Biohiilen monet edut ja käyttömahdollisuudet avasivat todella silmät Suomen Biohiiliyhdistyksen kansainvälisessä seminaarissa.

Suomen Biohiiliyhdistys järjesti yhteistyössä maailman suurimman biohiilijärjestön IBI:n kanssa Helsingissä ja Tampereella kolmipäiväisen seminaarin, joka keräsi paikalle lähes sata osallistujaa kautta maailman. Mukana oli lukuisia alan ammattilaisia Amerikasta, Australiasta, Aasiasta ja monista Euroopan maista.

Biohiili on pysyvä tapa sitoa hiiltä

Hiilten välillä on monia eroja, mutta myös samankaltaisuuksia. Kivihiili on oma lukunsa, johon emme tässä puutu. Useimmille tuttu hiilen muoto on tavallinen grillihiili, joka on puusta hapettomassa tilassa kuumentamalla – pyrolisoimalla – tuotettua hiiltä. Tämä puuhiili on periaatteessa samaa tavaraa kuin biohiili, ero on ennen muuta käyttötarkoituksessa. Puuhiili on tarkoitettu energiakäyttöön tuottamaan lämpöä poltettaessa, biohiiltä käytetään moniin muihin tarkoituksiin, mistä jäljempänä.

Biohiili on hyvä tapa sitoa hiili esimerkiksi maaperään, koska se on lähes ikuisesti pysyvä hiilen muoto. Se ei lahoa, maadu tai hapetu, eikä siten päästä hiilidioksidia ilmakehään. Päinvastoin: kun puut kasvaessaan sitovat hiilidioksidia ilmakehästä, voidaan puun muuhun hyötykäyttöön soveltumattomat osat – kuten oksat ja harvennustähteet – pyrolysoida hiileksi ja käyttää hyödyksi. Hiilidioksidi sitoutuu pois ilmakehästä.

Ithaka Instituten johtaja Hans-Peter Schmidt esitteli, kuinka pyrolyysihiili voi toimia pysyvänä hiilen sitojana satoja tai tuhansia vuosia.

Hiilen säilymisestä maaperässä kertoo, että arkeologisissa kaivauksissa löydetään usein jopa tuhansia vuosia vanhaa hiiltä esimerkiksi tulisijojen pohjista. Etelä- ja Väli-Amerikan intiaanit puolestaan tuottivat biohiiltä viljelymaan parantamiseen. Tätä hiiltä löytyy edelleen maaperästä intiaanien asuinpaikoilta.

Biohiili parantaa maaperän kasvuominaisuuksia

Pyrolyysissä eli kuivatislauksessa usean sadan asteen lämpötilassa puusta poistuvat haihtuvat ainesosat ja jäljelle jäävä kiinteä lopputuote on lähes puhdasta hiiltä. Näin syntynyt materiaali on erittäin huokoista ja siinä on miljoonittain muutamien tai muutamien kymmenien mikrometrien (µm) kokoisia huokosia. Yhdessä grammassa biohiiltä on satoja neliömetrejä (m²) pinta-alaa.

Biohiili voi pidättää itseensä runsaasti vettä sekä ravinteita ja muodostaa siten tasapainoisen kasvualustan kasveille. Huokoinen rakenne muodostaa erinomaisen kiinnittymisalustan maaperän mikrobeille, jotka ovat välttämättömiä kasvien hyvinvoinnille. Vaikka viime vuosikymmeninä on usein niin ajateltu ja toimittu, kasvien viljely ei ole pelkkää kemiaa – mikrobeilla on siinä keskeinen rooli.

Tamperelainen Carbofex on yksi harvoista biohiilen tuottajista Suomessa. Yhtiö toimi seminaarin Tampereen osuuden isäntänä.

Hiilen lisääminen tiiviiseen maaperään parantaa maan kuohkeutta, hengittävyyttä ja kasvien menestystä. Biohiili sopii erityisen hyvin käytettäväksi kompostoinnissa, missä se parantaa kompostimassan hengittävyyttä, toimii kiinnittymisalustana kompostin mikrobeille ja sitoo kompostoitavista materiaaleista vapautuvia ravinteita. Näin tuotettu kompostimulta sopii erinomaisesti maanparannukseen.

Hiilen monet käyttömahdollisuudet

Termiä biohiili pyritään käyttämään ennen muuta silloin kun puhutaan kasvien kasvualustasta, joten käytän muissa käyttötarkoituksissa vain nimeä hiili.

Aktiivihiili on hiilen yksi käyttömuoto, jossa hiiltä käytetään veden tai ilman suodattamiseen. Hiili sitoo epäpuhtaudet huokoiseen rakenteeseensa ja siten puhdistaa suodatettavan ilman tai veden. Aktiivihiilessä huokoista pinta-alaa on yli 500 m² grammassa, mikä vastaa kahden tenniskentän pinta-alaa. Aktiivihiiltä käytetään myös lääkehiilenä esimerkiksi myrkytysten tai ripulin hoidossa.

Tällä hetkellä jopa 90 prosenttia (bio)hiilestä käytetään Euroopassa karjataloudessa – sekä rehun täydentäjänä että lietteen käsittelyssä. Hiili parantaa rehun maittavuutta, vähentää allergioita ja ripulia sekä kaikkiaan tekee eläimistä parempikuntoisia ja rauhallisempia.

Biohiilen ominaisuuksia voidaan säätää laajasti raaka-aineen, pyrolyysilämpötilan ja muiden tekijöiden avulla. Hiilen palakoko vaikuttaa myös sen käyttöominaisuuksiin.

Hiilen kaksi tärkeää ominaisuutta ovat sen erittäin vähäinen lämmönjohtavuus ja kyky sitoa vettä jopa kuusi kertaa painonsa verran. Nämä ominaisuudet tekevät hiilestä juuri oikean materiaalin rakennusten eristämiseen ja oikean kosteustasapainon ylläpitoon. Hiiltä voidaan sekoittaa saven kanssa jopa 50/50-suhteessa ja korvata hiekka kalkki- ja sementtilaasteissa. Tämä muodostaa sisäseinien rappauslaastin, joka on eristävää ja hengittävää.

Korvataan kivihiiltä terästeollisuudessa

Terästehtaassa rautamalmin sisältämä rautaoksidi pelkistetään hiilen avulla metalliseksi raudaksi. SSAB:n Raahessa sijaitsevassa terästehtaassa on testattu fossiilisen injektiohiilen korvaamista puupohjaisella hiilellä.

SSAB tuo Raahen tehtaalle vuodessa noin 1,5 miljoonaa tonnia kivihiiltä, josta 300 000 tonnia kuluu injektiohiilenä. Parin viime vuoden aikana tehtyjen testien perusteella ainakin 10 prosentin osuus injektiohiilestä on mahdollista korvata puupohjaisella hiilellä. Tämä tarkoittaisi 100 000 tonnia vähemmän hiilidioksidipäästöjä vuodessa.

Määrä voisi mahdollisesti olla tätäkin suurempi, jopa 20 prosenttia, osoittavat SSAB:n laboratoriokokeet. Käytännön testejä ei ole kuitenkaan tehty, koska puupohjaisen hiilen saatavuus ei anna tähän mahdollisuutta. Jo 10 prosentin osuus tarkoittaisi 35 000 hiilitonnin käyttöä vuodessa, mikä ylittää moninkertaisesti Suomen biohiilen tuotantokapasiteetin.

SSAB:n osalta puupohjainen hiili toki olisi tilapäisratkaisu, koska tehdas aikoo luoda kokonaan uuden valmistustekniikan ja korvata hiilen käytön 2040-luvulla vedyllä.

Käyttämätön aarre – puutisleet

Edellä kerrotut hiilen käyttömahdollisuudet ovat vain pieni osa siitä runsaudensarvesta, mikä tuli seminaarissa esille. Puun pyrolyysi on eksoterminen reaktio, eli siinä syntyy energiaa enemmän kuin reaktion ylläpito vaatii. Karkeasti voidaan sanoa, että kolmannes pyrolysoitavasta biomassasta muuttuu hiileksi, kolmannes kaasuiksi – lähinnä häkä, vety ja metaani, sekä kolmannes kondensoituviksi tisleiksi.

Suomi eli lähes 300 vuoden ajan puutisleiden varassa, kun tervakauppa 1600-luvulta alkaen muodosti tuottoisan elinkeinon ja maamme vientikaupan selkärangan.

Tislauksessa syntyvät tiivistyvät pyrolyysinesteet ovat monessa suhteessa keskeisessä asemassa. Nesteet voidaan jakaa karkeasti kolmeen ryhmään: kevyet öljymäiset nesteet, vesiliukoiset hapot (wood vinegar) sekä raskaat pitkäketjuisista molekyyleistä muodostuvat fenolit, kuten terva.

Euroopassa puutisleille ei tänään ole juuri lainkaan markkinoita, koska puisia laivoja ei juuri rakenneta, eikä tervaa tarvita. Muiden käyttötarkoitusten osalta EU:n kemikaalilainsäädäntö asettuu ongelmaksi. Puutisleet muodostuvat useista sadoista eri kemikaaleista ja lainsäädäntö edellyttäisi selvityksen niistä jokaisesta erikseen.

Synteettinen kemianteollisuus luonnollisesti kantaa oman kortensa kekoon ja puolustaa asemiaan biologisesti tuotettuja kemikaaleja vastaan.

Lääkkeitä ja torjunta-aineita

REACH on Euroopan unionin asetus, jonka avulla pyritään suojelemaan ihmisten terveyttä ja ympäristöä paremmin kemikaalien aiheuttamilta riskeiltä sekä parantamaan EU:n kemikaaliteollisuuden kilpailukykyä. Aasiassa lainsäädännön tilanne on aivan toinen kuin Euroopassa ja siellä puutisleiden kauppa on nopeasti kasvavaa liiketoimintaa.

Turvallisuus on luonnollisesti keskeinen asia, mutta liian pitkälle tai jäykästi sovellettuna sillä on omat negatiiviset vaikutuksensa.

Pyrolyysin keskitisleet eli wood vinegar -kemikaalit soveltuvat monelta osin esimerkiksi biohajoavina kasvinsuojeluaineina käytettäviksi. Niiden avulla kehittyvien maiden maanviljelijät voivat jopa itse valmistaa torjunta-aineita, jotka turvaavat satoja tuhohyönteisiltä ja kasvitaudeilta. ”Sivutuotteena” syntyy biohiiltä, jonka avulla helpotetaan kasvien veden ja ravinteiden saantia.

Luken emeritusprofessori Kari Tiilikkala kertoi esityksessään pyrolyysinesteiden moninaisista käyttömahdollisuuksista. Google-haku antaa loppumattoman määrän tuloksia.

Öljymäiset tislaustuotteet ovat kautta historian muodostaneet perustan monille lääkeaineille ja kosmetiikalle. Sovellukset, käyttöturvallisuus ja vaikuttavuus edellyttävät jatkuvaa ja perusteellista tutkimusta, mutta myös mahdollisuudet ovat suuret.

Tervan käyttö puisten kattomateriaalien käsittelyssä sain viime vuonna REACH-hyväksynnän. Siitä ei kuitenkaan saa puhua lahonestoaineena, vaan mekaanisena suoja-aineena.

Vaikkapa kuvahaku ”Wood vinegar for sale” palauttaa Googlessa tuhansia sivustoja ja tuotteita. Kokeile.

Metsien tuotto kannattavaan käyttöön

Suomessa halutaan tuottaa sellua, koska sille on kova kysyntä maailmalla. Samalla se kuitenkin on suunnilleen vähiten jalostettua puuta ja hinta on sen mukainen, vaikka ennätyksiä onkin hätyytelty. Aasian kasvava kysyntä pehmopaperille pitää kysynnän korkealla. Puu pitäisi jalostaa korkeammalle.

Selluteollisuus käyttää Suomessa noin 35 miljoonaa kiintokuutiometriä (k-m³) puuta vuodessa. Vientituloja tästä kertyy 2,5-3 miljardia euroa. Energian tuotantoon kuluu noin 20 milj k-m³. Suomen muutama biohiilen tuotantolaitos kuluttaa muutamia tuhansia kiintokuutiometrejä puuta vuodessa.

Biohiili on kallista. Korkea hinta johtuu pienistä tuotantomääristä ja tarjontaa suuremmasta kysynnästä. Osa raaka-aineesta jää myös hyödyntämättä, koska kondensoituville tisleille ei juuri ole markkinoita ja kaasuja hyödynnetään energiaksi vain osittain ja pienessä mittakaavassa. Maailmalla on kaukolämpölaitoksia, jotka tuottavat energian rinnalla biohiiltä. Hiilellä on paitsi arvo sinänsä, myös kehittyvä markkina hiilen sidonnassa ilmakehästä (carbon sink). Nämä ja tisleiden markkina yhdessä saattaisi muodostaa hyvinkin kannattavan kokonaisuuden, jossa puuraaka-aine hyödynnetään kattavasti ja jalostetaan mahdollisimman pitkälle.

Jouko Lampila | Otsikkokuva: Lähes sata biohiilialan ammattilaista ympäri maailmaa kokoontui kolmipäiväiseen seminaariin.