Biohiilen pitkäaikaisvaikutukset puuston kasvuun ja hiilen sidontaan
Researcher
Ronja Rounas MSc, väitöskirjatutkija, Helsingin yliopisto
Ohjaajat:
Marjo Palviainen, Metsänhoitotieteen apulaisprofessori, Helsingin yliopisto
Annamari Laurén, Suometsätieteen professori, Helsingin yliopisto
Työryhmä:
Marjo Palviainen (Helsingin yliopisto), Annamari Laurén (Helsingin yliopisto), Jukka Pumpanen (Itä-Suomen yliopisto) ja Michael Gundale (Swedish University of Agricultural Sciences)
Biohiilen pitkäaikaisvaikutukset puuston kasvuun ja hiilen sidontaan
Pyrolyysissä orgaanista ainetta kuumennetaan korkeissa lämpötiloissa vähän happea sisältävissä olosuhteissa, jolloin muodostuu lämpöenergiaa, biokaasua, bioöljyä ja biohiiltä. Biohiiltä voidaan käyttää maanparannusaineena, pitkäaikaisena hiilen varastointikeinona ja adsorbenttina, joka sitoo ravinteita valumavesistä. Suomeen perustettiin ensimmäinen biohiilikenttäkoe vuonna 2015 Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön rahoituksella. Biohiili lisäsi puuston läpimitan kasvua 25% ensimmäisten kolmen vuoden aikana. Biohiilen pitkäaikaisvaikutuksia puuston kasvuun ja metsien hiiliensidontakykyyn ei kuitenkaan vielä tunneta.
Tavoitteenamme on tutkia biohiilen vaikutusta puuston kasvuun pitkällä aikavälillä. Hyödynnämme Suomessa ja Ruotsissa olevia kenttäkokeita, joissa biohiilen lisäyksestä on kulunut 10-15 vuotta. Koeasetelmamme tuottaa tietoa kasvureaktioista eri ikäisissä männiköissä käytettäessä erilaisia biohiiliä, biohiilimääriä ja pyrolyysilämpötiloja sekä lisättäessä biohiiltä joko maan pinnalle tai sekoitettaessa metsämaahan. Puista otetaan kasvukairalla lustonäytteet, joista voidaan määrittää vuotuinen läpimitan kasvu eri käsittelyissä.
Biohiili pystyy sitomaan typpeä valumavesistä avohakkuun jälkeen. Tutkimme lisääkö metsätalouden vesienpuhdistuksessa käytetty ravinteilla kyllästynyt biohiili taimikon kasvua. Biohiili parantaa maan vedenpidätyskykyä ja tutkimme myös lisääkö biohiili karkeajakoisilla mailla kuusen taimien kasvua ja elossaoloa.
Hankkeemme tuottaa tietoa biohiilen mahdollisuuksista puuntuotannon lisääjänä, ilmastonmuutoksen hillinnässä, ravinteiden kierrätyksessä ja metsien resilienssin lisääjänä. Biohiili voi olla tehokas ja nopea keino lisätä puuston kasvua ja hiilen sidontaa, eikä biohiilen tuotannosta ei synny kasvihuonekaasupäästöjä toisin kuin typpilannoitteiden valmistuksesta. Toisin kuin tavallisessa biomassan poltossa, pyrolyysissä vain osa hiilestä vapautuu poltossa ilmakehään ja merkittävä osa hiilestä jää biohiileen, joka säilyy maaperässä satoja tai jopa tuhansia vuosia. Biohiili on potentiaalinen ilmastonmuutoksen hillintäkeino, sillä se lisää hiilivarastoja sekä maaperässä että puustossa. Tulosten perusteella voidaan tehdä tarkempia laskelmia biohiilen ilmastonmuutoksen hillintäpotentiaalista, puuston lisäkasvusta, kasvureaktioiden kestosta ja metsien hiilensidonnasta. Tulosten perusteella voidaan myös tarkemmin arvioida biohiilimäärän, pyrolyysilämpötilan ja biohiilen levitystavan vaikutusta puuntuotantoon ja hiilen sidontaan. Tuloksia voidaan hyödyntää myös hiilikaupassa. Tulevaisuudessa kuivuusriskit ovat merkittävä metsän kasvua uhkaava tekijä erityisesti kuusikoissa. Tulostemme perusteella voidaan arvioida, onko kuivuusriskiä mahdollista vähentää metsänuudistamisen yhteydessä lisäämällä maahan biohiiltä.