Puutuhka-kompostilannoitteen valmistuksen ja käytön ympäristövaikutukset metsälannoituksessa

Abstract

Orgaanisista sivuvirroista valmistettujen kierrätyslannoitteiden kehittämisellä pyritään pienentämään maa- ja metsätalouden ympäristövaikutuksia ja neitseellisten ravinteiden käyttöä sekä edistämään ravinteiden kierrätystä. Lisäksi jäteperäisistä tai kierrätetyistä raaka-aineista valmistettujen lannoitteiden valmistuksen ympäristövaikutusten oletetaan olevan pienempiä kuin neitseellisistä ravinteista valmistetuilla väkilannoitteilla. Orgaanisten sivuvirtamassojen hyödyntämisen haasteena on usein niiden lannoituksiin suoraan sopimaton olomuoto kuten suuri vesipitoisuus, haitta-aineet ja vaihtelevat tai pienet ravinnepitoisuudet, jotka vaikuttavat mm. niiden kuljetus- ja levitysmääriin ja -kalustoihin. Rakiky -hankkeen tavoitteena oli tarkastella paikallisia (Lahden seutu) sivuvirtoja hyödyntävien puutuhkapohjaisten metsälannoitukseen soveltuvien kierrätyslannoitevalmisteiden elinkaarisia ilmastovaikutuksia kasvihuonekaasupäästöillä mitattuina. Sen lisäksi tarkasteltiin rehevöittäviä vaikutuksia käytön osalta. Päästöt laskettiin sisältäen sekä valmistuksen että käytön (lannoitteiden kuljetus, levitys sekä typen ja hiilen kaasumainen haihdunta ja huuhtouma) päästöt typpi- tai fosforikiloa kohden riippuen siitä, nähtiinkö lannoitteen toimivan typpilannoitteena kangasmaiden metsissä vai fosforilannoitteena turvemaiden metsissä. Tavoitteena oli tunnistaa ympäristönäkökulmasta kestävimmät tuotteet sekä löytää päästöjen osalta kriittisiä prosessivaiheita. Tarkasteluun valittiin erilaisia lannoitevalmisteita, joiden pohjana oli Aalto-yliopiston toteuttamissa rakeistuskokeissa tehdyt eri prosessointivaihtoehdot. Lannoitevalmisteen lähtömateriaalina oli puutuhka, johon haettiin ravinnelisäystä kompostista ja ureasta. Lähtömateriaalien valinnassa minimoitiin niiden kuljetusmatkoja lannoitetehtaalle. Puutuhkan ja kompostin seoksesta valmistetun lannoitteen ympäristövaikutuksia tarkasteltiin kolmen eri prosessointivaihtoehdon kautta. Tutkitut viisi lannoitevalmistetta olivat: Putretti®, tuhka+lämpökäsitelty komposti typpilisällä (urea) ja ilman sekä tuhka+poltettu komposti typpilisällä (urea) ja ilman. Ensimmäisessä, Putretiksi® nimetyssä vaihtoehdossa sekoitettiin käsittelemätön komposti puutuhkaan. Toisessa vaihtoehdossa komposti lämpökäsiteltiin 500 °C:ssä ennen sekoittamista tuhkaan, jolloin suurin osa orgaanisista haitta-aineista saatiin tuhottua. Kolmannessa vaihtoehdossa komposti poltettiin 850 °C ennen sekoittamista tuhkaan. Tässä lämpötilassa tuhoutuivat kaikki orgaaniset haitta-aineet ja mikromuovit. Tarkasteltaessa aluksi vain valmistuksen päästöjä, Putretti®-lannoitteen ilmastovaikutukset olivat huomattavasti pienemmät typpikiloa kohden kuin väkilannoitteella tai vaihtoehtoisilla kierrätyslannoitteiden prosessointimenetelmillä. Lämpökäsitellyn kompostin ilmastovaikutus oli samaa kokoluokkaa kuin väkilannoitteella, mutta puutteellisten mittaustulosten vuoksi tulos ei ole täysin vertailukelpoinen. Poltetun kompostilannoitteen ilmastovaikutus oli huomattavasti suurempi kuin väkilannoitteen. Metsäkäytön osalta kaikkien lannoitteiden osalta kuljetusten ja levitysten hiilidioksidipäästöt (CO2) olivat merkittävästi pienemmät kuin lannoitteiden käytön N2O -päästöt. Puutuhkapohjaisten kierrätyslannoitteiden ilmastovaikutukset kangasmaalla typpikiloa kohden olivat hieman suuremmat kuin väkilannoitteen. Tämä johtuu siitä, että väkilannoitteiden dityppioksidi- (N2O) päästökertoimet (IPCC 2006) ovat hieman pienemmät kuin tarkasteltujen kierrätyslannoitteiden. Tämän lisäksi väkilannoitteiden suuremmat typpipitoisuudet vähensivät kuljetusten ja levitysten tarvetta ja päästöjä pienempipitoisempiin kierrätyslannoitteisiin verrattuna. Putretti® lannoituksen metsäkäytön päästöt olivat suurimmat typpikiloa kohden, vaikka Putretin® typen levityksen määrä oli vain 170 kg/ha ja pienempi kuin muilla lannoitteilla (200–250 kg/ha). Jos typen levitysmäärä nostettaisiin samalle tasolle väkilannoitteen kanssa, jouduttaisiin Putrettia® kuljettamaan ja levittämään vielä enemmän hehtaarikohtaisesti ja polttoainekulutusten päästö kasvattaa Putretti® lannoitukseen metsäkäytön päästöjä entisestään. Käytön osalta tarkasteltiin myös rehevöittäviä vaikutuksia. Lannoitteiden rehevöittävien vaikutusten välillä ei ollut huomattavia eroja. Kangasmaalla ei katsottu muodostuvan fosforihuuhtoumia ja typpihuuhtoumat olivat kaikilla lannoitteilla yhtä suuret levitettyä typpikiloa kohden. Rehevöittäviin vaikutuksiin muodostui pieniä eroja vain polttoainekulutusten rehevöittävistä laskeumista johtuen ja riippuen siitä, tapahtuiko levitys helikopterilla vai metsätraktorilla. Käytön osalta kierrätyslannoitteiden ilmastovaikutukset turvemaiden metsässä fosforikiloa kohden olivat suuremmat kuin väkilannoitteen. Fosforilannoitukseen sopivat kierrätyslannoitteet (Putretti® ja tuhka+lämpökäsitelty kompostilannoite ilman typpilisää) sisälsivät myös typpeä, mikä muodosti merkittävät erot N2O -päästöjen välillä verrattuna typpivapaisiin lannoitteisiin (tuhka+poltettu kompostilannoite ilman typpilisää ja väkilannoite). Etenkin Putretti® -lannoitteen suuri typpipitoisuus fosforikiloa kohti nosti sen N2O -päästöt merkittäviksi verrattuna muihin lannoitteisiin turvemaiden lannoituksessa. Turvemaiden metsien kierrätyslannoitteissa pitäisi pyrkiä vähän typpeä ja runsaasti kaliumia ja fosforia sisältäviin lannoitteisiin, jolloin ylimääräiset päästöt minimoituvat. Rehevöittävät vaikutukset ovat traktorilevityksessä turvemailla selkeästi pienempiä kuin helikopterilevityksessä, sillä traktorilevityksessä huuhtoumia metsäojiin ei oletettu muodostuvan ja helikopterilevityksessä huuhtoumia ojiin on puolestaan hankala välttää. Elinkaaristen ilmastovaikutusten näkökulmasta, eli kun tarkastellaan sekä valmistusten että metsäkäytön ilmastopäästöjä yhdessä, Putretti® -lannoite on kangasmaametsien typpilannoitteena kestävin vaihtoehto. Valmistuksen ja käytön yhteenlasketut päästöt olivat Putretti® -lannoitteella typpikiloa kohti (CO2 ekv./kg N) pienemmät kuin verrokkina olleella väkilannoitteella tai typpilisällä täydennetyllä tuhka+lämpökäsitellyllä ja tuhka+poltetulla kompostilannoitteella. Myös Putretti® lannoituksen hehtaarikohtainen päästö (CO2 ekv./ha) on pienempi ja vaikka sen laskennassa käytetty pienempi typen levitysmäärä (170 kg/ha) nostettaisiinkin samalle tasolle väkilannoitteen kanssa (200–250 kg/ha), jää hehtaarikohtainen päästö Putretti® -lannoituksessa pienemmäksi.