Biohiilestä ratkaisu lisähakkuiden ilmastovaikutuksiin

Suunnitelmat teollisen puunkäytön lisäämiseksi ovat kohdanneet vastustusta raakapuun hankinnasta seuraavan metsien hiilinielun pienenemisen vuoksi. Lisähakkuiden tuottamista sivuvirroista on kuitenkin mahdollista valmistaa VTT:n kehittämällä menetelmällä riittävästi biohiiltä, jonka hyödyntämisellä sen uusissa käyttökohteissa voidaan korvata hakkuista aiheutuva hiilivajaus.

Suomen kansallisessa metsästrategiassa suunnitellaan hakkuiden lisäämistä 15 miljoonalla kuutiometrillä vuodessa. Vuonna 2017 Suomessa metsäteollisuuden käyttöön hakattiin raakapuuta noin 62 miljoonaa kuutiometriä, mikä on edellisvuosien tapaan huippulukema. Strategian mukaan hakkuumäärät voivat tulevaisuudessa nousta 80 miljoonaan kuutioon samalla kun hakkuutähteiden käyttöä lisättäisiin vastaavasti. Arvio perustuu Luonnonvarakeskuksen asiantuntijoiden lausuntoihin Suomen metsien kokonaiskasvusta ja kestävyydestä. Mikäli kaikki elinkeinoelämän taholta esitetyt suunnitelmat toteutettaisiin, raakapuun lisähakkuiden määrä voisi olla vieläkin suurempi.

Sekä metsästrategian tavoitetta että esitettyjä puunkäytön lisäämissuunnitelmia on julkisuudessa arvosteltu voimakkaasti niiden aiheuttaman metsien kasvuun perustuvan hiilinielun pienenemisen vuoksi.

Sivuvirrat puuhiileksi

Puunkäytön yhteydessä väistämättömästi syntyvistä sivuvirroista - kuoresta, purusta ja metsätähteistä - voidaan kuitenkin valmistaa VTT:n kehittämällä pyrolyysitekniikalla biohiiltä, jonka määrällä hakkuiden lisääntymisen aiheuttama vuotuisen hiilensidonnan menetys voidaan täysin korvata. Ratkaisu ei vaikuta puutuotteiden valmistukseen, vaan tukee niiden valmistusta ja maamme muun prosessiteollisuuden toimintaa.

Yksi kuutiometri puuta sitoo kasvaessaan noin 900 - 1000 kg ilman hiilidioksidia. Miljoona kuutiometriä lisähakkuita vastaa siten yhtä miljoonaa tonnia ilmasta sidottua hiilidioksidia. Kun puusto Suomessa kasvaa noin 4,4 % vuodessa, niin edellä mainittu 15 miljoonan kuutiometrin hakkuita vastaava metsäala menettää kasvua noin 0,66 miljoonaa kuutiometriä vuodessa ja siten hiilinielun vähenemä on vastaavasti 0,66 miljoonaa tonnia hiilidioksidia. Tämä luku vastaa noin 180 000 tonnia hiiltä vuodessa. 

Hakatusta raakapuusta saadaan kuitenkin sivuvirtoina runsaasti kuorta, sahanpurua ja sahahaketta, josta osa käytetään tuotantolaitosten omaan energiantuotantoon. Merkittävä osa voitaisiin hyödyntää muina tuotteina. Jäljelle jäävä osuus 15 miljoonasta kuutiometristä raakapuuta voi yltää noin 1,7 miljoonaan kuutiometriin vuodessa. Tästä määrästä voidaan tuottaa VTT:n pyrolyysitekniikalla 215 000 tonnia biohiiltä, mikä vuositasolla riittäisi kompensoimaan vastaavan kasvun vähenemisen metsissämme.

Biohiili on hyödynnettävä niin, että se toimii hiilinieluna vuosittaista metsänkasvua vastaavasti.

Biohiilelle on useita käyttökohteita

Biohiiltä voidaan käyttää kasvun edistäjänä maaperässä sekä maataloudessa että kaupunkien viheralueilla. Sillä voidaan myös korvata fossiilista hiiltä teollisuuden prosesseissa, jolloin sen tehtävä hiilinieluna säilyy. Esimerkiksi teräksen valmistuksessa tarvitaan Suomessa lähes 1,5 miljoonaa tonnia fossiilista pelkistyshiiltä vuodessa. Pelkistimen korvaaminen biohiilellä rinnastuu ilmakehän kannalta hiilinieluihin, sillä fossiilisen hiilidioksidin päästö pienenee tällöin vastaavasti. Biohiilelle on edelleen mahdollista kehittää myös uusia käyttökohteita esimerkiksi vedenpuhdistuksessa. 

Kaupunkiympäristöissä ja moottoriteiden varsilla biohiiltä voidaan hyödyntää suojapenkereissä ja maanrakennuksessa. Suomessa tutkitaan parhaillaan, miten biohiilen avulla voidaan suodattaa mikromuovihiukkasia yhdyskuntien valumavesistä ja samalla pidättää sen pysymistä maaperässä.

”Hiiltopyrolyysi sellaisenaan on koeteltua tekniikkaa, jonka käyttöönotto ei aseta suuria teknologisia haasteita. Parhaiten se olisi toteutettavissa integroituna yksikkönä siten, että pyrolyysin yhteydessä syntyvien polttokaasujen ylimääräenergia voidaan samalla hyödyntää joko prosessi- tai kaukolämpönä”, sanoo tutkimuksesta VTT:llä vastannut tutkimusprofessori Pertti Koukkari.

”Markkinat ovat toistaiseksi rajalliset monista potentiaalisista käyttökohteista huolimatta, joten sovellusten kehittämiseen tulisi kohdistaa uutta tutkimusta. Muun muassa terästehtaissa on jo mittava tarve biohiilelle, mutta sen käytön kannattavuus riippuu sekä päästökaupan hiilidioksidille määräämästä hinnasta että raaka-ainekustannuksista, jotka lasketaan nykyisin suoran polttoarvon mukaan. Hiilinieluvaikutus toteutuu kuitenkin vain, mikäli sivuvirtojen käyttö biohiilenä saadaan kannattavaksi sellaisissa teollisuuskohteissa, joissa muuta vaihtoehtoa fossiilisen hiilen käytölle ei ole tarjolla”, jatkaa Koukkari.

VTT on tutkinut maa- ja metsätalousministeriön (MMM) rahoittamissa ja yhdessä Oulun yliopiston kanssa MMM:n ja Tekesin (nyk. Business Finland) rahoittamissa hankkeisssa metsäteollisuuden sivuvirtojen soveltuvuutta eri käyttökohteisiin. Edellä mainitut luvut perustuvat näissä tutkimuksissa vuosina 2016 - 2018 tehtyihin selvityksiin.

Biohiilen käytöllä korvataan fossiilista hiiliraaka-ainetta metallien tuotannossa ja siten turvataan muun muassa terästeollisuutemme kilpailukykyä hiilidioksidipäästöjen aiheuttamien kustannusten kasvaessa.