. Viherrakentaminen

• Levin Voimametsät –hanke (Luke)

• Viides ulottovuus – viherkatot osaksi kaupunkia (HY)

• Ekosysteemipalveluja

kaupunkeihin – viherkattojen toiminta

• Yhtenä tavoitteena: biohiilen

käyttö viherkatoilla valumaveden laadun ja kasvien kasvun

näkökulmasta

• RT-kortit

Kuva Kirsi Kuoppamäki

Biohiili viherkatoilla – ravinteiden pidättyminen

0 10 20 30 40 50

biochar absent

biochar present

rain water

mg/m2 in 6 months

Total phosphorus

0 200 400 600 800

biochar absent

biochar present

rain water mg/m2 in 6 months

Total nitrogen

3. Puutarhat – Maatalous - Kasvien kasvu

• Positiivisia, neutraaleja ja negatiivisia vaikutuksia satoon raportoitu kasveilla kuten maissi, lehtisalaatti, venhnä, soija, retiisi, paprika…

• Biederman ja Harpole (2013) meta-analyysi: maahan lisätty biohiili lisää sadontuottoa

• Sadonlisäys suurempaa yksi- kuin monivuotisilla kasveilla

• suurin sadon paraneminen trooppisista häiriintyneistä systeemeistä

• ravinteikas maa ei välttämättä hyödy, aina sato ei parane!

• tällöin biohiili voi kuitenkin esim. vähentää lannotustarvetta kun vähentää ravinteiden huuhtoutumista ja typenoksidien päästöjä

Käyttökohteet

• Arvokasvit, puutarhakasvit, kattopuutarhat, parvekeviljely

• EI laaja peltoviljely  paitsi jos tarvitaan ”maanhoitoremonttia”

• Vaikutus hiilen määrään, vesitalouteen

Kasvien terveys

0 2 4 6 8 10 12

20 g/L 80 g/L

Seedlings having discoloration %

Control BC300 BC375 BC475

* * *

* **

Fig. 4Effects of the three biochar types (BC300 – BC475) on the amount (% individuals) of radish seedlings displaying discoloration on the leaves 11 days after germination (mean, ±SE, n= 14). Statistically significant differences compared to

4. Filtteritekniikat

• Teollisuuden ja kotitalouksien jätevesien puhdistus

• Kemikaalit, ravinteet, mikrobit

• Biohiilen pinnan ominaisuuksien muokkaus

Fig. 2. Effects (mean ± SE, n = 7) of the three biochar types (BC300, BC375 and BC475)

pyrolysed at differed temperatures (300 °C, 375 °C and 475 °C) on glyphosate (left panel) and AMPA (right panel) leaching from the soil at application levels 20 and 80 g biochar/L soil.

Statistically significant differences within each biochar application level when compared to the control (no biochar addition) are marked with asterisks * (p < 0.01). Hagner et al. 2016.

www.stockholm.se/PageFiles/980309/Biokolsfolder_EN_webb.pdf

Yhteenveto

• Biohiilen laatu vaihtelee  vaikutus vaihtelee

• Bio- ja kiertotalous 1. Kompostointi

2. Viherrakentaminen 3. Puutarhat

4. Filtteritekniikat - pinnan ominaisuuksien muokkaus

• Hiilen sidonta

• Veden ja ravinteiden pidätys

• Biologisen aktiivisuuden nousu

• Kasvien kasvu

Kiitos!

Marleena.Hagner@helsinki.fi

Lähteet/lisätietoa

• Steiner, Das, Garcia, Förster, Zech, 2008. Charcoal and smoke extract stimulate the soil microbial community in a highly weathered xanthic ferrasoil. Pedobiologia 51, 359-66.

• Lehmann, Joseph, (Eds.), 2009. Biochar for environmental management: science and technology. Earthsan, London: UK; p. 416.

• Fagernäs, Kuoppala, Tiilikkala, Oasmaa, 2012. Chemical composition of birch wood slow pyrolysis products. Energ. Fuel. 26, 1275−83. Y.N.

Yang, G.Y. Sheng, M.S. Huang, Bioavailability of diuron in soil containing wheat-straw-derived char, Sci. Tot. Environ. 354 (2006) 170–178.

• Beesley, Moreno-Jiménez, Gomez-Eyles, 2010. Effects of biochar and greenwaste compost amendments on mobility, bioavailability and toxicity of inorganic and organic contaminants in a multi-element polluted soil. Environ. Pollut. 158: 2282−2287.

• Hagner, Hallman, Jauhiainen, Kemppainen, Rämö, Tiilikkala, Setälä. 2015. Birch (Betula spp.) wood biochar is a potential soil amendment to reduce glyphosate leaching in agricultural soils. J Environ Manage 164:46-52.

• Hagner, Kemppainen, Jauhiainen, Tiililikkala, Setälä. 2016. The effects of birch (Betula spp.) biochar and pyrolysis temperature on soil properties and plant growth. Soil & Tillage Research 163: 224-234 .

• Biederman & Harpole. 2013. Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis. GCB Bioenergy 5:202-214