RAKEISTETUN PUUTUHKAN METSÄÄNPALAUTUKSEN LOGISTIIKKA Kari Väätäinen, Lauri Sikanen ja Antti Asikainen

Transkriptio

1 RAKEISTETUN PUUTUHKAN METSÄÄNPALAUTUKSEN LOGISTIIKKA Kari Väätäinen, Lauri Sikanen ja Antti Asikainen Joensuun yliopisto Metsätieteellinen tiedekunta Tiedonantoja

2 Tiedonantoja 116 Julkaisija Päätoimittaja Vaihto Myynti RAKEISTETUN PUUTUHKAN METSÄÄNPALAUTUKSEN LOGISTIIKKA Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta Hannu Mannerkoski Joensuun yliopiston kirjasto/vaihdot PL 107, JOENSUU puh , fax Joensuun yliopiston kirjasto/julkaisujen myynti PL 107, JOENSUU puh , fax Research Notes 116 Publisher Series Editor Exchanges Sales LOGISTICS OF RETURNING GRANULATED WOOD ASH BACK TO THE FOREST University of Joensuu, Faculty of Forestry Hannu Mannerkoski Joensuu University Library/Exchanges P.O.Box 107, FIN JOENSUU, FINLAND tel , fax Joensuu University Library/Sales of publications P.O.Box 107, FIN JOENSUU, FINLAND tel , fax ISSN ISBN Joensuun yliopistopaino 2000

3 ALKUSANAT Tämä kirja on Harvennushakkuun ja rakeistetun tuhkan levityksen integrointi ja logistiikka hankkeen loppuraportti. Hanke oli osa sekä Tekesin Harvennuspuun tuotelähtöinen jalostusketju (HARJU) ohjelmaa että meneillään olevaa Harvennetaan suometsät tulevaisuuden tukkipuustot hanketta, jonka koordinaattorina toimii Pohjois-Karjalan metsäkeskus. Tuhkahanke alkoi vuoden 1999 alussa ja päättyi huhtikuussa vuonna Hankkeen rahoittajina toimivat Tekes, Stora Enso Oyj ja Joensuun yliopiston metsätieteellinen tiedekunta, joka vastasi myös tutkimuksen kulusta ja raportoinnista. Projektin edetessä tutkimustuloksia on esitetty sekä kansallisella ja kansainvälisellä foorumilla. Päätuloksia on julkaistu muun muassa sekä HARJU ohjelman loppuraportissa ja -seminaarissa että IUFRO XXI 2000 kongressijulkaisuissa (Artikkeli: Logistics of Ash Recycling in Boreal Conditions). Hankkeen tuloksista laadittiin myös englanninkielinen posteri, joka esitettiin IUFRO:n maailmankongressissa Malesiassa. Kongressimatkaa tukivat Suomen Metsätieteellinen Seura ja Suomen Metsäsäätiö. Projektin tärkeänä yhteistyökumppanina toimi Stora Enso Oyj, joka tarjosi kenttätutkimuksiin tarvittavat levityskohteet sekä antoi tietämystä metsätietojärjestelmän käytöstä. Yhteistyötä tehtiin ansiokkaasti raetuhkan kuljetus- ja levitysurakoitsijoiden kanssa aika- ja seurantatutkimuksissa. Metsätietojärjestelmien arvioinnin edellytyksenä oli Stora Enson Pohjois-Karjalan metsäosaston, Pohjois-Karjalan metsäkeskuksen ja Metsähallituksen Ilomantsin toimiston tarjoamat ATK -laitteiden käyttöympäristöt sekä asiantuntijoiden antama tietous ja opastus. Tutkimuksellisella puolella projektin kulkua vauhdittivat metsäylioppilaat Heikki Ovaskainen, Jouni Kainulainen ja Jarno Hämäläinen sekä espanjalainen vaihtoopiskelija Josep Maria Tusell i Armengol, joka laati loppututkielman rakeistetun tuhkanlevityksen logistiikasta. Kiitokset kaikille projektin kulkuun myötävaikuttaneille henkilöille! Joensuussa 3. marraskuuta 2000 Kari Väätäinen Lauri Sikanen Antti Asikainen

4 TIIVISTELMÄ Väätäinen, K., Sikanen, L. ja Asikainen, A Rakeistetun puutuhkan metsäänpalautuksen logistiikka. Joensuun yliopiston metsätieteellisen tiedekunnan tiedonantoja s. Erityisesti sellun tuotannossa syntyy suuria määriä puujätettä, jota poltetaan tehtaiden voimalaitoksissa. Voimalaitoksista kertyvän puutuhkan hyötykäyttöön metsänlannoitteeksi on ollut kiinnostusta jo useamman vuosikymmenen ajan. Aiemmin tuhkan hyötykäyttöä lannoitteena ovat vähentäneet sen huono käsiteltävyys ja tuhkanlevityksen logistiikan tehottomuus. Ratkaisuksi on kehitetty tuhkan rakeistaminen, jonka avulla tuhka saadaan käsittelyn, kuljetuksen, levityksen ja maaperään liukenemisen kannalta sopivaan muotoon. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää rakeistetun tuhkan metsäänpalautuksen logistiset vaiheet ja löytää siten kustannustehokas menetelmä rakeistetun tuhkan palautuksessa aina rakeistamolta metsään. Tavoitteena oli myös kartoittaa ja analysoida eri organisaatioiden metsätietojärjestelmiä potentiaalisten tuhkanlevityskohteiden tunnistamisessa. Tutkimus kohdistui Uimaharjun Enotuhka Oy:ssä tuotetun raetuhkan metsäänpalautukseen Stora Enson mäntyvaltaisille turv le Pohjois-Karjalassa. Tulosten perusteella kustannustehokkain menetelmä raetuhkan metsäänpalautuksessa koostuu raetuhkan tuotantoon ja levityksiin sopeutetusta katetusta tehdasvarastosta, raetuhkan kaukokuljetuksesta maansiirtokuljetukseen soveltuvalla ajoneuvoyhdistelmällä, raetuhkan lyhytaikaisessa metsävarastoinnissa lähellä levityskohteita ja raetuhkan levityksestä metsäkohteille metsätraktorialustaisella levitin yhdistelmällä. Metsätraktorilevitykseen nähden helikopterilevitys osoittautui yli kaksi kertaa tuottavammaksi, mutta noin viisi kertaa kalliimmaksi menetelmäksi. Tuhkanlevityskohteita kyettiin paikantamaan tehokkaasti tutkimuksessa mukana olleiden Stora Enson, Metsäkeskuksen ja Metsähallituksen metsätietojärjestelmillä. Raetuhkan metsäänpalautuksen logistisia kustannuksia on edelleen mahdollista vähentää, jos levityskohteiden paikantamisessa keskitytään edullisten kohteiden kartoitukseen metsätietojärjestelmillä, suositaan maalevitystä ja kehitetään sekä rakeiden valmistusta että koko tehdaslogistiikkaa. Avainsanat: puutuhka, rakeistaminen, logistiikka, simulointi, metsälannoitus Kirjoittajien yhteystiedot saa osoitteesta: Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta, PL 111, Joensuu, puh

5 Sisällys 5 1. JOHDANTO Tausta Lähtökohta ja tavoitteet KATSAUS TUHKAN KÄSITTELY- JA LEVITYSTEKNOLOGIAAN Tuhkan tuotanto ja hyödyntäminen Irtotuhkan käsittely ja levitys Irtotuhkan jatkojalostaminen ja levitysmenetelmät TUHKAN VAIKUTUKSISTA METSÄEKOSYSTEEMISSÄ Tuhkan ravinteet Puuston kasvu ja lannoitusvaikutus Ympäristövaikutukset AINEISTO JA MENETELMÄT Tuhkanpalautusketjujen logistiikka ja kustannukset Tuhkanpalautusketjuvaihtoehtojen ja koneiden kuvaus Simulointi Metsätietojärjestelmien arviointi Metsätietojärjestelmien kuvaus TULOKSET Tuhkanpalautusketjun koneiden kustannus- ja ajanmenekkirakenne Kuljetus ja levitysetäisyyksien vaikutus tuottavuuksiin ja kustannuksiin Tuhkanpalautusmenetelmien kustannustarkastelut Tuhkanpalautusketjujen simulointi Tehdasvaraston koko Tuhkanpalautusketjun toimivuus eri levitystavoitevaihtoehdoilla Rakeistamon muutosten vaikutukset Yhdistelmäajoneuvon toiminnan muutosten vaikutus tuhkanpalautusketjuun Metsätietojärjestelmät lannoituskohteiden paikantamisessa Järjestelmien vertailu levityskohteiden paikannuksessa Suoritetut koehaut ja tulokset... 66

6 6 Väätäinen ym. 6. TULOSTEN TARKASTELU JA JOHTOPÄÄTÖKSET Tulosten luotettavuuden arviointi ja riskit johtopäätöksissä Päätelmät Kohdealueet jatkotutkimuksille Näkökulmat Raaka-aineen tuottajan näkökulma Metsäosaston näkökulma Rakeistamoyrittäjän ja urakoitsijoiden näkökulma Metsänomistajanäkökulma Valtiovallan ja ympäristötahojen näkökulma TUHKAN PALAUTUKSEN SUUNNITTELU UUSILLE KOHDEALUEILLE KIRJALLISUUS LIITTEET... 95

7 Johdanto 7 1. JOHDANTO 1.1 Tausta Suomessa syntyy vuosittain runsaasti teollisuuden ja energialaitosten tuottamaa puutuhkaa. Vuonna 1996 pelkästään kemiallisessa metsäteollisuudessa syntyi tuhkaa noin tonnia, josta noin tonnia oli puuperäistä (Anttila ja Korpilahti 1998). Suurin osa tuotetusta puutuhkasta läjitetään tehtaiden ja lämpövoimaloiden omiin läjitysvarastoihin tai kuljetetaan julkisille kaatopaikoille. Tällä hetkellä sellu- ja paperitehtaissa energiantuotannossa syntyvästä tuhkasta noin 30 % hyödynnetään muun muassa lannoitteeksi ja maanrakennusaineeksi (Metsäteollisuus 2000). Kun kaatopaikkakäsittelyn kustannukset ovat nousseet, vaihtoehtoisten puutuhkan hyödyntämiskeinojen selvittäminen on tullut entistäkin ajankohtaisemmaksi. Myös vuonna 1996 säädetyllä jäteverolailla on pyritty vaikuttamaan siihen, että jätteiden hyödyntäminen lisääntyy ja kaatopaikalle sijoittaminen vähenee (Suomen eduskunta 2000). Vaikka myös metsäteollisuuden lentotuhkalle on ollut ehdolla jätevero, se ei ole tullut kuitenkaan voimaan. Vuonna 1999 alussa astui voimaan laki jäteverolain muuttamisesta, jossa määritettiin jäteverottomaksi muun muassa voimalaitosten lentotuhka, jos se on eroteltu muista jätteistä (FINLEX 2000). Kaatopaikoilla tuhkan varastoiminen suurina määrinä saattaa kuitenkin muodostua ympäristöongelmaksi ajan mittaa tuhkasta liukenevien ainesten kulkeutuessa pinta- tai pohjavesiin (Bramryd 1982, Wahlström ja Pohjola 1987). Puutuhkan kierrätyksellä eri tarkoituksiin voidaan siten osaltaan helpottaa kaikenaikaa pahenevaa jäteongelmaa. Puuntuhkan kasvua parantava vaikutus on tunnettu jo kauan sekä kaskiviljelyn että pysyvien viljelysten yhteydessä (Saloheimo 1933, 1947). Tuhkan suotuisa vaikutus myös metsän kasvuun näkyy metsittyneillä kaskimailla. Tuhka sisältää ravinteita, joiden palauttaminen (kierrätys) metsään on sekä metsänkasvatuksellisesti että ekologisesti perusteltua. Puutuhkan käyttöä metsänlannoituksessa on tutkittu paljon ja tulosten perusteella erityisesti turv la, joiden turpeessa on runsaasti orgaaniseen aineeseen sitoutunutta typpeä, on saatu aikaan pitkäaikainen ja voimakas kasvureaktio (Silfverberg ja Huikari 1985, Silfverberg 1996a). Vahvasti emäksisenä aineena (12 13 ph) tuhka vähentää maaperän happamuutta. Voimakas tuhkan kalkitusvaikutus on todettu myös kangasmetsien lannoi-

8 8 Väätäinen ym. tuskokeissa, joissa tuhkaa voidaan käyttää lähinnä maaperän happamoitumisen torjuntaan (Åbyhammar ym. 1994, Mälkönen 1996). Puutuhkalla lannoitusvaikutuksen kesto on yleensä vuotta (Paavilainen 1980, Merisaari 1981, Silfverberg ja Huikari 1985), kun taas vastaavan P- ja K- määrän sisältävän kaupallisen keinolannoitteen vaikutusajaksi on esitetty vuotta (Paavilainen 1979, Kaunisto 1992, Silfverberg ja Hartman 1999). Typpeä lukuun ottamatta tuhkassa on kaikki puun kasvamiseen tarvittavat ravintoainekset samoissa suhteissa kuin niitä sitoutuu puuston biomassaan (Mälkönen 1996, Silfverberg 1996a). Lisäksi puun tuhka on osoittautunut hyväksi terveyslannoitteeksi; lannoituksella on pystytty vähentämään tai parantamaan ravinneperäisiä kasvuhäiriöitä soilla ja pellonmetsitysalueilla (Veijalainen ym. 1984, Ferm ym. 1992). Puun palamisessa tuhkaan rikastuu myös raskasmetalleja, joista kadmiumia on pidetty haitallisimpana. Tähänastiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, ettei tuhkalannoitus ole aiheuttanut marjakasvien marjojen aineskoostumukseen raja-arvojen ylitystä. Tuhkalla lannoitettaessa olisi tiedettävä ennakkoon sen aineskoostumus, etteivät raskasmetallipitoisuudet ylittäisi ohjearvoja. Laajamittainen tuhkan palauttaminen metsiin edellyttää myös lisätiedon saantia tuhkan ympäristövaikutuksista. Suomessa suot kattavat yli kolmanneksen metsätalousmaan pinta-alasta eli lähes 9 miljoonaa hehtaaria ja siitä ojitettuja suometsiä on yli 5 miljoonaa (Tomppo 1999). Erityisesti turv la metsänhoitotyöt ja hakkuut ovat selvästi pienemmät, mitä käsittelytarve edellyttäisi. Tällä hetkellä lähes neljännes metsien kasvusta kertyy turv le, mutta niiltä hakataan vain kymmenesosa vuosittain hakattavasta puumäärästä. Hakkuiden lisäksi tarvetta on myös kunnostusojituksiin sekä lannoituksiin, jotta 50 luvulta lähtien laajoin uudistusojituksin sekä metsälannoituksin alkuun pantu turvemaiden tuottokyky säilyisi ennallaan. Turv la syntyy herkästi ravinteiden epätasapainotiloja, mitkä heikentävät puuston kasvua ja terveydentilaa. Laajojen suometsien kunnostusohjelmien myötä tarjoutunee myös runsaasti tuhkalannoitukselle soveltuvia kohteita, joissa metsänkäsittelytoimenpiteitä olisi järkevää yhdistää samanaikaisesti tapahtuviksi kokonaisuuksiksi sisältäen harvennushakkuun, metsälannoituksen ja kunnostusojituksen. Jos ennusteiden mukaisesti tulevaisuudessa sekä raakapuun teollisuuskäyttö että bioenergian käyttö voimistuu, tuhkan tuotanto samalla lisääntyy. Lisääntyvä tuhkantuotanto tulisi kierrättää metsiin ja siten helpottaa muutenkin kasvavaa jäteongelmaa. Toisaalta

9 Johdanto 9 puunkorjuun yhteydessä poistuneiden ravinteiden palauttaminen maaperään on tarpeen, jotta kasvualustan tuottokyky pysyisi pitkällä aikavälillä ennallaan. 1.2 Lähtökohta ja tavoitteet Voimalaitoksista kertyvän puutuhkan hyödyntämiseen metsälannoitteena on ollut kiinnostusta jo useamman vuosikymmenen ajan. Etenkin sellutehtaat merkittävinä puutuhkan tuottajina ovat olleet ensimmäisten mukana kehittämässä tuhkan hyötykäyttöä metsälannoitteena ja siten ratkaisemassa tehtaan polttojäteongelmaa ekologisella tavalla. Tuhkan hyväksi tiedetyistä ominaisuuksista huolimatta sitä ei ole laajamittaisesti käytetty maanparannusaineena ja lannoitteena metsissä. Syinä tähän ovat osin levitystekniset ongelmat. Ojitetuilla turv la maalevitys voidaan toteuttaa pääosin talvisaikaan, kun maa on jäässä. Lisäksi irtotuhkan kuljetus on tilaa vievää, käsittely likaista eivätkä irtotuhkan levitystarkkuus ja tasaisuus ole hyviä. Lisäksi tuhkapöly kuluttaa koneiden osia (Hakkila ja Kalaja 1983, Hakkila 1986) ja voi aiheuttaa levittäjälle terveysrikin (Juntunen 1982, 1983). Tuhkan laajamittaisen käytön edellytyksenä on irtotuhkan jatkojalostaminen sellaiseen muotoon, jossa edellä mainittuihin ongelmiin saadaan vaikutettua parantavasti. Hakkila ja Kalaja (1983) ovat päätelleet, että irtotuhkan rakeistaminen helpottaisi varastointa, vähentäisi pölyhaittaa, tasoittaisi ja leventäisi levitysjälkeä ja vähentäisi levityskoneiden tukkeutumishäiriöitä. Nyttemmin tuhkan rakeistaminen on jo osoittautunut järkeväksi menetelmäksi. Koska aikaisemmat tuhkanlevitystutkimukset ovat keskittyneet irtotuhkaan, tutkimustulokset eivät ole suoraan käytettävissä ja yleistettävissä rakeistetulle tuhkalle. 90-luvun loppupuolella on käynnistetty useita tutkimuksia eri tavoin rakeistettuun tai muuten käsiteltyyn tuhkaan liittyen. Tutkittavia asioita ovat mm. rakeiden ympäristövaikutukset ja liukoisuus metsässä, tuhkan ominaisuuksien optimointi rakeistamalla ja rakeistusparametrien säätely (Eriksson H.M. 1998, Eriksson H.M. ym. 1998, Eriksson J. 1998, Herranen 1998, Korpilahti 1998 jne.). Raetuhkan käsittelyn logistiikka sekä kuljetus- ja levityskalusto vaativat vielä kehitystä, jotta koko tuhkanpalautusketjua tehtaalta metsiin saataisiin tehostettua. Jos rakeistettu tuhka osoittaa kilpailukykynsä sekä lannoitus- ja ympäristövaikutusten että lannoituskustannusten osalta, keinolannoitteiden valtaamille metsänlannoitemarkkinoille tulee mukaan puutuhkasta valmistettu ekolannoite.

10 10 Väätäinen ym. Tällä hetkellä rakeistetun tuhkan käytössä olevat levitystavat ovat maalevitys kuormatraktorialustaisesta levityskoneesta ja lentolevitys helikopterista. Tuhkan maalevitys on nykytietämyksen mukaan järkevää ajoittaa puunkorjuun yhteyteen, ennen mahdollista kunnostusojitusta. Levitettäessä tuhkaa lentolevityksenä tuhkaa voidaan levittää käytännössä minä tahansa ajankohtana hakkuista ja vuodenajasta riippumatta. Lentolevitys on kuitenkin maalevitystä kalliimpaa. Molempiin menetelmiin liittyy monia logistisia ongelmia, joita ei ole kyetty ratkaisemaan tehokkaasti. Käytännössä suurimmaksi ongelmaksi on osoittautunut tuhkan toimiva kuljetus levitysalueille sekä kuljetuksen ja metsävarastoinnin integrointi levitykseen. Nykyisin raetuhkaa välivarastoidaan tehtaan ja levityskohteiden välille pitkiksikin ajoiksi, mikä heikentää raetuhkan laatua, levityksen tehokkuutta ja sen tasaisuutta sekä aiheuttaa varastohukkaa (Väätäinen ym. 2000). Levitysten organisoiminen edellyttää sopivien kohteiden tehokasta etsintää ja levityksen operatiivista suunnittelua. Tuhkan palautuksen tuottavuutta voidaan parantaa ja samalla kustannuksia alentaa, jos levityskohteita suunniteltaessa kyetään yhdistelemään riittävän laajoja alueita. Levityskokonaisuudet voivat koostua myös eri metsänomistajien maista. Metsätalouskäytössä olevilla turv la on paljolti metsänhoidollisia rästitöitä tekemättä, joten myös muiden metsänhoidollisten toimenpiteiden yhdistäminen voi olla järkevää. Jotta järkevien käsittelykokonaisuuksien suunnittelu ja levityksen organisoiminen olisi tehokasta, metsäorganisaatioiden metsätietojärjestelmien hyödyntäminen on tarpeen. Stora Enson Karjalan hankinta-alueella on yhtiön omien metsien turvemaita lannoitettu Enotuhka Oy:ssä valmistetulla raetuhkalla jo vuodesta 1997 alkaen. Menetelmään tunnetaan mielenkiintoa myös muualla, mutta leviäminen laajemmalle on kiinni tiedon puutteesta johtuvista epävarmuustekijöistä ja tuhkan levityksen organisoinnin ongelmista. Tuhkan hyötykäytölle on alettu etsiä menetelmiä ja vaihtoehtoja, joilla tuhka voitaisiin palauttaa takaisin metsiin taloudellisesti kannattavalla tavalla. Stora Enson aloitteesta Joensuun yliopiston metsätieteellisessä tiedekunnassa aloitettiin rakeistetun tuhkan varastoinnin, kuljetuksen ja levityksen logistiikan kehittämiseen liittyvä tutkimus, jossa selvitettiin myös metsätietojärjestelmien hyväksikäyttöä potentiaalisten tuhkanlevityskohteiden paikantamisessa. Projektin päärahoittajatahona oli TEKES.

11 Johdanto 11 Tutkimuksen päätavoitteina ovat: 1. Rakeistetun tuhkan käsittelylogistiikan tutkiminen ja eri kuljetus- levitysketjuvaihtoehtojen selvittäminen rakeistamolta metsään. Etsitään kustannustehokkain vaihtoehto. 2. Metsäorganisaatioiden tietojärjestelmien hyödyntämismahdollisuuksien selvittäminen potentiaalisten tuhkanlevityskohteiden paikantamisessa. Seuraavassa kappaleessa käydään läpi ensin tuhkan palautusmenetelmien teknologian kehittymistä ja niissä ilmenneitä ongelmakohtia. Kappaleessa 3 esitetään tuhka lannoituksen vaikutuksia metsäekosysteemissä. Tulokset perustuvat pääosin irtotuhkalla tehtyihin kokeisiin, sillä raetuhkalla toteutettuja tutkimuksia on valmistunut vain muutamia. Tuhkan vaikutuksesta, kierrätyksen historiasta ja kehityksen kulusta on kuitenkin syytä tuoda asioita esille, jotta kokonaiskäsitys asiaympäristöstä ja siihen liittyvistä tekijöistä hahmottuu.

12 12 Väätäinen ym. 2. KATSAUS TUHKAN KÄSITTELY- JA LEVITYSTEKNOLOGIAAN 2.1 Tuhkan tuotanto ja hyödyntäminen Suurimmat puuperäisen tuhkan tuottajat ovat kemiallisen metsäteollisuuden sellu- ja paperitehtaat. Esimerkiksi vuonna 1996 metsäteollisuudessa syntyi tuhkaa noin tonnia, josta noin tonnia on puuperäistä (Anttila 1998). Finerin ja Leinosen (1996) mukaan vuonna 1992 metsäteollisuudessa syntyneestä tuhkasta oli lannoitukseen soveltuvaa tonnia, mutta vain noin tonnia hyödynnettiin. Tällä hetkellä kemiallisessa metsäteollisuudessa energian tuotannossa syntyy vuodessa noin tonnia tuhkaa, josta noin 30 % hyödynnetään muun muassa metsälannoitteena sekä tie- ja maarakennusaineena (Ympäristönsuojelun vuosikirja 2000, Metsäteollisuus 2000). Muiden puupolttoaineiden käyttäjät, esim. kunnalliset biovoimalaitokset ja ns. pienkäyttäjät (maataloudet ja omakotitalot) tuottavat tuhkaa vain marginaalisesti teollisuuden tuhkan tuotantoon verrattuna, joten tuhkan laajamittainen, keskitetty hyötykäyttö siltä osin on kannattamatonta. 2.2 Irtotuhkan käsittely ja levitys Voimalaitoksista tulevan puutuhkan käsittelyssä ja varastoinnissa ongelmia on aiheuttanut vastamuodostuneen tuhkan kuumuus. Aiemmin tuhkan sammuttamisessa käytettiin runsaasti vettä ja tuhka saatettiin jopa pudottaa veteen, jolloin lietemäiseksi kastuneen tuhkan jatkokäsittelyä ja levitystä ei pidetty järkevänä. Sellaisenaan sammuttamattoman, kuuman irtotuhkan välitön varastointi ja metsään levitys voi aiheuttaa jopa palovaaran (Hakkila ja Kalaja 1983). Irtotuhkan vähäinen kostuttaminen oli siis välttämätöntä ja se vähensi myös tuhkan pölyämistä, vaikka kostuttaminen aiheutti varastoinnissa paakkuuntumista ja jäätymistä ja siten levityslaitteiden toiminnassa keskeytyksiä sekä hyötykuorman pienenemistä kuljetus- ja levityslaitteissa. Takalon (1980) mukaan jo % kosteus vähensi merkittävästi tuhkan pölyämistä. Levityksissä käytetyn irtotuhkan kosteuspitoisuus on vaihdellut noin prosenttiin. Hakkilan ja Kalajan (1983) mukaan tuhkan kosteuspitoisuus ei saisi ylittää 30 %, ettei tuhkan levitys talviolosuhteissa vaikeutuisi. Tuhkan ominaisuuksiin ja myös tiheyteen vaikuttaa voimakkaasti palamisprosessi. Mahdollisimman puhtaasti palaneen puuraaka-aineen tuhkan tiheys on korkea. Levitystut-

13 Katsaus tuhkan käsittely- ja levitysteknologiaan 13 kimuksiin käytetyn irtotuhkan kuivatiheys on vaihdellut noin kilogrammaan kuutiometrillä. Ensimmäiset tuhkanlevityskokeet toteutettiin irtotuhkalla. Tuhkan maaperä- ja lannoitusvaikutuksiin kohdistuneissa tutkimuksissa levitykset suoritettiin manuaalisesti. Tuhkan palauttaminen metsiin käsin levittämällä ei menetelmän kalleuden ja pölyämisen aiheuttaman terveysriskin takia tullut kyseeseen. Maataloudessa peltojen kalkituksessa käytetyt kalkinlevityslaitteet soveltuivat irtotuhkan levitykseen luvun alussa muun muassa Kiuruvedellä ja Rantasalmella toteutettiin tuhkanlevitysohjelma, jossa kalkkikivijauheen sijasta puutuhkaa levitettiin lautaslevittimin maataloustraktorin vetämänä happamuudesta ja hivenaineitten puutteesta kärsiville peltomaille (Hakkila ja Kalaja 1983). Tuhkan palauttaminen metsiin ja erityisesti turv le edellytti alustakoneelta hyvää maastokelpoisuutta. Tähän soveltui hyvin metsätraktori, jonka kantokyky salli myös mahdollisuuden käyttää isokokoisia (yli 10 m³) tuhkanlevittimiä (Hakkila ja Kalaja 1983). Maalevityskokeita turv la toteutettiin talvisaikaan harvennusurilta, jolloin maa oli jäässä ja pinnalla riittävä lumipeite. Irtotuhkan levitykseen kehiteltyjä levitinyksiköitä, joissa metsätraktori toimi alustakoneena, kokeiltiin käytännössä Oulun ja Kajaanin voimaloitten tuhkaa levitettäessä metsiin 1980-luvun alussa (Hakkila ja Kalaja 1983). Prototyyppilaitteissa tuhkasäiliön tilavuus oli m³ ja tuhkan lastaus toteutettiin metsätraktorin omilla kuormaimilla, joissa puutavarakouran tilalle oli asennettu kiinteälaitainen tuhkakoura. Tuhkalevittimen säiliöstä tuhka siirtyi joko kola- tai hihnakuljettimen avulla levittimen perässä pyöriville lingoille (Hakkila ja Kalaja 1983). Myös aivan uudentyyppistä tuhkanpalautusmenetelmää tutkittiin luvun alussa Metsäntutkimuslaitoksen PERA -projektissa (Hakkila ja Kalaja 1983, Hakkila 1986). Menetelmässä maastokuorma-autoalustainen levitinyksikkö, Algol-Unimog prototyyppi suoritti sekä maantiekuljetuksen että levityksen, jolloin tuhkaa ei tarvinnut varastoida ja pudottaa maahan enää käyttöpäässä (Hakkila ja Kalaja 1983, Hakkila 1986). Alustakoneena oli Mercedes-Benz Unimog U 1700 L maastokuorma-auto, levittimenä omalla moottorilla ja korkeapainepuhaltimella varustettu 5 m³:n Silva 5000 levitinyksikkö ja Multilift HL-6 koukkulaite levittimen nostamiseksi ja laskemiseksi maasta käsin tapahtunutta täyttöä varten. Lisäksi kokonaisuuteen oli mahdollista lisätä perävaunu, josta tuhka oli mahdollista siirtää pneumaattisesti levityssäiliöön. Koska peruskoneen maastokelpoisuus ei ole metsätraktorin veroinen, Hakkilan ja Kalajan (1983) mukaan yksikön käyttökohteet kohdentuisivat pel-

14 14 Väätäinen ym. loille ja helppokulkuisille kangasmaille sekä vain poikkeuksellisen suotuisissa oloissa talviaikana turv le. Pölymäisen irtotuhkan käsittelyssä, varastoinnissa, kuljetuksessa ja levityksessä ilmeni useita ongelmakohtia, jotka osaltaan estivät laajamittaisemman tuhkan palauttamisen metsiin. Kokeiden perusteella tuhkan vedellä kostuttamisesta huolimatta tuhkan pölyäminen oli runsasta erityisesti kuormauksen ja levityksen aikana. Herkästi ilman mukana kulkeutuvan tuhkapölyn eri partikkelit, kuten kalsiumoksidi sekä metalli- ja raskasmetallihiukkaset aiheuttavat ärsytysoireita iholla, limakalvoissa ja hengitysteissä ja pitkäaikaisessa altistuksessa voi ilmetä myrkytysoireita (Juntunen 1982). Hienojakoinen tuhka-aines pääsee myös helposti tunkeutumaan levitinyksikön suojattuihinkin paikkoihin ja kuluttamaan osia (Kalaja 1986). Irtotuhkan pölyämistä ja pölyämisen aiheuttamia haittoja voidaan vähentää lisäämällä tuhkan kosteutta ja parantamalla levitinyksikön ohjaamon tiiviyttä ja ilman suodatusta (Juntunen 1982, Hakkila ja Kalaja 1983, Kalaja 1986). Toisaalta vesi pienentää hyötykuormaa nostaen siten kuljetus- ja levityskustannuksia. Liiallinen kosteuspitoisuus lisää irtotuhkan paakkuuntumista ja jäätymistä talvella, jolloin tuhkakivettymät aiheuttavat varastoitaessa varastotappioita ja levityksessä epätasaisuutta ja keskeytyksiä (Hakkila ja Kalaja 1983). 2.3 Irtotuhkan jatkojalostaminen ja levitysmenetelmät Viime aikoina on keskitytty kehittämään tuhkankäsittelyprosessia ja etsimään irtotuhkalle muita vaihtoehtoja, jotka parantaisivat tuhkan palautuslogistiikkaa metsiin. Esimerkiksi Pohjois-Savossa on toteutettu biolietteeseen sekoitetun tuhkan palauttamista metsiin, jossa levitys on toteutettu metsätraktorialustaisella lautaslevittimellä. Veden osuus seoksesta on noin puolet ja seostuhkan tiheys useimmiten noin 700 kg/m³ (Korpilahti ja Anttila 1998). Osin suuren vesipitoisuuden takia levitysannostusta hehtaarille on pidetty suurena, jopa 20 tonnia/hehtaarille. Suomessa ja Ruotsissa muutamissa voimalaitoksissa käytössä oleva tuhkan itsekovetusmenetelmä on osoittautunut kustannuksiltaan alhaiseksi käsittelymuodoksi (Palmberger ym. 1994, Lamminparras 1996, Moilanen ja Korpilahti 2000). Tuhkan itsekovetusmenetelmässä tuhka kostutetaan vedellä (noin %) ja kostutettu tuhka siirretään läjitysalueelle kovettumaan. Tuhka kostutetaan erillisellä ruuvikostuttimella. Lämpötilaoloista riippuen kostutetun tuhkan kovettumisaika voi olla 7 14 päivää, jolloin tuhka-aines alkaa kovet-

15 Katsaus tuhkan käsittely- ja levitysteknologiaan 15 tua raemaiseksi (Lamminparras 1996). Ennen metsiin palautusta kovettunut tuhka-aines seulotaan ja tarvittaessa suurimmat kimpaleet murskataan. Raekoko vaihtelee pölystä jopa muutaman senttimetrin kokkareisiin. Itsekovetetun tuhkan tiheys vaihtelee kg/m³ välillä ja vesipitoisuus on noin 25 % (Anttila ja Korpilahti 1998, Moilanen ja Korpilahti 2000). Itsekovetettu tuhka sisältää myös jonkin verran hienojakoista ainesta, joten pölyämisongelma ei täysin poistu. Ruotsissa (mm. Sydkraft) itsekovetettua tuhkaa on levitetty ainakin vuodesta 1992 lähtien (Lamminparras 1996) ja Suomessa tuhkan itsekovettamista on toteutettu vuodesta 1997 Metsä-Botnian Äänekosken tehtaan voimalaitoksella (Herranen 1998). Kun tuhkan kostutukseen tarvittavan laitteiston ja sen asennustyön kokonaiskustannukset ovat noin markkaa eikä kostutuksessa tarvita erillistä työntekijää, on pelkän kostutuksen kustannukset esimerkiksi tonnin vuosituotannolla noin 14 markkaa/tonni (Moilanen ja Korpilahti 2000). Koko tuhkan palautuslogistiikan kannalta parhaaksi irtotuhkan jalostusvaihtoehdoksi on ajateltu tuhkan jalostamista materiaaliksi, joka olisi keinolannoitteiden kaltaista. Jo Hakkila ja Kalaja (1983) mainitsivat tuhkan rakeistamisen olevan ratkaisu moniin ongelmiin, joita ilmeni erityisesti irtotuhkan palautuksessa metsiin. Korkean ominaispainonsa ansiosta ( kg/m³, Anttila ja Korpilahti 1998) rakeistetun tuhkan palautuksessa käytettävien koneiden ja laitteiden kuljetuskapasiteetti voidaan hyvin hyödyntää, jolloin tonnikohtaiset käsittelykustannukset pienenevät. Rakeistetussa tuhkassa on mukana hyvin vähän hienoainesta, joten varsinaiselta pölyämiseltä ja sen tuomilta seuraamuksilta vältytään. Levitysannostus on raemaisten ainesten levityksessä tasaisempaa ja helpommin säädeltävissä kuin jauhemaisten ainesten levityksessä. Irtotuhkaan verrattuna rakeistetulla tuhkalla on suurempi levityksen tehollinen työleveys (Hakkila ja Kalaja 1983). Hyvin varastoitu raetuhka on tasalaatuista, joten koneellisessa levittämisessä levittimen tukkeutumiset vähenevät verrattaessa irtotuhkan levitykseen (Väätäinen 2000, Väätäinen ym. 2000). Tuhkan rakeistaminen voidaan toteuttaa eri menetelmillä. Tuhkaa on rakeistettu lautasrakeistus-, rumpurakeistus- ja valssausmenetelmällä. Enocell Oy:n Uimaharjun tehtailla Enotuhka Oy:ssä rakeistettua tuhkaa on tuotettu lautasrakeistusmenetelmällä metsälannoitteeksi vuodesta 1997 lähtien. Laitteiston on toimittanut Tecwill Oy, jonka päätuotteita ovat betoniasemat. Tuhkan rakeistamo perustuu raebetonin tuotannossa käytettyihin laitteisiin ja komponentteihin sovellettuna tuhkan rakeistuksen erityisvaateisiin. Rakeistusprosessissa irtotuhka ja vesi punnitaan ja kostutetaan tasosekoittimella. Tuhka-vesimassa

16 16 Väätäinen ym. syötetään noin kolme metriä halkaisijaltaan, kaltevassa asennossa olevaan pyörivään lautaseen. Massa-aines muotoutuu käsittelyn aikana rakeiksi. Näin valmistetun raetuhkan kosteuspitoisuus on noin 12 %. Lautasrakeistuksessa rakeiden koko voi vaihdella paljon. Tasalaatuista raetuhkaa valmistettaessa pienimmät rakeet voidaan palauttaa takaisin rakeistusprosessiin ja suuremmat voidaan murskata (Moilanen ja Korpilahti 2000). Tecwill Oy:n toimittaman lautasrakeistuslaitoksen investointikustannukset ovat 5 miljoonaa markkaa ja sen kapasiteetti on tonnia vuodessa. Käytännössä sellutehdaskompleksiin suunniteltuna ja asennettuna investointikustannukset voivat vaihdella 5 6 miljoonaan markkaan aina tapauksesta riippuen. Jos raetuhkaa tuotetaan rakeistamon tuotantokapasiteettia (7,5 tonnia/tunti) vastaavalla tasolla 1-vuorotyössä tonnia vuodessa, päästään tuotantokustannuksissa jopa alle sataan markkaan (Moilanen ja Korpilahti 2000). Vastaavasti tonnin vuosituotantomäärällä kustannukset ovat 125 mk/tonni. Käytännössä päivätuottavuus on vaihdellut 30:stä 40:neen tonniin, jolloin tonnikohtaiset kustannukset ovat suuremmat. Moilasen ja Korpilahden (2000) mukaan Ruotsalaisen Svedala Ab:n kehittämä rumpurakeistuslaitteiston investointihinta on kaksinkertainen edellä mainittuun lautasrakeistuslaitokseen nähden. Laitteistoa on kokeiltu mm. UPM-Kymmenen voimalaitoksella Kuusankoskella kesällä 1996, mutta tällä hetkellä menetelmä ei ole tiettävästi käytössä. Menetelmässä tuhka kostutetaan ja rakeistetaan rummussa, joka on halkaisijaltaan kaksi ja pituudeltaan 3-4 metriä. Laitteisto käsittää hihnakuljettimia niin paljon, että tuhka ehtii riittävästi kovettua (Moilanen ja Korpilahti 2000). Myös tuhkan valssausta eli puristusvoiman käyttöä tuhkan rakeistamiseen on kokeiltu ja LT Tuhkimo Oy on aloittamassa tuhkan rakeistusta tällä tekniikalla Korialla. Valssauksen ongelmana on tuhkan kostutus, mutta lopputuotteen kosteusprosentti voi olla jopa alle viiden prosentin (Moilanen ja Korpilahti 2000). Esimerkiksi Takalon (1997) laskelmissa Metsäntutkimuslaitoksen Kannuksen tutkimusaseman koekäytössä olleen pienemmän mittakaavan lieriöpuristinlaitteiston hankintahinnaksi on arvioitu markkaa ja tuottavuudeksi 1150 kg/tunti. Vuosituotannon ollessa 2125 tonnia pelletöidyn puutuhkatonnin valmistuskustannukset olisivat noin 100 markkaa. Rakeistetun tuhkan maalevitys metsätraktorialustaisella lautaslevittimellä on osoittautunut tehokkaaksi menetelmäksi (Väätäinen 2000). Myös levitystasaisuus on parempi kuin irtotuhkan levityksessä (Korpilahti 1998). Levityksen tasaisuutta saadaan edelleen parannettua, jos käytetään puhallinlevitintä (Lamminparras 1996). Raetuhka kuormataan levitin-

17 Katsaus tuhkan käsittely- ja levitysteknologiaan 17 laitteiston tuhkalavaan kuormatraktorin nosturilla, jossa tukkikouran tilalla on kauha. Tehokkaan työskentelyn mahdollistamiseksi levityslaite tulisi valmistaa helposti asennettavaksi metsätraktoriin, jotta metsäkonetta voidaan käyttää joustavasti sekä puutavaraajossa että tuhkanlevityksessä. Irtotuhkan jalostaminen raemaiseen muotoon on kasvattanut levityksen tehokkuutta ja siten tuonut mahdollisuuden käyttää uutta levitysteknologiaa, kuten raetuhkan lentolevitystä helikopterilla. Tällä hetkellä helikopterilla tapahtuvaa rakeistetun tuhkan lentolevitystä toteutetaan laajemmassa mittakaavassa Pohjois-Karjalassa. Helikopterilevitys on yli kaksi kertaa tuottavampaa kuin maalevitys metsätraktorilla, mutta se on osoittautunut monin kerroin kalliimmaksi menetelmäksi (Väätäinen ym. 2000). Lentolevitystä ei ole sidottu mihinkään vuodenaikaan tai metsänkäsittelyhetkeen kuten maalevitystä metsätraktorilla, vaan lentolevitystä voidaan toteuttaa ympäri vuoden myös kohteille, joita ei vielä ole harvennettu. Helikopterilevityksen logistiikkaa voidaan parantaa käyttämällä hyödyksi paikkatietojärjestelmän mahdollisuuksia. Helikopterissa paikkatietoon perustuvan levityksenohjaus- ja seurantalaitteisto ohjaa levitystä tallettaen muun muassa helikopterin kulkemat lentoretit ja levitysannostukset, jolloin levityksen tuottavuus ja levityksen raportointi paranevat (Eriksson J. ja Mattsson 1998). Vastaavasti samankaltaista paikkatietopohjaista laitteistoa voidaan käyttää apuna myös metsätraktorilevityksessä.

18 18 Väätäinen ym. 3. TUHKAN VAIKUTUKSISTA METSÄEKOSYSTEEMISSÄ 3.1 Tuhkan ravinteet Rakeistetun tuhkan puustovaikutuksista ei ole toistaiseksi tuloksia, joten kuivaan irtotuhkaan aiemmin perustuneet tutkimukset ja niistä saadut lannoitusvaikutukset antavat taustan tarkastella asiaa. Rakeistamalla tai muutoin käsitellyllä tuhkalla on tehty laboratoriooloissa tutkimuksia muun muassa rakeiden kestävyydestä ja ravinteiden liukenevuuksista (Steenari ym. 1998, Eriksson J. 1998). Nyttemmin jatkokäsitellyillä tuhkilla on tehty myös kenttäolosuhteissa tutkimuksia, joissa vastauksia on jo saatu muun muassa ravinteiden huuhtoutumiseen, raskasmetallien esiintymiseen ravintokierrossa sekä muihin maaperä- ja vesistövaikutuksiin (Eriksson H-M. 1998, Piirainen 2000, Tulonen ym. 2000, Moilanen ja Issakainen 2000). Puuta poltettaessa pääosa epäorgaanisista aineista jää palamatta, ja niistä muodostuu tuhkaa. Koska puut imevät ravinteet ja raskasmetallit maasta, maaperän pitoisuudet vaikuttavat ainespitoisuuksiin puussa ja siten osin myös tuhkassa. Metsäteollisuudessa syntyvän tuhkan laatu vaihtelee mm. palamisen tehokkuudesta, käytetystä polttoaineesta, puulajista, puun iästä, koosta, epäpuhtauksista ja tuhkan vesipitoisuudesta riippuen (Hakkila ja Kalaja 1983, Leinonen 1996). Tuhkan jatkokäsittely vaikuttaa myös tuotteen lopulliseen tuhka- ja ravinnepitoisuuksiin. Etenkin polttotekniikan kehittyessä tuhkan laatu on parantunut. Suurten voimalaitokset ovat pääosin siirtyneet leijupetipolttoon, jossa perinteiseen arinakattilapolttoon verrattuna hiilen osuus tuhkasta pienenee merkittävästi (Anttila 1998). Puhtaan tuhkan osuus männyn ja koivun puuaineen kuivapainosta on noin 0,40 % ja kuusen 0,63 % (Hakkila ja Kalaja 1983). Kuoren, oksien ja lehtien suhteelliset tuhkapitoisuudet ovat selkeästi suuremmat. Esimerkiksi puun kuoren tuhkasisältö on männyllä 2,6 3,6 % ja kuusella 3,0 3,5 % (Alestalo ym. 1980, Hakkila ja Kalaja 1983). Nuoressa ja pienikokoisessa puussa tuhkapitoisuus on suurempi kuin vanhassa tukkipuussa (Knigge ja Schulz 1966). Puhtaan kuoren ja puun tuhka sisältää pääasiassa kalsium-, kalium-, fosfori- ja magnesiumsuoloja (taulukko 1). Polttoprosessin edetessä typpi katoaa lähes täysin tuhkasta. Tuhkan ravinnesisällöt vaihtelevat jonkin verran puulajista riippuen. Koivun tuhkan ravinnepitoisuus on korkea, mm. fosforimäärä voi olla kymmenkertainen verrattuna mänty- ja

19 Tuhkan vaikutuksista metsäekosysteemissä 19 kuusituhkaan (Leinonen 1996). Ravintopitoisuudeltaan arvokkainta (kuori)tuhkaa tuottavat sellaiset metsäteollisuuslaitokset, jotka eivät kuljeta tai varastoi puutavaraa vedessä, koska vesi edesauttaa ravinteiden liukenemista (Hakkila ja Kalaja 1983, Leinonen 1996). Taulukko 1. Metsäteollisuuden kuorituhkan alkuainekoostumuksen vaihtelut (Maa- ja metsätalousministeriö 1993). Vertailukohteena kirjallisuudesta havaittuja alkuainepitoisuuksien vaihteluvälejä. MMM KIRJALLISUUS (viitteet*) Alkuaine (pääravinteet) g/kg g/kg Fosfori Kalium Kalsium Magnesium Mangaani Alumiini Rauta Alkuaine (mikroravinteet) mg/kg mg/kg Boori Kadmium Lyijy Kupari Sinkki Elohopea 0,012-0,44 - Nikkeli Kromi Arseeni g/kg g/kg Natrium Rikki Pii Titaani * viitteet: Silfverberg ja Issakainen 1991, Leinonen 1996, Silfverberg 1996a, 1996b, Hytönen 1997, Anttila 1998 Koska turv la fosfori on usein tärkein kasvua rajoittava ravinne, annostelun perusteena on pidetty juuri fosforin pitoisuutta tuhkassa (Paarlahti 1980, Silfverberg ja Issakainen 1987, Silfverberg 1996a). Jos tuhkalannoitteella tavoitellaan metsänlannoituksen kerta-annostuksen suositusmäärää (45 kg P/ha), laadultaan vaihtelevia tuhkaeriä tulisi levittää myös vaihtelevin annostusmäärin hehtaaria kohden. Metsäteollisuuden tuhkaanalyysiaineiston perusteella fosforipitoisuuden ollessa keskimäärin hieman alle prosentin (8,1 g/kg) puutuhkan kokonaisravinnepitoisuudesta, tuhka-annostus hehtaaria kohden olisi vähintään kg (Anttila 1998). On huomioitava, että tuhkan jatkokäsittely sekä varastointitapa vaikuttavat ravintopitoisuuksiin siten, että jatkokäsittelyssä tapahtuva tuhkan kostuttaminen sekä ulkovarastoinninaikaiset ravinnehäviöt pienentävät levitettävän tuhkan ravinnepitoisuuksia (Silfverberg 1996b). Turpeentuhkan käyttöä metsänlannoitteena on

20 20 Väätäinen ym. myös tuotu esille, mutta erityisesti pääravinteiden vähäisyys puutuhkaan nähden asettaa rajoitteen lannoitekäytössä. 3.2 Puuston kasvu ja lannoitusvaikutus Jos kasvua rajoittava ravinne on jokin muu kuin typpi, voidaan puun kasvua parantaa tuhkalannoituksella (Leinonen 1996). Esimerkiksi rämeiden turpeessa typen, fosforin ja kaliumin suhde on noin 100:3-4:1-3, kun puut käyttävät ravinteita karkeasti suhteessa 100:11:33 (N:P:K) (Kaunisto 1996). Erityisesti runsastyppiset, ojitetut turvemaat, joissa puutetta on juuri fosforista ja kaliumista (Kaunisto ym. 1993, Moilanen 1993), ovat sopivimpia tuhkanlannoituskohteita kasvunlisäystä ajatellen. Näillä kohteilla tuhka aktivoi mikrobitoimintaa ja edistää tällä tavoin typen vapautumista kasveille käyttökelpoiseen muotoon (Kaunisto 1996). Tällaisia ns. niukka-keskiravinteisia (oligo-mesotrofisia) suometsiä on Suomessa arvioitu olevan noin 1,37 miljoonaa hehtaaria (Keltikangas ym. 1986). Esimerkiksi Silfverbergin ja Huikarin (1985) tutkimuksen perusteella - jossa koealaaineisto oli valtakunnallisesti kattava ojitettujen mäntyvaltaisten turvemaiden lannoitus kuivalla puutuhkalla lisäsi puuston tuottavuutta keskimäärin noin 3 m³/ha/a 40 vuodessa, kun hehtaarikohtainen annostus oli kg. Parhaimmillaan tuhkalannoituksella (4-8 tonnia/ha) voidaan saavuttaa runsastyppisissä männiköissä jopa 8 m³:n vuotuinen kasvunlisäys hehtaarilla (Silfverberg ja Huikari 1985). Tutkimuksen perusteella puuston kasvun lisäykseen vaikuttivat merkittävästi tuhkalannoituksen lisäksi ojitusväli, lämpösumma ja typen kokonaispitoisuus. Vähemmän merkittäviä olivat tuhkan annostusmäärä sekä alkuperäinen puuston määrä hehtaarilla (Silfverberg 1996a). Kuitenkin alle kilon tuhka-annostuksella hehtaarille ei ole ollut merkittävää vaikutusta kasvuun (Silfverberg 1996a) eikä kasvillisuuden ravinnepitoisuuksiin (Silfverberg ja Issakainen 1987, Ferm ym. 1992). Vähätyppisillä turve- ja kivennäismailla tuhkan käytöllä ei ole yleensä kasvua lisäävää vaikutusta tai sillä voi olla jopa kasvua heikentävä vaikutus (Mälkönen 1996, Jacobson 1997). Typpipitoisuudeltaan köyhällä metsämaalla, jolla C:N suhde on korkeampi kuin 30, ph:ta kohottavan aineksen levittäminen voi johtaa erityisen suurella riskillä erityisen heikkoon typen saatavuuteen (Jacobson 1997). Tuhkan lannoitusvaikutus on yleensä pitkäaikaisempi kuin kaupallisilla lannoitteilla (Silfverberg ja Huikari 1985, Lumme ja Laiho 1988, Moilanen ja Issakainen 1998). Puutuhkalla lannoitusvaikutuksen kesto on vuotta (Paavilainen 1980, Merisaari 1981,

21 Tuhkan vaikutuksista metsäekosysteemissä 21 Silfverberg ja Huikari 1985), kun taas vastaavan P- ja K- pitoisuuksien sisältävän kaupallisen keinolannoitteen vaikutusajaksi on esitetty vuotta, jonka jälkeen erityisesti vesiliukoisen kaliumin vaikutus loppuu (Kaunisto 1992, Silfverberg ja Hartman 1999). Aikaisemmin keinolannoitteissa ollut fosfori oli herkästi liukenevassa muodossa, mutta nyt keinolannoitteissa useimmiten fosforin lähteenä oleva apatiitti on vaikealiukoista. Taulukossa 2 on esitetty eri ravintoainesten suhteet ja määrät ohjeellisilla levitysannoksilla, kun tarkastelun kohteena ovat Enotuhka Oy:n rakeistettu puuntuhka, Kemiran Metsän PK-lannos ja Kunnostuslannos 2. Keinolannoitteista edellinen sopii ravinnerikkaille turv le, joilla lisätyppeä ei tarvita ja jälkimmäinen sopii muun muassa ravinnehäiriöstä kärsiviin suometsiin. Taulukko 2. Pääravinteiden suhteet ja määrät ohjeellisille levitysannoksille, kun vertailussa ovat Enotuhka Oy:n rakeistettu puuntuhka, Kemiran Metsän PK- lannos ja Kemiran Kunnostuslannos 2. Raetuhka, Enotuhka Oy * Metsän PKlannos Kunnostuslannos 2 Raetuhka, 4000 kg/ha Metsän PKlannos, 500 kg/ha Kunnostuslannos 2, 1000 kg/ha Fosfori (P) Kalium (K) Kalsium (Ca) Magnesium (Mg) Boori (B) Kupari (Cu) Sinkki (Zn) Rikki (S) Natrium (Na) Mangaani (Mn) 1,1 % 2,9 % 15 % 1,8 % 0,03 % 0,008% 0,35 % 2,0 % 0,64 % 1,4 % 9,0 % 16 % 22 % - 0,3 % 0,2 % - 1,4 % % 12,5 % 13 % 6,5 % 0,14 % 0,1 % 0,1 % 5,0 % kg/ha 45 kg/ha 50 kg/ha 116 kg/ha 80 kg/ha 125 kg/ha 600 kg/ha 110 kg/ha 130 kg/ha 72 kg/ha 1,2 kg/ha - 1,5 kg/ha 65 kg/ha * Enotuhka Oy:n raetuhka-analyysi ,4 kg/ha 0,32 kg/ha 1,0 kg/ha 1,0 kg/ha 14 kg/ha 80 kg/ha - 7,0 kg/ha 1,0 kg/ha 50 kg/ha 26 kg/ha 56 kg/ha Tuhkan pitkäaikaisvaikutusta puuston kasvuun puoltavat myös tuhkakokeet, joissa vertailussa on ollut mukana PK keinolannoite. Kymmenen vuoden kuluttua lannoituksesta tuhkaa saaneet puut kasvoivat yhtä hyvin tai paremmin kuin PK -lannoitetut puut (Moilanen 1998). Tuhkan laatu, tuhkan käsittely ja varastointitavat ovat merkittäviä tekijöitä lannoitusvaikutuksen kannalta. Kauniston (1996) mukaan lannoituksen vaikutuksen keston määräävät kivennäisravinteiden määrä, tuhkan palamisaste, turpeen typpipitoisuus ja kasvupaikan lämpösumma.

22 22 Väätäinen ym. 3.3 Ympäristövaikutukset Puuntuhka sisältää arvokkaiden ravintoainesten lisäksi hieman raskasmetalleja, jotka ovat siirtyneet maaperästä muiden ravinteiden mukana puuhun ja poltettaessa rikastuvat tuhkaan. Raskasmetalleista on arveltu olevan haittaa ensisijaisesti maan orgaanisen aineen hajotukselle ja ravinnekierrolle sekä keräilytuotteiden, kuten marjojen ja sienien hyväksikäytön kannalta (Mälkönen 1996). Raskasmetallien haittavaikutuksista tuhkalannoituksessa on kuitenkin vähän tutkittua tietoa, mutta toisaalta jo tehtyjen tutkimusten mukaan vaikutukset ekosysteemiin ovat olleet hyvin pieniä ja väliaikaisia (Silfverberg ja Issakainen 1991, Jacobsson ja Ring 1995, Moilanen 1998, Ring ym. 1998, Lundkvist 1998, Moilanen ja Issakainen 2000). Haitallisimpia raskasmetalleja ovat kadmium, elohopea ja lyijy, joista lähinnä kadmiumilla on merkitystä käytännössä. Kadmiumpitoisuuden vaihtelu puuntuhkassa on keskimäärin 4 22 mg/kg. Esimerkiksi Silfverbergin ja Issakaisen (1991) tutkimuksessa lannoitettaessa puun ja turpeen irtotuhkalla marjakasvien kadmiumin ja lyijyn pitoisuudet eivät nousseet merkittävästi eikä terveydelle haitallisia kadmiumpitoisuuksia havaittu. Eräissä pitkäaikaisissa tuhkalannoituskokeissa marjojen ja sienien kadmiumpitoisuudet olivat tuhkalannoitetuilla alueilla jopa alentuneet (Moilanen ja Issakainen 2000). Rosénin ym. (1993) mukaan pintakerroksesta vapautuvat raskasmetallit sitoutuvat voimakkaasti seuraavaan maakerrokseen, mikä osoittaa ettei raskasmetallien huuhtoutumista juurikaan tapahdu pohja- ja pintaveteen. Marjojen raskasmetallipitoisuuksien ennallaan pysymisen tai jopa alentumisen syynä voidaan pitää tuhkan kalkitusvaikutusta, jolloin metallien (Zn, Cd, Pb, Cu, Ni) liukoisuus maaperässä vähenee ja niiden siirtyminen kasvillisuuteen hidastuu (Moilanen ja Korpilahti 2000). Vaikka lannoitelaissa ei ole raja-arvoja tuhkan raskasmetallipitoisuuksille metsäkäytössä, on hyvä tietää minkälaista tuhkaa levitetään metsiin. Esimerkiksi Ruotsissa on olemassa Skogstyrelsenin suositukset raskasmetallipitoisuuksien raja-arvoiksi tuhkalannoitteissa, mutta laki ei aseta varsinaisia rajoituksia (Lamminparras 1996). Jo polttoprosessin yhteydessä voidaan vaikuttaa esim. kadmiumin poistamiseen lannoitekäyttöön sijoitettavasta tuhkasta (Finér ja Leinonen 1996). Lisäksi maaperän raskasmetallikuormitukseen voidaan vaikuttaa sopivalla tuhka-annostuksella ja pitämällä riittävän pitkiä lannoitusvälejä (Silfverberg 1996a).

23 Tuhkan vaikutuksista metsäekosysteemissä 23 Tuhkan sisältämistä ravinteista erityisesti kalium ja kalsium ovat herkästi liukenevassa muodossa (Silfverberg ja Issakainen 1991, Eriksson 1998), kun taas vain pieni osa tuhkan sisältämästä fosforista on helposti liukenevaa (Tulonen ja Arvola 1998, Eriksson 1998). Uusimpien tulosten mukaan tuhkan esikäsittely ei hidasta nopealiukoisten ravinteiden vapautumista maaperään (Moilanen ja Issakainen 2000). Tuhkalannoituksen lyhytaikaisvaikutuksista vesistöihin ja pohjavesiin on valmistunut muutamia tutkimuksia aivan viime aikoina. Vesistövaikutustutkimukset rakeistetulla tuhkalla aiheuttivat vain pientä ph:n kasvua valumavedessä vertailualueeseen nähden. Fosforinliukenemismäärässä ei ollut merkittäviä eroavaisuuksia eri koealueilla (Lundkvist ym. 1998, Tulonen ym. 2000). Myös Jakobsson ja Ring (1995) havaitsivat tutkimuksissaan sen, ettei rakeistetun tuhkan levittäminen aiheuta pohjaveden laadussa merkittäviä muutoksia. Tuhkalannoituksen vaikutuksesta maaperän happamuuden lasku piti ennallaan tai jopa vähensi raskasmetallien huuhtoutumista valuma-alueelta lyhyellä aikavälillä (Piirainen 2000, Tulonen ym. 2000). Piiraisen (2000) tutkimuksen mukaan tuhkan rakeistamisella ei havaittu olevan juurikaan vaikutusta ravinteiden huuhtoutumiseen lyhyellä aikavälillä. Useiden ravinteiden korkeat pitoisuudet pintaturpeessa (Silfverberg ja Hotanen 1989) sekä lysimetrikokeiden tulokset (Haveraaen 1986) osoittavat puuntuhkan ravinteiden huuhtoutumisen suhteellisen vähäiseksi turv la. On kuitenkin huomattava, että ravinteiden liukenemisalttiuteen maaperästä pohja- ja pintavesien kautta vesistöön on vaikutusta tuhkalaadun ja lannoiteannostuksen lisäksi maaperän ravinnetasolla (Piirainen 2000). Karut ja rahkaiset suot pidättävät huonommin tuhkan sisältämät alkuaineet kuin viljavammat, saraturpeiset suot (Piirainen 2000). Erilaisilla kasvupaikoilla on erilainen ravinteiden pidättäytymiskyky, jonka mukaan lannoiteannostusta olisi järkevää ohjata. Edelleen tulisi huomioida se, että riittävien suojavyöhykkeiden jättäminen lannoitusalueille vähentää huomattavasti vesistöihin kohdistuvaa kuormitusta. Tuhkalannoitus vähentää maaperän pintakerroksen happamuutta 1-2 ph yksikköä (Bramryd ja Fransman 1991, Eriksson H.M. 1998, Moilanen ja Issakainen 2000). Rakeistettu tuhka vaikuttaa hitaammin maaperän pintakerrosten happamuuden vähenemiseen kuin irtotuhka (Eriksson H.M. ym. 1998, Moilanen ja Issakainen 2000), joten phsokkivaikutus kasvillisuuteen on oletettavasti vähäisempi rakeistetulla tuhkalla kuin irtotuhkalla. Tuhkan pitkäaikaista kalkitusvaikutusta todistaa maaperän ph:n säilyminen vuotta korkeammalla tasolla kuin ennen tuhkalannoitusta (Bramryd ja Fransman 1991, Silfverberg ja Huikari 1985, Silfverberg ja Hotanen 1989). Maaperän happamuuden vähe-

24 24 Väätäinen ym. nemisen seurauksena maan mikrobitoiminta vilkastuu, joka puolestaan nopeuttaa maaperän orgaanisen aineen hajotustoimintaa ja tätä kautta lisää ravinteiden saatavuutta maaperästä (mm. Huikari 1953, Karsisto 1979, Silfverberg 1996). Tuhkalla on monipuoliset ja pitkäaikaiset vaikutukset maaperään, kasvillisuuteen ja puustoon erityisesti ojitetuilla, typpirikkailla turv la (kuva 1). TUHKALANNOITUS ph:n kasvu TURPEEN PIN- TAKERROS Maatumisen nopeutuminen (Vapaana olevien) ravinteiden lisääntyminen POHJA- KASVILLISUUS Rahkasammalten häviäminen Ruohokasvien ja heinien lisääntyminen PUUSTO Metsänuudistumisen parantuminen Kasvun lisääntyminen Puuston lehvästön ravinteiden ja massan lisääntyminen Kuva 1. Tuhkalannoituksen päävaikutukset runsastyppisillä, ojitetuilla turv la (Silfverberg 1996a). Ojitetuille turv le tyypillisiä ovat puiden kasvuhäiriöt, kuten lyhyys, tyvekkyys, mutkaisuus ja oksikkuus (Hakkila ja Kalaja 1983). Yleisimmäksi kasvuhäiriöiden syyksi on todettu boorin puute, ja viitteitä on saatu myös kuparin puutoksesta (Veijalainen ym. 1984). Veijalaisen (1980) mukaan tuhkalla lannoitetuissa suometsissä ei kasvuhäiriöitä yleensä esiinny, ja tuhka parantaa kasvuhäiriöitä jo heikkolaatuisena ja lyhyessä ajassa. Myös Ferm ym. (1992) havaitsivat tuhkalannoituksen parantaneen puiden elinvoimaisuutta jo pienilläkin tuhka-annostuksilla. Kasvuhäiriöt, kuten latvakasvaimien ja silmujen vauriot vähenivät selvästi, ja puiden kuolleisuus väheni jonkin verran lisättäessä hehtaarikohtaista lannoitusannostusta (Ferm ym. 1992). Turv la erityisesti ravinteita vaativien kasvien määrä kasvaa tuhkalannoituksen myötä. Tuhkalannoituksen pitkäaikaisvaikutuksena on havaittavissa kenttäkerroksen kas-

25 Tuhkan vaikutuksista metsäekosysteemissä 25 villisuuden muuttuminen ruoho- ja heinävaltaiseen suuntaan (Malmström 1952, Reinikainen 1980, Silfverberg ja Huikari 1985, Ferm ym. 1992). Tällainen kasvillisuuden muutos tehostaa sekä kenttäkerroksen että sinne joutuneen neulaskarikkeen hajoamista ja siten ravinteiden kierto vilkastuu. Ilmaisijalajien mukaan kasvupaikan hyvyysluokka nousee keskimäärin 1-2 yksikköä, mutta muutoksen suuruus riippuu paljolti suotyypistä ja käytetystä tuhkamäärästä (Reinikainen 1980, Silfverberg ja Hotanen 1989) sekä lannoituksesta kuluneesta ajasta, eri kasvilajien kasvupaikkavaatimuksista ja lajien välisestä kilpailusta (Leinonen 1996). Alkuperäisistä lajeista rahkasammalet kärsivät tuhkalannoituksesta. Pintakasvillisuuden myöhempi kehitys on riippuvainen puuston käsittelystä ja kehityksestä sekä turpeen alkuperäisistä ravinneresursseista (Silfverberg ja Hotanen 1989). Tuhkalannoituksella voi olla kaksijakoinen vaikutus metsänuudistumisessa. Kohtuullisilla lannoiteannoksilla saadaan edistettyä siementen itämistä ja taimien alkukehitystä (Lukkala 1955, Moilanen ym. 1987, Rikala ja Jozefek 1990, Silfverberg 1995). Toisaalta suuremmissa lannoitusmäärissä tuhkan korkean ph:n on todettu haittaavan siementen itämistä ja pintakasvillisuuden liiallinen rehevöityminen haittaa nuorten taimien kehitystä (Silfverberg 1995). Marjasatoihin tuhkalannoituksella on alkuun positiivinen vaikutus, mutta pitemmällä aikavälillä marjakasvien, erityisesti mustikan satoa voi heikentää muiden ruohokasvien kilpailuvaikutus (Salo 1988, Silfverberg ja Issakainen 1991).

26 26 Väätäinen ym. 4. AINEISTO JA MENETELMÄT 4.1 Tuhkanpalautusketjujen logistiikka ja kustannukset Tutkimukseen valittujen tuhkanpalautusketjuvaihtoehtojen logistiikka ja kokonaiskustannukset selvitettiin jokaiseen ketjun eri vaiheeseen perehtymällä. Päämenetelminä käytettiin aikatutkimusta, tonnikohtaista kustannuslaskentaa ja diskreettiaikasimulointia. Nykyisen, käytännössä toimivan tuhkanpalautusmenetelmän eri osatekijöiden ajanmenekkijakauman selvittäminen aina rakeistamolta metsään asti oli perusta muiden vaihtoehtojen määrittämiselle ja laskennalle. Varastoinnin suora vaikutus levitysketjun tehokkuuteen oli tiedostettu, joten rakeistetun tuhkan varastointitavat ja sen vaikutuksen kokonaiskustannuksiin otettiin mukaan laskelmiin. Konekustannuslaskelmissa käytettiin vuoden 1998 hintatasoa. Tuhkanpalautusketjuun kuuluvien koneiden tuntikustannuslaskenta suoritettiin yleisesti käytössä olevilla laskentamalleilla. Sekä rakeistetun tuhkan kaukokuljetuksessa että lähikuljetuksessa käytettyjen kuorma-autojen kustannuslaskennan perusteena oli Suomen Kuorma-autoliiton käyttämä kustannuslaskentamalli. Raetuhkan kuormauksessa käytetyn pyöräkuormaajan laskentamallina käytettiin Suomen Maanrakentajien Keskusliiton käyttämää menetelmää. Eri koneiden osalta investointien poistoaikojen pituudet vaihtelivat niiden käyttömäärän perusteella. Pääomakustannusten yhdistämisessä kustannuslaskelmiin käytettiin yleisesti tasapoistoperiaatetta, jossa pääoman poisto ja korko huomioitiin laskentaan seuraavasti: D = (P-S)/N, jossa D = vuotuinen poisto, mk P = hankintahinta, mk S = jäännösarvo, mk N = käyttöikä, vuosia AI = (i/100) * [(P+S)/2], jossa AI = vuotuinen korko, mk i = korkotaso, % P = hankintahinta, mk S = jäännösarvo, mk Tuntikohtaiset kustannukset esitettiin sekä käyttötunteina (E 15 ) että kaikki keskeytykset sisältävinä työmaa-aikatunteina (W 0 ). Käyttötunti (E 15 ) sisältää varsinaisen tehoajan (E 0 ) sekä alle 15 minuuttia kestävät yhtämittaiset keskeytykset. Kustannuslaskelmissa arvonlisäveroa (22 %) ei ollut mukana.

27 Aineisto ja menetelmät 27 Aikatutkimukset suoritettiin jatkuva-aikamittausmenetelmällä (Harstela 1991). Aikatutkimusten työvaiheiden ajanmenekkien tallentamisessa käytettiin apuna RUFCO 900 maastomikroa. Raetuhkan lähikuljetuksessa käytetyn kuorma-auton ja perävaunuyhdistelmän kuormauksen suorittavan pyöräkuormaajan ajanmenekkitiedot selvitettiin kyselyin urakoitsijoilta. Tarkempaan seurantaan ei ollut tarvetta, sillä kyseisten koneiden osallistuminen tuhkanpalautusketjuun on hyvin pientä. Tuhkan levitysketjuun kuuluneista koneista työmaa-aikajakaumat selvitettiin tuhkan kaukokuljetuksesta, helikopterilevityksestä ja metsätraktorilevityksestä. Näille ketjun osatekijöille suoritettiin myös herkkyysanalyysiä kuljetus-/levitysetäisyyden vaikutuksesta yksiköiden tuottavuuksiin ja kustannuksiin. Näiden osalta työmaa-aika jakautui seuraaviin päätyövaiheisiin: Perävaunuyhdistelmä (tuhkan kaukokuljetus): lavojen kuormaus, kuorman vaaitus, ajo kuormattuna, kuorman purku, ajo tyhjänä, odotus tehdasalueella ja muut keskeytykset. Helikopteri: kontin vaihto, lento kuormattuna, tuhkan levitys, lento tyhjänä, tankkaus ja keskeytykset. Bobcat pyöräkuormaaja: toiminta kasalla (kauhan täyttö, tuhkan punnitus, suurten kivettymien särkeminen, varastokasan kohentelu), kontin täyttö, odotus ja keskeytykset. Metsätraktori: levittimen kontin kuormaus, varastokasan kohentelu, ajo kuormattuna, levitys, siirtyminen levitysten välissä, levittimen tarkastus, ajo tyhjänä ja keskeytykset. Aikatutkimukset ja seurantatutkimukset suoritettiin talven, kevään ja kesän aikana vuonna Helikopterilevityksen osalta aikatutkimuksia tehtiin helmi- ja elokuussa, kumpanakin kuukautena kolme päivää (keskim. 7 h/päivä). Helikopterilevityksestä pohjatietoa aikatutkimusten lisäksi saatiin lentopäiväkirjasta. Metsätraktorilevityksen aikatutkimukset suoritettiin maaliskuussa neljänä päivänä (keskim. 8 h/päivä). Rakeistetun tuhkan kaukokuljetuksessa käytetyn perävaunuyhdistelmän työmaa-aikajakauma selvitettiin seurannalla maalis- ja huhtikuussa. Seuranta-aineisto käsitti 10 työpäivää (30 tuhkakuormaa). Vaihtoehtoisten tuhkanpalautusketjujen kokonaiskustannusvertailun mahdollistamiseksi ketjun jokainen kustannustekijä laskettiin ja vertailtavana suureena olivat kustannukset rakeistettua tuhkatonnia kohden (mk/tonni). Rakeistamon kustannukset perustuivat investointihetken hankintahinnan ja vuodelle 2000 budjetoituihin rakeistamon muuttuviinja muihin kiinteisiin kustannuksiin. Rakennusten investointiarviot oli toteuttanut Enocell Oy:n tekninen osasto ja katetun hihnakuljettimen investointihinta saatiin sen valmistuttajal-

28 28 Väätäinen ym. ta, PR-Plan Oy:ltä. Rakennusten investointeihin sisällytettiin myös poistoaikana toteutuvat muut rakennuksiin liittyvät kustannukset. Koneiden ja rakennusten pääomakustannusten vuotuinen poisto toteutettiin kustannuslaskennassa tasapoistoperiaatteella ja yleisesti korkotasona käytettiin 6 prosenttia korkokustannusten laskennassa. Rakeistamon ja rakennusten investointien poistoajan pituudeksi asetettiin 10 vuotta ja jäännösarvoksi 20 % Tuhkanpalautusketjuvaihtoehtojen ja koneiden kuvaus Tässä tutkimuksessa tuhkankäsittelyketjuvaihtoehtojen valinta ja niiden tarkempi tutkiminen perustui Stora Enso Oyj:n sen hetkiseen tarpeeseen kehittää nykyistä raetuhkankäsittelylogistiikkaa tehtaalta metsään. Tässä tutkimustapauksessa vaihtoehdot eroavat pääosin tehdaslogistiikaltaan mutta myös raetuhkan levitysmenetelmiltään. Jokaiseen tuhkanpalautusvaihtoehtoon on sisällytetty sekä lentolevitys helikopterilla että maalevitys metsätraktorilla, jolloin myös vertailu maa- ja lentolevityksen välillä voitiin suorittaa. Nykyinen käytännössä toimiva tuhkanpalautusmenetelmä valittiin lähtökohtaiseksi menetelmäksi ja sen lisäksi kaksi uutta vertailtavaa menetelmää. Uusien vaihtoehtoisten menetelmien logistiset ketjut laadittiin teoreettisesti. Nykyisen menetelmän raetuhkan kaukokuljetuksen sekä helikopteri- ja metsätraktorilevityksen kustannusperusteet yhdistettiin vaihtoehtojen uusiin tehdaslogistisiin ratkaisuihin, jolloin tulokset kokonaiskustannuksista ovat vertailtavissa. Taulukossa 3 on esitetty eräitä perustietoja tuhkanpalautusketjuun kuuluvista koneista. Lisäksi liitteessä 1 kuvissa on esitetty tuhkanpalautusketjun eri vaiheita ja niissä toimivia koneita. Taulukko 3. Tuhkanpalautusketjun koneiden perustietoja. Hankintahinta, mk (ilman arvonlisäveroa) Käytetty kuormakoko keskimäärin, kg Kuormaauto 1 * * kuorma-auto tuhkan lähikuljetuksessa Helikopteri Bobcat - kuormaaja Pyöräkuormaaja Perävaunuyhdistelmä Metsätraktori

29 Aineisto ja menetelmät 29 Nykyisen rakeistetun tuhkanpalautusketjun vaiheet ovat seuraavat (kuva 2): Tuhkan rakeistaminen rakeistamolla. Prosessissa valmis raetuhka siirtyy suoraan tuhkakonttiin. Kontin tyhjentäminen kenttävarastoon tehdasalueelle kuorma-autolla. Raetuhkan kuormaus kasettiperävaunuyhdistelmään pyöräkuormaajalla. Tuhkan kaukokuljetus tehdasvarastolta metsävarastoon kasettiperävaunuyhdistelmällä. Raetuhkan levitys metsään joko metsätraktorilla tai helikopterilla, jossa kontin kuormauksessa käytetään Bobcat 763 pienkuormaajaa. Kuva 2. Nykyisen tuhkanpalautusketjun logistiikka. Ensimmäisen vaihtoehtoisen menetelmän ja nykyisen menetelmän ero on ainoastaan tuhkan varastoinnissa tehdasalueella (kuva 3). Muutoin tuhkanpalautusketjun osatekijät ovat täysin samat. Tässä vaihtoehdossa rakeistettu tuhka varastoidaan tehdasalueella katetussa varastossa, jolloin raetuhkan laatu säilyy hyvänä. Vanhaa, käyttämättömänä olevaa koivukuorimoa hyödynnetään varastoinnissa, jolloin rakennukseen kunnostetaan 1000 m³:n kokoinen varasto raetuhkalle. Siten vältytään ulkoilmavarastoinnista johtuvalta tuhkan paakkuuntumiselta ja ravinteiden liukenemiselta. Tutkimuksen tuhkanpalautusketjujen vertailussa otetaan huomioon raetuhkan laadun vaikutukset palautuslogistiikkaan ja siten myös kokonaiskustannuksiin.

30 30 Väätäinen ym. Kuva 3. Ensimmäisen uuden vaihtoehdon tuhkanpalautusketjun kuvaus. Toinen vaihtoehtoisista menetelmistä eroaa merkittävämmin nykyiseen tuhkapalautusketjuun nähden (kuva 4). Tehdaslogistiikaltaan menetelmä on muista täysin poikkeava. Rakeistamolta raetuhka siirretään katettua hihnakuljetinta pitkin erilliseen uuteen varastorakennukseen. Varastorakennus rakennetaan tehdasalueelle sopivaan paikkaan, jossa tuhkan käsittely ei aiheuta ongelmia selluprosessille, jolla on tarkat säännökset toiminnan puhtaudelle. Myös tuhkan kuormaus perävaunuyhdistelmään tapahtuu varastohallissa pyöräkuormaajalla. Kuva 4. Toisen vaihtoehtoisen tuhkanpalautusketjun kuvaus.

31 Aineisto ja menetelmät Simulointi Simuloinnilla oli tarkoituksena selvittää jatkokäsittelyyn valittujen tuhkanpalautusmenetelmien osatekijöiden välisiä vuorovaikutuksia ja mahdollisia ongelmakohtia sekä erilaisilla tuotantomäärillä että pääosin levitykseen ja varastointiin kohdistuvilla vaihtoehtoisilla logistisilla ratkaisuilla. Tärkeänä selvityksen kohteena oli jatkuvana ja tasaisena tuotantona tapahtuvan tuhkan rakeistamisen sekä kausittaisen ja määrällisesti vaihtelevan metsälevityksen linkittäminen toimivaksi kokonaisuudeksi. Jotta asetettuihin tavoitteisiin päästään, mallin laatimisessa päädyttiin kokonaisuuteen, jossa simuloinnin alussa budjetoitua levitystavoitetta malli koettaa toteuttaa. Simulointimalli perustuu yhden kalenterivuoden aikana tapahtuvaan tuhkan palautusketjun toimintaan, jossa tarkasteltava tuhkankäsittelyketju alkaa rakeistamolta ja päättyy metsävarastoon. Varsinaisen levitystapahtuman yhdistämistä malliin ei koettu järkevänä, sillä tarvittava tieto ketjun toiminnasta saadaan huomattavasti kevyemmällä simulointivaihtoehdolla. Toisaalta maa- ja lentolevitysten, niiden kausittaisten jaksotusten ja levityskohteiden välisten siirtymien tarkempaan mallittamiseen ei ollut projektin puitteissa riittävästi resursseja. Kuukausittaisten levitystavoitteiden määrittelemisessä otettiin huomioon sekä maa- että lentolevityksen osalta levityksen tuottavuus ja muut rajoitteet, jolloin levitystavoitemäärät olisivat myös käytännössä mahdollisia. Simuloinnin tuloksena havaitaan juuri se, kuinka hyvin ennakkoon asetetut kuukausittaiset levitystavoitteet toteutuvat. Koska nykyisen tuhkanpalautusketjun logistiikka ja sen vaihtoehtoiset menetelmät ovat uusia ja osin käytännössä kokeilemattomia, päädyttiin käyttämään simulointia. Myös levitysten, rakeistuslaitoksen ja kaukokuljetuksen toiminnan vaihtelut vahvisti simuloinnin käyttöä tutkimuksessa. Optimaalista ratkaisua ei muutoinkaan ollut mahdollista määrittää, vaan tärkeämpänä tekijänä oli saada tietoa ketjujen toiminnasta olosuhteiden vaihdellessa. Simulointimallien laadintaa varten tarkempi tieto ketjun eri osatekijöiden toiminnoista oli tarpeen. Aikatutkimuksista saadut työvaiheiden ajanmenekkitiedot muodostettiin jakaumiksi, joita käytettiin simulointimalleissa. Rakeistamon tuotannosta ja siihen liittyvistä keskeytyksistä oli käytössä tuotantopäiväkirja, jonka avulla voitiin mallittaa rakeistamon toimintaa simulointimalliin.

32 32 Väätäinen ym. WITNESS -simulointiohjelma Simuloinneissa käytetyt mallit laadittiin Witness simulointiohjelmalla, joka ei vaadi käyttäjältään perinteisiä ohjelmointikykyjä, mitä puhtaat ohjelmointisovellukset edellyttävät. Witness on graafinen interaktiivinen simulointiohjelmisto, jossa on tekoälyn piirteitä, kuten automaattinen ohjelmanluonti ja virheiden etsintä, sekä graafinen interaktiivinen ohjelmointiliittymä. Varsinaiset toiminnot voidaan esittää luomalla kuva osien, kulkuneuvojen ja työn virrasta useiden työpisteiden läpi. Nämä ovat joko fyysisiä olioita, jotka edustavat reaalimaailman todellisia kokonaisuuksia, tai loogisia olioita, jotka esittävät mallin käsitteellisiä piirteitä. Simulointimalli rakennetaan interaktiivisesti graafisen käyttöliittymän avulla. Mallin suunnittelu ja layout ovat helposti tekijän määrättävissä. Witness simulaattorisovellus sisältää valmiita esiohjelmoituja elementtejä ts. olioita, kuten kone, kulkuneuvo, valmiste, reitti, varasto, joiden valinta haluttuun simulointiympäristöön on helppoa. Simulointimalliin valitut reaalimaailman oliot mallintaja kuvaa näytölle halutunlaiseksi. Apuna voidaan käyttää valmiita ikoneja ja yksinkertaisia piirroksia tai halutessaan on mahdollista siirtää malliin valokuvia, CAD pohjaisia piirustuksia sekä 3D kuvia. Simulointimallin visuaalisen esityksen muokkaaminen on mahdollista jälkeenpäin. Simuloinnin etenemistä voidaan seurata visuaalisesti näytöltä, ja erityisesti testausvaiheessa tämä helpottaa simulointimallin verifiointia (toimiiko malli oikein) ja validiointia (vastaako se todellisuutta). Työvaiheiden looginen eteneminen tarkastetaan ajamalla malli vaihe vaiheelta. Simulointimallin etenemistä on mahdollisuus seurata myös eri vaiheissa saatavilla raporteilla, jotka tulostuvat näytölle sekä taulukoina että diagrammeina. Simulointiajojen tulostiedostoja käsiteltiin Excel taulukkolaskentasovelluksella, jolla voitiin muuttaa tulostiedosto Excel ohjelman luettavaksi. Tulostiedoston ensimmäisellä taulukkosivulla oli simuloinnin aikana kaikki ne tallentuneet tiedot muuttujista, mitkä Witness sovellus eri olioluokkien toiminnoista on ohjattu tallentamaan. Toiselle taulukkosivulle laadittiin taulukko, johon koottiin analysointiin ja jatkotutkimuksiin tarpeellinen tieto. Myös jatkolaskelmia oli helppo tehdä kyseisen taulukon alle eri simulointiajojen osalta. Simuloinnin perustietoja Simulointiajojen perusmallina käytetään kustannuslaskelmissa edullisimmaksi vaihtoehdoksi todettua tuhkanpalautusketjua, joka on myös esitetty kuvassa 3 sivulla 30. Simuloin-

33 Aineisto ja menetelmät 33 tiajoissa simuloitiin kerrallaan koko vuosi; tässä tapauksessa simulointimalli oli rakennettu vuoden 2000 kalenterin mukaan. Perusmallissa rakeistamo toimii yhdellä työvuorolla (8 tuntia/päivä); pyhäpäivisin ja lauantaisin ei ole tuotantoa. Päivittäinen ajoaika vaihtelee 1 8 tuntiin keskiarvon ollessa noin 6,5 tuntia. Keskimääräinen tuottavuus on noin 4,6 tonnia raetuhkaa tehotunnissa (E 0 ). Tuottavuus ja päivittäinen ajoaika saadaan tuotantotietojen perusteella laadituista jakaumista (kuva 5). Kokopäiväkeskeytyksiä esiintyy 7 prosentin todennäköisyydellä. Työpäiviä kertyy vuodessa keskimäärin 240 päivää. Vuoden mittaisessa toimintajaksossa on myös seisokkiviikkoja, jotka sijoittuvat touko- ja kesäkuun loppuun. Raaka-aine tehtaalta Raaka-aine ulkopuolelta Tuotantonopeus Tuotantoaika Vuoden 2000 kalenteri - seisokit Prosessointi Kontit Keskeytykset A. Sisäiset B. Ulkoiset - lavat / tehdasvarasto täynnä Kuva 5. Tuhkan rakeistamon toimintaa ohjaavia tekijöitä simulointimallissa. Perusmallissa tehdasalueella operoiva kuorma-auto käy tyhjentämässä lavat tehdasvarastoon (kuva 6). Kahden kontin simulointimalleissa kuorma-auto saapuu tyhjentämään lavaa, kun toinen lavoista on tullut täyteen. Tuotantoa ei tarvitse keskeyttää, ellei kummatkin lavat ole täynnä. Mallissa tuhkan lähikuljetukseen asetettiin 10 %:n todennäköisyys sille, että rakeistamossa molemmat kontit ovat jo täyttyneet ja kuorma-auto saapuu tyhjentämään yhden kontin sijasta kahta konttia. Kuorma-auton käyttö myös muissa toimissa vaikuttaa tuhkakonttien tyhjennyksen ajoitukseen, mikä huomioitiin malliin saapumisviivejakaumalla.

34 34 Väätäinen ym Kontin tyhjennys, 90 % todennäköisyydellä 2. Kummankin kontin tyhjennys, 10 % todennäköisyydellä Kuva 6. Raetuhkan kuljetus rakeistamolta tehdasvarastoon perusmallissa. Tuhkan kaukokuljetusta simuloinnin perusmallissa ohjaa kuukausittainen levitystavoite sekä tehdasvaraston koko. Ennen simulointia alkuarvoina asetettavat kuukausittaiset levitystavoitteet ohjaavat ensisijaisesti kaukokuljetuksen toimintaa. Perusmallissa tuhka kuljetetaan metsävarastolle juuri ennen levityksiä, jolloin sen hetkisen kuukauden levitystavoite kuljetetaan samana kuukautena, jos tuotanto ja varasto antavat myöden. Reilusti ennen tulevia levityksiä tapahtunut tuhkan kaukokuljetus johtaa pitkään metsävarastointiin, jolloin raetuhkan laatu heikkenee. Jos tehdasvaraston kapasiteetti täyttyy ennen tulevia levityksiä ja tuhkan kaukokuljetus kyseisen kuukauden osalta on jo suoritettu, kaukokuljetus käynnistyy seuraavan levityskuukauden levityskohteille. Toisaalta, jos tuotanto ja varasto jäävät jälkeen levitystavoitteista, simuloinnin tuloksiin tallentuu levittämättä jääneet osat. Tuloksena sitä voidaan esittää myös myöhästyneenä levityksenä tavoiteaikatauluun nähden, sillä mallissa kaikki raetuhka kaukokuljetetaan metsävarastoihin. Pelkästään tehdasvaraston koon ohjaamana kasettiperävaunuyhdistelmä voi aloittaa kaukokuljetuksen, jos varastossa on raetuhkaa vähintään 200 tonnia. Mallissa tämän minimivarastokoon perusteena oli se, että tuhkan kaukokuljetusta voidaan näin ollen suorittaa täyden työpäivän ajan. Jos tehdasvaraston koko alkaa olla lähellä maksimikapasiteettia, annetaan kaukokuljetukselle käsky toimia. Niin perusmallissa kuin myös nykyisessä tuhkanpalautusketjussa kasettiperävaunuyhdistelmän lähtö- ja paluupaikka on 72 kilometrin päässä rakeistamolta. Muita kaukokuljetuksen toimintaa ohjaavia tekijöitä on esitetty kuvassa 7.

35 Aineisto ja menetelmät 35 Jakaumat: - kuorman paino, (40-46 tonnia) - kuljetusetäisyys, ( km) - kuormaus ja purku - keskeytykset, odotus ennen kuormausta Rajoitteet: - työpäivän pituus - varaston koko (myös ohjaa) Kuva 7. Raetuhkan kaukokuljetuksen periaatepiirros. Kuorma-auton tuhkakuorman koko on keskimäärin 43 tonnia, keskimääräinen kaukokuljetusetäisyys 50 kilometriä ja keskinopeus riippuvainen levityskohteen sijainnista. Kuorman koko vaihtelee 40 tonnista 46 tonniin ja kuorman koon simuloinnissa määrittää lognormaali jakauma, jonka keskiarvo ja hajonta ovat 42,8 ja 1,45. Kaukokuljetusetäisyys vaihtelee 10 kilometristä 120 kilometriin ja kuljetettava etäisyys määritetään lognormaalista jakaumasta, jonka keskiarvo ja hajonta ovat 50 ja 22. Ajonopeus lasketaan kaavalla: Ajonopeus = 8, ,63 x log(kuljetusetäisyys). Varsinaiselle raetuhkan metsälevitykselle ei tehty omia malleja simulointiohjelmaan, vaan levitysmäärät asetetaan ennen simulointia levitystavoitteena kuukausittain jaettuna. Kaukokuljetusta pääosin ohjaava levitystavoitetaulukko on jaettu sekä helikopteri- että metsätraktorilevitykselle kalenterikuukausittain. Sekä maa- että lentolevitykselle perusmalliin on asetettu rajoitteita tämänhetkisen käytännön toiminnan perusteella. Perusmallissa maalevityksen osalta levityskuukausiksi määritettiin maalis-, huhti-, marras- ja joulukuussa. Vuodenajankohta voi rajoittaa levitysmahdollisuutta siten, että levityskohteen routatilanne on määräävä tekijä ja keskitalven runsaslumisuus voi myös olla esteenä. Kesä-, heinä-, syys- ja lokakuussa ei suoriteta lentolevitystä, koska helikopteriyritys suorittaa niinä kuukausina keinolannoitelevityksiä. Lentolevittäjälle suunniteltu pienin kuukausittainen levitysmäärä on 400 tonnia, jonka levittämiseen kuluu noin viikko. Pienemmällä levitysmäärällä lentolevittäjä ei pysty työskentelemään kokonaista työviikkoa, ja

36 36 Väätäinen ym. levitysmäärän noustessa yli tonniin kuukaudessa joutuu levittäjä tekemään ylitöitä. Työajaksi on asetettu 8 tuntia päivää kohden (lakisääteinen lentoaika 7 tuntia/päivä). Maalevityksen kohdalla kuukausittainen maksimi on noin tonnia. Koska maalevityksen levityskuukausia on mallissa neljä, niin suuremmilla levitysmäärillä, yli tonnia vuodessa, levityksiä toteutetaan maalevityskoneella useammassa työvuorossa tai käytössä on useampia maalevittäjiä. Ennen simuloinnin aloittamista lähtötiedot voidaan asettaa halutunlaisiksi. Tärkeimpiä asetuksia ovat tehdasvaraston kapasiteetti ja kuukausittaiset levitystavoitteet ja niiden jakautuminen lento- ja maalevityksen kesken. Jotta simulointiin saataisiin satunnaisuutta asetetaan myös erilaisten jakaumien perusteella toimivat satunnaistustoiminnot päälle. Kukin simulointivuosi ajettiin neljällä toistolla, jotta satunnaisvaihtelua saatiin pienennettyä ja tuloksista saatiin relevantimpia. Tulokset esitettiin neljän toiston keskiarvoina sekä osin keskihajontoina. Tarkasteltavat kohdat vaiheittain ja testiaineisto Simuloinnilla koko tuhkanpalautusketjun vuotuisessa toiminnassa selvitettävät pääkohdat jaettiin eri vaiheisiin, jotta merkittävimpien tekijöiden vaikutus ketjun toimintaan tulisi selvitettyä. Simuloinnin vaiheet oli suunniteltu niin, että edellisen vaiheen tuloksia voitiin hyödyntää myös seuraavassa simulointivaiheessa. Päävaiheita simuloinnissa oli viisi: 1 Tehdasvaraston koon selvittämiseksi tarkasteltiin aluksi eri tekijöiden vaikutuksia varaston kokoon. Tarkasteltaviksi tekijöiksi valittiin rakeistamon tuotantomäärän, kaukokuljetuksen ajoituksen ja maa- ja lentolevityksen välisen levityssuhteen vaikutus tehdasvaraston kokoon. Tehdasvaraston koolla on vaikutusta koko tuhkankäsittelyketjun toimintaan, joten sen kokoa on oleellista selvittää myös jatkosimulointeja ajatellen. 2 Päätarkastelun kohteena oli se, kuinka vuotuinen levitystavoite toteutuu eri tuotantomäärillä, kun maa- ja lentolevityksen levityssuhteet ja kuukausittaiset levitysmäärät vaihtelevat. Varastokapasiteetit laadittiin eri vuosituotantomäärille käyttämällä hyödyksi ensimmäisissä ajoissa saatuja tehdasvarastotietoja. Lento- ja maalevityksen suhteet vaihtelivat 25 prosentista 75 prosenttiin. Eri tuotantomäärillä kuukausit-

37 Aineisto ja menetelmät 37 taista levitysvaihtelua edustivat poikkeavat levityskuukaudet, tasaiset levityskuukaudet sekä tuotantoa mukailevat levityskuukaudet. Levityssuunnitteiden laadinnassa otettiin huomioon myös se, että levitysyrittäjille annettavista levitysmääristä tulee järkeviä kokonaisuuksia. 3 Tarkastellaan rakeistamon toimintaa, kun raetuhkaa tuotetaan kahden lavan sijasta yhdelle lavalle, kuten nyt käytännössä tapahtuu. 4 Tarkastellaan rakeistamon tuotantomuutosten vaikutusta kokonaistuotantoon ja kokonaiskustannuksiin. 5 Selvitetään kaukokuljetuksessa tapahtuvien muutosten vaikutusta raetuhkan käsittelyketjun toimintaan sekä kaukokuljetuksesta aiheutuvaan kustannuserään. Toisessa simulointivaiheessa tarkasteltiin levitystavoitteiden vaihtelun vaikutusta koko ketjun toimintaan. Levitystavoitteiden kuukausittaiset levityssuhteet vaihtelivat kolmella eri tavalla; kokonaislevitystavoitteelle tasaiset levityskuukaudet, eri levitystavoille tasaiset levityskuukaudet ja tuotantoa mukailevat levityskuukaudet. Taulukoissa 4, 5 ja 6 on esitetty kyseiset tavoitelevitysmallit, kun vuotuisena tuotantomääränä on 6800 tonnia. Kuukausittaiset levitysmäärät vaihtelivat eri tuotantomuodoilla saman periaatteen mukaisesti. Taulukko 4. Tasaiset levityskuukaudet. Levitys Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Elo Marras Joulu Yhteensä Helikopteri 75 % Metsätraktori 25 % Yhteensä Taulukko 5. Tasaiset levityskuukaudet eri levitystavoille. Levitys Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Elo Marras Joulu Yhteensä Helikopteri 75 % Metsätraktori 25 % Yhteensä

38 38 Väätäinen ym. Taulukko 6. Tuotantoa ja varastoa mukaileva levitys. Levitys Tammi Helmi Maalis Huhti Touko Elo Marras Joulu Yhteensä Helikopteri 75 % Metsätraktori 25 % Yhteensä Toisessa simulointivaiheessa mukana olivat seuraavat tuotantomuodot: 1. kaksi lähikuljetuslavaa ja toiminta yhdessä työvuorossa, tuotanto noin 6800 tonnia vuodessa, 2. kaksi lähikuljetuslavaa ja toiminta yhdessä työvuorossa myös lauantaisin, tuotanto noin 8200 tonnia vuodessa, 3. kaksi lähikuljetuslavaa ja toiminta kahdessa työvuorossa, tuotanto noin tonnia vuodessa, 4. kaksi lähikuljetuslavaa ja toiminta kahdessa työvuorossa kaikkina kuukausina, tuotanto noin tonnia vuodessa. Kolmessa ensimmäisessä tuotantomuodossa tuhkaa ei levitetä kesä-, heinä-, syys- ja lokakuussa. Neljännessä mallissa levitys toimii vuoden jokaisena kuukautena. Kaukokuljetus voi toimia kaikkina kuukausina, jos tarvetta ilmenee. 4.2 Metsätietojärjestelmien arviointi Tutkimuksen toisena päätavoitteena oli selvittää metsätietojärjestelmien hyödyntämismahdollisuutta potentiaalisten tuhkanlevityskohteiden kartoittamisessa. Nykyään Stora Enson omien maiden levitysten organisoinnissa käytetään Stora Enson metsätietojärjestelmää apuna. Paikkatietojärjestelmän käyttö on jo osoittautunut toimivaksi, mutta selkeä toimintamalli kohteiden paikantamisessa puuttuu. Tutkimuksessa oli mukana Metsäkeskuksen, Stora Enson ja Metsähallituksen metsätietojärjestelmät ja kohdealueena oli Pohjois-Karjala. Pohjois-Karjalan alueelta kaikki Stora Enson ja Metsähallituksen maiden metsikkö- /kuviotiedot oli tallennettu tietokantoihin, mutta maakunnan yksityisten metsänomistajien metsistä vain pieni osa on metsätietokannoissa, noin 20 %.

39 Aineisto ja menetelmät 39 Tietojärjestelmiin tutustumisen jälkeen perehdyttiin tiedonhakukeinoihin metsikkötietokannoista. Paikkatietojärjestelmiä käytettiin apuna esimerkkikohteiden paikantamisessa näytön karttapohjalle. Metsikkötiedon haku- ja paikantamistoiminnoista koottiin vaiheittaiset selvitykset eri metsätietojärjestelmien osalta. Metsätietojärjestelmien välillä toteutettiin arviointia ja vertailua keskenään erilaisin kriteerein. Jokaisen organisaation tiedonhallintajärjestelmissä oli juuri tulossa olevia muutoksia tai muuten lähiaikoina tapahtumassa kehitystä, joten selvitysten tulokset soveltuvat vain selvityksen hetkisiin tietojärjestelmiin ja niiden toimintaan. Tämän vuoksikaan ei aivan yksityiskohtaista hakutoimintojen vaiheittaista etenemistä ollut järkevää tuoda esille. Lopuksi suoritettiin jokaisella tietojärjestelmällä esimerkkihakuja metsikkötietokannoista ennalta määrätyin rajoittein. Haut suoritettiin tutkimuksessa mukana olleiden organisaatioiden tietojärjestelmistä vuoden 1999 lopulla. Esimerkkihaut jakaantuivat kolmeen osaan siten, että ensimmäisessä vaiheessa haettiin tietokannoista kaikki metsätalouskäytössä olevat metsämaat. Toisessa vaiheessa etsittiin ojituskelpoiset mäntyvaltaiset metsätalouskäytössä olevat turvemaat. Kolmannessa vaiheessa hakua tarkennettiin ja rajoitteita lisättiin siten, että edellisten määritteiden lisäksi kohteen puuston pohjapinta-alan tuli olla yli 18 m² hehtaarilla ja metsikön tuli olla kehitysluokaltaan nuori- tai varttunut kasvatusmetsä. Edellisten hakujen perusteella pystyttiin suuntaa-antavasti päättelemään potentiaalisten raetuhkanlevityskohteiden määrää Pohjois-Karjalan alueella. Tarkennettaessa hakua kohteisiin, joille on lähiaikoina tarpeellista toteuttaa harvennushakkuu, saatiin selvitettyä kohteet, joihin olisi mahdollista harvennuksen lisäksi yhdistää raetuhkanlevitys ja mahdollisesti myös kunnostusojitus. Toisin sanoen mikä on lähitulevaisuudessa mäntyvaltaisten turvemaiden potentiaali ja tarve harvennushakkuisiin, joiden toteutusten jälkeen olisi järkevää varmistaa kohteiden maaperän tuottokyky ja ravinnetasapaino tuhkalannoituksella Metsätietojärjestelmien kuvaus Stora Enson ja Metsäkeskuksen paikkatietojärjestelmä: Xforest Xforest paikkatietojärjestelmä on käytössä Stora Enson ja Metsäkeskuksen organisaatiossa. Xforest on metsävaratietojen ylläpitoon ja käytön seurantaan suunniteltu graafinen paikkatietojärjestelmä, jossa karttapohjia käytetään tiedonhallintaan (kuva 8). Ohjelmistolla pystytään hallitsemaan kuvio- ja kiinteistörajojen sekä metsävaratietojen ylläpito ja tuotta-

40 40 Väätäinen ym. maan tarvittavat suunnittelulaskelmat, toimenpidekartat, tuotanto- ja yhteenvetoraporttien tulosteet. Kartta-aineiston digitoinnin jälkeen kuvioiden ominaisuustiedot voidaan syöttää suoraan maastotallentimen muistista tai järjestelmän karttakäyttöliittymän kautta. Kuva 8. Näkymä Xforest käyttöliittymästä. Tietokannassa käytettävät kuviotunnukset perustuvat Solmusuunnittelumenetelmässä käytettyihin muuttujiin. Maastosta mitattujen tunnusten kuten pohjapinta-alan, keskiläpimitan ja keskipituuden avulla lasketaan metsikkökuvioiden puustotilavuudet, jotka laskentaohjelma päivittää haluttuun ajankohtaan. Tulevaisuuden hakkuumahdollisuuksia ja -kertymiä pystytään arviomaan kasvufunktioiden, kehitysennustesimuloinnin sekä monitavoiteoptimoinnin avulla. Järjestelmän tarvitsemat ominaisuustiedot sekä kuvioiden muodostamiseen tarvittavat sijaintitiedot, pisteet ja viivat ovat talletettu samaan relaatiotietokantaan. Tällä varmistetaan kartan ja kuviotietojen välinen eheys. Tietokantana toimii Solid Server-relaatiotietokanta, jota Xforest käyttää Windowsin ODBC-standardirajapinnan kautta. Xforest-järjestelmän paikkatiedosta huolehtii GISbasepaikkatietokehitin. Käyttöliittymä on toteutettu Windows NT standardin mukaan, joten käytännöntyöskentely tapahtuu ikkunoitavien karttanäyttöjen avulla, joille avataan työalueeksi sekä taustakartta että aktiivinen kartta-aineisto.

41 Aineisto ja menetelmät 41 Tuhkalannoitukselle soveltuvaa työalueen pinta-alaa on järkevää rajata tunnuksilla kuten kunta-, kylä-, talo-, tila-, palstatunnisteen tai numeron mukaan, koska halutun tehtävän kannalta ylimääräinen aineisto hidastaa käyttäjän työskentelyä. Stora Enson tapauksessa käytettäessä Xforest ohjelmaa laajempien aluekokonaisuuksien tarkasteluun jo tilakohtainen hakuprosessi voi muodostua liian aikaa vaativaksi. Tämän takia tilat on useimmiten jaettu pienempiin palstoihin joiden rajoina on usein joet ja tiet. Palstojen keskikoko on noin 100 hehtaaria, mutta myös suuriakin yli 5000 hehtaarin palstoja esiintyy. Työalue voidaan myös määrätä tietokantahakua hyödyntäen, jossa hakukriteereinä käytetään Solmu-järjestelmän muuttujia. Saatua kuviojoukkoa voidaan edelleen muokata ja analysoida teemakarttojen muodossa. Työalueen määrittelyn jälkeen järjestelmä hakee automaattisesti halutun taustakarttamateriaalin, johon käyttäjä voi määrittää haluamiaan aktiivisia muuttujia kuten kuvio- ja tilarajat taustakartan päälle. Haluttaessa muuttaa metsikkökuvioihin liittyviä tietoja, voidaan tarvittavat korjaukset ja lisäykset suorittaa karttakäyttöliittymän avulla. Metsikkökuvioiden ominaisuustietojen ja omistussuhteiden hallintaan käytetään suunnittelualueen, lohkon ja metsäsuunnitelman tunnisteita, eli jokaisella metsikkökuviolla on tunnistetiedot mihin suunnittelualueeseen, -lohkoon ja kiinteistöön kyseinen alue kuuluu. Haluttaessa tutkia tiettyä aluekokonaisuutta tarkemmin kartta-aineistoa voidaan tilanteen mukaan näytöllä lähentää tai loitontaa muuttamalla mittakaavaa ja järjestelmä muuntaa automaattisesti vaikkapa GT -kartan peruskartta muotoon. Järjestelmästä tulostettava aineisto voi vaihdella yksinkertaisista kuviolistauksista ja yhteenvetotaulukoista, graafisiin esityksiin ja aina valmiiseen metsäsuunnitelmaan saakka. Erilaisten karttatulosteiden kuten tieverkostojen ja teemakarttojen tulostuslaatu voidaan valita mustavalkoisista työvedoksista aina korkeatasoisiin moniväritulosteisiin. Metsähallituksen paikkatietojärjestelmän kuvaus Metsähallituksen paikkatietojärjestelmään on kerätty tiedot valtion hallinnassa olevalta noin miljoonalta metsämaakuviolta, joka vastaa pinta-alaltaan 7 miljoonan hehtaarin aluetta. Paikkatietojärjestelmää hyödynnetään luonnonvaratietojen hallinnassa sekä hankekohtaisten suunnitelmien muodostamisessa. Järjestelmä perustuu Forms 4.5 toteutettuun rekisterisovellukseen (SUTI) sekä oliosuuntautuneeseen GradisGIS paikkatiedonhallintajärjestelmään (PATI). Paikkatiedonhallintajärjestelmä käyttää Oraclen relaatiotietokantaa.

42 42 Väätäinen ym. SUTI rekisterisovelluksella käsitellään ja päivitetään tietokantaan tallennettua ominaisuustietoa, kun taas PATI sovelluksella ylläpidetään sijainti- ja karttatietoa. Fyysisesti tietokanta on hajautettu 21:n eri tuotantotietokantaan, jotka ovat yhteydessä toisiinsa valtakunnallisen tietoverkon kautta. Tietojärjestelmän käyttö tapahtuu mikroilta ja Unix-palvelimilta. Järjestelmällä hallitaan kasvupaikka-, luonto-, toimenpide-, puusto- ja maankäyttötiedot sekä kiinteistöjenrajat, joista neljä ensin mainittua on kohdistettu metsikkökuvioille ominaisuustietona. Järjestelmän peruskartta-aineisto muodostuu itse digitoidusta vektorimuotoisesta aineistosta johon on lisätty korkeuskäyrät sekä digitaalisista rasteriilmakuvista että numeerisesta GT kartta-aineistosta. Kiinteistöjen rajat esitetään omana karttatasonaan ja maankäyttöalueita käsitellään omana tietotasona johon on lisätty rekisterisovellus ominaisuustietojen linkitystä varten (kuva 9). Lähestymiskuva (rasterimuodossa) Taustakartta (rasterimuodossa) Pohjakartta (vektorimuodossa) Kiinteistöjen rajat (vektorimuodossa) Maankäyttötaso (vektorimuodossa) Kuva 9. Metsähallituksen paikkatietojärjestelmän tietotasot. Metsätaso (vektorimuodossa) Metsätalouskuvioiden ominaisuustietoa havainnollistetaan yhdeksän tietotaulun ja yhteensä 111 erisisältöisen kentän avulla. Jatkuvalla kuviotietojen päivityksellä pyritään turvaamaan tietojen todenmukaisuus. Kuvioilla suoritetut toimenpiteet päivitetään tietokantaan puolenvuoden kuluessa tapahtumasta ja puuston kasvu päivitetään metsämaan kuvi-

43 Aineisto ja menetelmät 43 oille vuosittain kasvumalleilla. Päivityksen onnistuneisuutta kontrolloidaan otantamenetelmin. Etelä-Suomen alueella tavoitteena on ettei maastossa arvioitu tieto ole yli 10 vuotta vanhaa ja vastaavasti Pohjois-Suomessa yli 20 vuotta vanhaa. Tehokasta alue-ekologista suunnittelua sekä strategista maankäytön ja luonnonvarojenkäytön suunnittelua on mahdollista toteuttaa juuri paikkatietojärjestelmään tallennettujen tietojen ansiosta. Valtakunnallista raportointia varten tuotantotietokannoista koostetaan koko maan kattavat tiedostot, joita käsitellään ad-hoc raportointijärjestelmällä. Päivittäisistä käyttömuodoista yleisin on erilaisten hankekohtaisten toimenpiteiden suunnittelu ja niihin liittyvä kuviotietopäivitys. Teemakarttoja ja taulukoita tuotetaan havainnollistamaan vaihtoehtoisten toimenpide-ehdotusten vaikutuksia. Järjestelmän tietoihin perustuen tuotetaan myös tarvittavat suunnitelma-asiakirjat, työmaakartat, raportit ja viranomaisilmoitukset. Tietokannanhallintaohjelma Business Objects, Stora Enso Stora Enso on valinnut Business Objects käyttöliittymän tehostamaan tietokantojen hyödyntämistä osana päätöksentekoprosessia. Ohjelma on Microsoft Office yhteensopiva käyttöliittymä organisaation eri tietokantojen hallintaan, jolla voidaan yhdistellä, analysoida ja raportoida organisaation eri tietokantoihin tallennettua tietoa. Tietokantojen käyttö ja hyödyntäminen BO:lla ei edellytä tietokantarakenteiden hallintaa tai kyselykielien osaamista. Järjestelmä kääntää rajapinnan kautta annetut käskyt SQL-kielelle ja muodostaa tietotaulujen väliset yhteydet automaattisesti. Käyttöliittymällä voidaan olla yhteydessä lähes sataan eri tietokantaan ja yhdistellä tietoja samaan analyysiin ja edelleen raporttiin. Tietokantojen ei tarvitse olla tyypiltään yhtäläisiä vaan myös relaatiotietokantojen, OLAP -tietokantojen, taulukkolaskenta- ja tekstitiedostojen yhdistäminen on mahdollista. Tietokanta sijaitsee Imatralla ja käyttö tapahtuu Windows NT Terminal Serverin kautta. Käytettäessä NT Terminal palvelinta tietoa ei siirretä tietokannasta käyttäjälle prosessoitavaksi, vaan käyttäjän päätteeltä palvelimelle kulkevat ainoastaan käyttäjän antamat käskyt ja palvelin lähettää valmiiksi prosessoidut tulokset käyttäjälle. Näin tiedonsiirtoon ei kulu kohtuuttoman paljon aikaa käsiteltäessä laajoja aluekokonaisuuksia. Halutut rajoitteet ja kyselyt muodostetaan BO Query Panel -osassa ja relaatiot BO Designer -osassa. Tavoitteena on luoda standardimuotoisia raportteja sekä tuhkalannoituksen osalta suorittaa alueiden hakeminen keskitetysti. Kuvioiden tunnistuksen jälkeen

44 44 Väätäinen ym. piirikonttoreille (Karjalan alueella piirien lukumäärä 3) lähetetään alueiden tunnistetiedot sekä pinta-alat Excel-tiedosto muodossa.

45 Tulokset TULOKSET 5.1 Tuhkanpalautusketjun koneiden kustannus- ja ajanmenekkirakenne Tuhkanpalautusketjussa mukana olevien koneiden käyttösuhde tuhkankäsittelyketjun osalta vaihtelee voimakkaasti sen mukaan mikä on koneiden tehtävä ketjussa ja kuinka paljon ne ovat muussa toiminnassa. Tällä hetkellä kaikki koneet toimivat pääosin muissa tehtävissä, kuten kuorma-autot erilaisten tavaroiden ja kiintoainesten kuljetuksissa, helikopterit keinolannoitteiden levityksissä ja metsätraktorit puutavaran lähikuljetuksissa. Taulukossa 7 on esitetty nykytilanteena keskimääräiset koneiden käyttösuhteet tuhkanpalautusketjussa kokonaistyöaikaan nähden. Myös raetuhkan tonnikohtaiset kustannukset ketjun eri osatekijöiden osalta on esitetty taulukossa 7. Taulukko 7. Tuhkanpalautusketjuun kuuluvien koneiden kustannus raetuhkatonnia kohden sekä tuhkanpalautusketjuun kulutetun ajan suhde koneiden kokonaistyöaikaan, kun rakeistetun tuhkan tuotanto on 6300 tonnia vuodessa. Ketjun osatekijä Kustannus, mk/tonni Tuhkanpalautusketjuun kulutetun ajan suhde kokonaistyöaikaan Tuhkan rakeistus % Kuorma-auto lähikuljetuksessa 5,7 8 % Pyöräkuormaaja kuormauksessa 2,0 1.5 % Kasettiperävaunuyhdistelmä kaukokuljetuksessa 22,5 * 20 % Helikopteri Bobcat ketju levityksessä 267 * 50 % Metsätraktori lautaslevitin levityksessä 48 * 5 % * laskelmissa keskimääräisinä kuljetus ja levitysetäisyyksinä raetuhkan kaukokuljetuksessa 50 km, helikopterilevityksessä 0.8 km ja metsätraktorilevityksessä 0.5 km Tällä hetkellä rakeistetun tuhkan tuotanto on noin 6300 tonnia vuodessa. Rakeistamon tuotantokapasiteetti on kuitenkin huomattavasti suurempi ( tonnia/vuosi). Toisaalta Enocell Oy:n vuotuisesta tuotannosta puunkuoriaineksen poltossa syntyvä tuhkamäärä mahdollistaa tonnin raetuhkan vuotuisen tuotannon, jolloin suuremmat tuotantomäärät edellyttävät tuhkan tuontia ulkopuolelta. Tuhkaa on tuotu rakeistettavaksi kuorma-autolla pieniä määriä Stora Enson Imatran tehtailta. Tonnikohtaisesti tarkasteltuna raetuhkan tuotantoon kuluu eniten aikaa tuhkanpalautusketjun kokonaisajanmenekkiin suhteutettuna, mikä on noin 42 % (kuva 10). Rakeistamon tuotavuus on keskimäärin 4 5 tonnia tunnissa ja päiväkohtainen tuotanto on keskimäärin 30 tonnia raetuhkaa (8 tunnin työpäivä). Valmis raetuhka siirtyy valmistusproses-

46 46 Väätäinen ym. sissa suoraan lavalle, johon mahtuu 13 tonnia raetuhkaa. Tällä hetkellä rakeistaminen tapahtuu yhdelle lavalle, joten lavan tyhjentämisen ajaksi tuotanto joudutaan pysäyttämään. Ennen metsävarastoon siirtämistä rakeistettua tuhkaa välivarastoidaan tehdasalueella. Raetuhka kuljetetaan kuorma-autolla 700 metrin päässä olevaan ulkovarastoon. Tehdasalueella urakoivista kuormaautoista kontin tyhjennykseen tuleva auto saapuu rakeistamolle keskimäärin 2 minuutin kuluttua kontin täyttymisestä. Kontin tyhjentämisen keikka-aika on noin 15 minuuttia. Kuorma-auton tuntikustannus on 263 mk ja kustannus tuhkatonnille 5,7 mk, kun raetuhkan siirtoon kohdistuva ajanmenekki on 17 minuuttia konttia kohden. Tuhkan lähikuljetuksessa käytetyt kuorma-autot toimivat pääosin muissa kuljetustehtävissä. Raetuhkan lähikuljetuksen tonnikohtainen ajanmenekki edustaa 4 % kokonaisajanmenekistä (kuva 10). Tuhkan kaukokuljetus metsävarastoihin toteutetaan kasettiperävaunuyhdistelmällä, joka kuormataan pääosin tehdasalueella toimivalla pyöräkuormaajalla. Keskimääräisen kuorman (43 tonnia) lastaukseen kuluu noin 15 minuuttia ja lastausalueelle siirtymisestä kuluu keskimäärin 7,5 minuuttia. Pyöräkuormaajan tuntikustannus on 234 mk ja kustannus tuhkatonnille on 2,0 mk, kun tuhkan käsittelyyn kohdistettava ajanmenekki on 22,5 minuuttia kuormauskerralta. Tuhkan kuormaukseen ja siirtymisiin kuluu vain 1,5 % kuormaajan kokonaistyöajasta ja tonnikohtainen ajanmenekki vastaa koko ketjun ajanmenekin osalta vain 2 %:a. Metsätraktorilevitys 28 % Keskimääräinen keikka-aika tuhkan kaukokuljetuksessa tehtaalta metsään on 2,4 tuntia kuljetusetäisyyden ollessa 47,5 km. Seurantatutkimuksella selvitettiin raetuhkan kaukokuljetuksen työmaa-aikarakenne, joka jakaantui eri työvaiheisiin kuvan 11 esittämällä tavalla. Helikopterilevitys 14 % Kaukokuljetus 10 % Kuormaus 2 % Tuhkan rakeistus 42 % Lähikuljetus 4 % Kuva 10. Tuhkanpalautusketjun eri osatekijöiden tonnikohtainen ajanmenekkirakenne (laskettu keskimääräisistä arvoista).

47 Tulokset 47 Odotus tehdasvarastolla 4 % Lastaus 10 % Ajo tyhjänä 34 % Punnitus 2 % Keskeytykset (ruoka- ja kahvitauot ym.) 7 % 2. Lavan tyhjennys 5 % 1. Lavan tyhjennys 2 % Ajo kuormattuna 36 % Kuva 11. Rakeistetun tuhkan kaukokuljetuksen työmaa-aikarakenne (keskim. ajoetäisyys 47,5 km Pyöräkuormaajan toimiessa usein muissa tehtävissä lähiympäristössä tulee tilanteita, jolloin kuorma-auton saapumisen ennakkoilmoituksesta huolimatta kuorma-auto saattaa joutua odottamaan lastausta. Keskimääräinen odotusaika on kuitenkin vain 5 minuuttia. Tehdasalueen portilla tapahtuvan punnituksen keskimääräinen ajanmenekki on 3 minuuttia. Ajot kuormattuna ja tyhjänä vievät selvästi suurimman osan kokonaistyöajasta eli noin 70 %. Perävaunusta siirrettävän kasettilavan tyhjennystyövaiheeseen on sisällytetty myös lavan siirto nuppiin ja takaisin, jolloin 2. lavan tyhjennykseen kuluu noin puolet enemmän aikaa kuin 1. lavan tyhjennykseen. Keskeytyksiin sisältyy pääosin kahvi-/ruokatauot. Koska kasettiperävaunuyhdistelmää käytetään pääosin maansiirtokäytössä, tällä hetkellä tuhkan kaukokuljetukseen kuluu vain noin 20 % kuorma-auton kokonaiskäyttöajasta. Kuorma-auton tuntikustannus on 412 mk, jolloin kustannukset tuhkan kuljetuksessa on 22,5 mk/tonni, kun kuljetusetäisyys on 50 km. Rakeistetun tuhkan lentolevitys metsävarastolta levityskohteelle tapahtuu helikopteripyöräkuormaaja levitysketjulla. Levityksessä käytettyihin levitinkontteihin (2 kpl) kuormataan pienellä pyöräkuormaajalla (Bobcat 763) n. 500 kg tuhkaa (±20 kg). Kyseisen helikopterin (2 kpl, McDonnell Douglas 500 E) käyttötuntikustannus on noin 3300 mk ja bobcatin 150 mk. Raetuhkan helikopterilevityksen työmaa-aikarakenne osoittaa varsinaisen levityksen osuuden pienuuden, mikä on 9 % kokonaistyömaa-ajasta (kuva 12).

48 48 Väätäinen ym. Nousu ja kontin otto 1 % Tankkaus 6 % keskeytykset 5 % Kontin vaihto 7 % Kontin jättö ja laskeutuminen 1 % Lento kuormattuna 38 % Paluu 32 % Levitys 9 % Kuva 12. Rakeistetun tuhkan helikopterilevityksen työmaa-aikarakenne (keskim. etäisyys varastolta levitysalueelle 0,8 km). Lento kuormattuna levityskohteelle ja paluu metsävarastolle vievät yhteensä 70 % kokonaisajasta. Tankkaukseen linkittyvät kontin jättö ja laskeutuminen sekä nousu ja kontin otto työvaiheet vievät 2 % kokonaistyöajasta. Keskeytyksiin sisältyi levitinlaitteen huollot, ruoka- ja kahvitauot sekä Bobcat pyöräkuormaajan keskeytyksistä johtuvat odotusajat. Helikoptereita käytetään rakeistetun tuhkan levityksessä tällä hetkellä noin puolet kokonaiskäyttöajasta. Lentopäiväkirjan tuhkanlevitystietojen ( ) tarkastelun mukaan keskimääräinen käyttötuntituotos oli kg/h, jolloin tonnikohtainen kustannus on 340 mk. Kuuden päivän aikatutkimustulosten perusteella keskimääräinen tuottavuus oli kg/h, jolloin levityksen kustannus on 267 mk/tonni. Tuolloin keskimääräinen levitysetäisyys varastolta levityskohteelle oli noin 0,8 km. Maalevityksessä alustakoneena käytetään keskiraskasta, 8-pyöräistä metsätraktoria ja levittimenä on keskipakolevitin-kontti yhdistelmä, jossa kontin kapasiteetti on n kg rakeistettua tuhkaa. Metsätraktorin tuntikustannus on 240 mk sekä levittimen tuntikustannus on 40 mk edellyttäen, että tuhkanlevitystä on tonnia vuodessa (budjetoitu arvo). Neljän täyden päivän aikatutkimuksista laaditusta työmaa-aikarakenteesta havaitaan varsinaisen levityksen vievän noin 20 % kokonaistyöajasta (kuva 13). Siirtymisten osuus varastolta levityskohteelle ja takaisin on selvästi pienempi kuin helikopterilevityksessä. Muista keskeytyksistä erotettiin levittimen tarkastus työvaihe, jota tapahtui useita kertoja yhdenkin levityksen aikana. Lautaslevittimille annostavista syöttökouruista jouduttiin poista-

49 Tulokset 49 maan usein sen tukkineita suurempia raetuhkapaakkuja. Muut keskeytykset aiheutuivat pääosin koneen kiinnijäämisistä ja levittimen huollosta. Keskeytykset 21,1 % Kontin täyttö 7,7 % Kasan kohentelu 3,2 % Ajo kuormattuna 14,1 % Paluu tuhkavarastolle 20,0 % Levitys 20,5 % Levittimen tarkistus (tukkeuman poisto) 7,7 % Siirtymä levityksen välillä 5,7 % Kuva 13. Rakeistetun tuhkan metsätraktorilevityksen työmaa-aikarakenne (keskim. ajoetäisyys varastolta levitysalueelle 0,5 km). Metsätraktoria käytetään muuna aikana puutavaran ajossa, joten varsinaista levitystä tullee noin 5 % kokonaistyöajasta. Levitintä käytetään vain tuhkanlevityksessä, joten käyttämätöntä kapasiteettia on paljon. Aikatutkimusten perusteella levitystuottavuus oli 6500 kg käyttötunnille (E 15 ), jossa ei ole yli 15 minuutin keskeytyksiä mukana. Työmaa-ajasta näitä keskeytyksiä oli 9 %. Työmaa-aikatuottavuus oli 5900 kg/h (W 0 ). Maalevityksen kustannukset ovat tuolloin 43 mk/tonni (E 15 ) tai 48 mk/tonni (W 0 ). Keskimääräinen etäisyys tuhkavarastolta levityskohteelle oli 500 metriä. 5.2 Kuljetus ja levitysetäisyyksien vaikutus tuottavuuksiin ja kustannuksiin Sekä rakeistetun tuhkan kaukokuljetuksessa että metsätraktori- ja helikopterilevityksessä kuljetus- ja levitysetäisyydet vaihtelevat merkittävästi. Tutkimuksessa selvitettiin etäisyyden vaikutusta sekä kaukokuljetuksen että levityksen tuottavuuksiin ja kustannuksiin. Raetuhkan kaukokuljetuksen osalta tuottavuus- ja kustannuskäyrät laadittiin kilometrin välille tehdasvarastolta levityskohteelle (kuvat 14 ja 15). Käyrien laskennassa apuna käytettiin seurantatutkimuksista saatuja ajanmenekkejä eri etäisyyksille, missä etäisyydet vaihtelivat kilometrin välillä. Saadun tiedon avulla korjattiin hieman Asikaisen (1995) laatimaa puutavara-auton ajanmenekkimallia laskentaan soveltuvampaan muo-

50 50 Väätäinen ym. toon, jota käyttämällä voitiin laatia raetuhkan kaukokuljetuksen ajanmenekkijakaumaa etäisyyden funktiona. Muiden työvaiheiden ajanmenekit määritettiin kuljetusetäisyydestä riippumattomiksi, ja niiden kustannukset ilmenevät kuvassa 15 terminaalikustannuksina. Helikopterilevityksen aikatutkimuksissa levitysetäisyydet metsävarastolta levityskohteelle vaihtelivat 0,3 2,2 kilometrin välillä. Levityslentokertojen ajanmenekkitiedon pohjalta mallitettiin siirtymisten kokonaisajanmenekin suhde levitysetäisyyteen. Mallia apuna käyttäen laadittiin tuottavuus ja kustannuskäyrät 0,25 4 kilometrin etäisyyksille (kuvat 16 ja 17). Metsätraktorilevityksessä levitysetäisyydet varastoalueelta levityskohteelle vaihtelivat 0,3 0,8 km:n välillä aikatutkimusten aikana, ja saadun etäisyys-/ajanmenekkitiedon avulla laadittiin ajoajanmenekin suhde ajoetäisyyteen varastolta levityskohteelle. Levityksen tuottavuudet ja kustannukset selvitettiin 0,1 2 kilometrin levitysetäisyyksille (kuvat 18 ja 19). Tuottavuus, tonnia/tunti Etäisyys, km Kuva 14. Rakeistetun tuhkan kaukokuljetuksen tuottavuus eri kuljetusetäisyyksillä. Kustannus, mk/tonni Kokonaiskustannukset 40 Terminaalikustannukset Etäisyys, km Kuva 15. Rakeistetun tuhkan kaukokuljetuksen kustannus eri kuljetusetäisyyksillä. Tuottavuus, tonnia/tunti ,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 Etäisyys, km 2,75 3 3,25 3,5 3,75 Kuva 16. Helikopterilevityksen tuottavuus eri levitysetäisyyksillä. 4 Kustannus, mk/tonni ,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 Etäisyys, km 2,75 3 3,25 3,5 3,75 Kuva 17. Helikopterilevityksen kustannus eri levitysetäisyyksillä. 4

51 Tulokset 51 Tuottavuus, tonnia/tunti ,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 Etäisyys, km Kuva 18. Metsätraktorilevityksen tuottavuus eri levitysetäisyyksillä. Kustannus, mk/tonni ,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 Etäisyys, km Kuva 19. Metsätraktorilevityksen kustannus eri levitysetäisyyksillä. Jos tarkastelemme metsätraktorilevityksen ja helikopterilevityksen hehtaarikohtaisia kustannuksia, kuvasta 20 voidaan havaita metsätraktorilevityksen olevan huomattavasti kilpailukykyisemmän. Laskelmat perustuvat tuhkatonnin hehtaarikohtaiseen annostukseen, joka on levityksissä tavoiteltu ohjemäärä Stora Enson omilla turv la. Levitysetäisyyden kasvaessa helikopterilevityksen kustannukset kasvavat selvästi voimakkaammin kuin metsätraktorilevityksen. Helikopterilevityksen korkean käyttötuntikustannuksen vuoksi tonnikohtaiset levityskustannukset ovat selvästi suuremmat kuin metsätraktorilevityksessä, vaikka helikopterilevityksen tuottavuus on yli kaksinkertainen metsätraktorilevitykseen nähden. Kustannus, mk/ha ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Etäisyys, km Metsätraktorilevitys Helikopterilevitys Kuva 20. Helikopteri- ja metsätraktorilevityksen hehtaarikohtaiset kustannukset (ilman ALV:a) eri levitysetäisyyksillä, kun levitysmäärä on kg rakeistettua tuhkaa hehtaarille. 5.3 Tuhkanpalautusmenetelmien kustannustarkastelut Tutkimukseen valittujen tuhkanpalautusketjuvaihtoehtojen kustannustekijät selvitettiin ja kustannukset laskettiin rakeistettua tuhkatonnia kohden (taulukko 8). Jokaisen tuhkanpalautusmenetelmän osa- ja kokonaiskustannuksia vertailtiin keskenään. Menetelmät eroavat toisistaan pääosin tehdaslogistiikaltaan, jolloin tehdaslogistiset ratkaisuvaihtoehdot vaikuttavat merkittävästi kokonaiskustannuksiin. Vertailuihin otettiin mukaan myös vaihto-

52 52 Väätäinen ym. ehtoiskustannukset (taulukko 9), jotka koostuvat pääosin tuhkan jätteenä käsittelyn kustannuksista, kun tuhka metsään palauttamisen sijaan viedään yleiselle kaatopaikalle. Taulukko 8. Tuhkanpalautusketjuvaihtoehtojen kustannustarkastelu, kun rakeistettua tuhkaa valmistetaan 6300 tonnia vuodessa. Investointien tonnikohtaiset kustannukset laskettu tasapoistoperiaatteella 10 vuoden aikavälillä (korkotekijä 6 % ja rakennusten/laitteiden jäännösarvot 20 % investoinneista). Kustannustekijät Vaihtoehdot A * B * C * Tonnikohtaiset kustannukset, mk/tonni 1. Investointikustannukset Investointi, mk Koivukuorimon korjaus tuhkavarastoksi Uusi varastorakennus + hihnakuljetin Kustannukset yhteensä Metsätraktori-levitys Helikopterilevitys Metsätraktori-levitys Helikopterilevitys Metsätraktori-levitys Helikopterilevitys 2. Tuhkanlevitysketjun kustannukset Tuhkan valmistus Lähikuljetus 6 6 Kuormaus Kaukokuljetus (kuljetusetäisyys 50 km) Metsätraktorilevitys (levitysetäisyys 0,5 km) Helikopterilevitys (levitysetäisyys 1 km) Kustannukset yhteensä, metsätraktori helikopteri Yhdistetyt kustannukset * A. Nykyinen menetelmä; tehdasvarastointi ulkona. B. Varasto vanhan puuosaston sisällä, rakennuksen kunnostus varastoksi (kapasiteetti m 3 ). C. Uusi varastorakennus rakeistamon pohjoispuolelle. Rakeiden siirto valmistuksesta varastoon 200 metriä pitkällä katetulla hihnakuljettimella. Tarkasteltaessa uusien tehdaslogististen ratkaisujen investointikustannuksia osoittautuu vaihtoehto B edullisemmaksi ratkaisuksi kuin vaihtoehto C. Pääosa jälkimmäisen vaihtoehdon investointikustannuksista koostuu katetun hihnakuljettimen investoinnista, jonka kustannuksiksi on arvioitu markkaa. Varastorakennuksen investointikustannukset ovat markkaa. Vaikka hihnakuljettimen käyttö poistaa tuhkan lähikuljetuksen tarpeen, silti vaihtoehto B jää yhä noin neljä kertaa halvemmaksi investoinniksi kuin vaihtoehto C, kun tarkastelun kohteena on tonnikohtaiset kustannukset.

53 Tulokset 53 Taulukko 9. Tuhkanpalautusketjuvaihtoehtojen kustannustarkastelu, kun vaihtoehtoiskustannukset on lisätty eri menetelmiin. Kustannustekijät Vaihtoehdot A * B * C * Tonnikohtaiset kustannukset, mk/tonni Metsätraktori-levitys Helikopterilevitys Helikopterilevitys Metsätraktori-levitys Helikopterilevitys Metsätraktori-levitys Yhdistetyt kustannukset (ks. taulukko 8) Lisä- ja vaihtoehtoiskustannukset Levittämättä jääneen tuhkan käsittelykustannukset Tuhkan käsittely, kuljetus ja kaatopaikkamaksu Tuhkanlevityksen tehostuminen Kustannukset yhteensä Yhdistetyt kustannukset * A. Nykyinen menetelmä; tehdasvarastointi ulkona. B. Varasto vanhan puuosaston sisällä, rakennuksen kunnostus varastoksi (kapasiteetti m 3 ). C. Uusi varastorakennus rakeistamon pohjoispuolelle. Rakeiden siirto valmistuksesta varastoon 200 metriä pitkällä katetulla hihnakuljettimella. Raetuhkan pitkäaikainen ulkovarastointi vaikuttaa tuhkan laatuun heikentävästi. Kosteus ja sääolojen vaihtelu aiheuttaa sekä tuhkarakeiden paakkuuntumista suuremmiksi kivettymiksi että ravinteiden liukenemista pohjaveteen. Raetuhkakivettymät aiheuttavat keskeytyksiä levitysvaiheessa levitinlaitteiden tukkeentumisten muodossa sekä myös varastohukkaa suurempien kivettymien jäädessä levittämättä. Vaihtoehdoissa B ja C kyseisiä ongelmia ei ilmene tai ne ovat hyvin vähäisiä, kun käytetään katettua tehdasvarastointia. Näin ollen vaihtoehtoiskustannuslaskelmaan otettiin mukaan edellä mainitut vaikutukset. Raetuhkakivettymistä aiheutuneet tukkeumat levittimissä heikensivät levitystuottavuutta erityisesti metsätraktorilevityksessä, jossa levittimen tarkastus työvaihe vei noin 8 prosenttia kokonaistyöajasta. Kyseisen työvaiheen eliminoiminen parantaisi tuottavuutta ja samalla vähentäisi kustannuksia noin neljällä markalla raetuhkatonnia kohden. Helikopterilevityksen osalta raetuhkan laadusta johtuvia keskeytyksiä arvioitiin olevan noin puolet kokonaiskeskeytysten määrästä eli 2,5 prosenttia, jonka poistaminen vastaisi noin 9 markan säästöjä levityksessä. Taulukossa 9 on huomioitu kyseiset säästöt uusissa tuhkanpalautusmenetelmissä.

54 54 Väätäinen ym. Raetuhkan määräksi, jota ei voida hyödyntää levityksessä, on arvioitu 3 %:ksi kokonaisraetuhkamäärästä. Tämän kolmen prosentin verran laskettiin lisäkustannuksia hyödyntämättömän raetuhkan rakeistuksesta, kuormauksesta sekä lähi- ja kaukokuljetuksesta, jotka huomioitiin vaihtoehtoiskustannuksissa. Nykyisen tuhkanpalautusmenetelmän pohjalta laskettuna lisäkustannukseksi tulee kuusi markkaa raetuhkatonnia kohden. Merkittävin vaihtoehtoiskustannus muodostuu tuhkan jätteenä käsittelystä, kuljetuksista kaatopaikalle ja kaatopaikkakustannuksista. Toimintana tämä sisältää tuhkan kostuttamisen vedellä (50 % vettä ja 50 % tuhkaa), kostutetun tuhkan kuljetuksen perävaunuyhdistelmällä kaatopaikalle sekä kaatopaikkakäsittelyn. Tässä tapauksessa puhdasta irtotuhkatonnia kohden tuhkan jätteenkäsittelykustannukset ovat 300 markkaa. Jo näiden laskelmien perusteella voidaan todeta, että tuhkan prosessoiminen raemaiseksi metsälannoitteeksi ja levittäminen metsätraktorilla on edullisempaa kuin tuhkan jätteeksi käsittely (ks. taulukko 9). 5.4 Tuhkanpalautusketjujen simulointi Tehdasvaraston koko Ensimmäisessä vaiheessa simuloinneilla selvitettiin tuotannon määrän, kaukokuljetuksen ajoituksen ja levitysmenetelmien suhteiden vaikutusta tehdasvaraston kokoon simulointivuoden aikana. Jokaisesta edellä mainitusta tekijästä ja niiden muuttujakombinaatiosta suoritettiin neljä simulointiajoa, joiden maksimivarastoarvojen keskiarvot ja hajonnat on esitetty taulukossa 10. Kaikki jo sivulla 38 esitetyt tuotantomuodot olivat mukana tarkastelun vaihtoehdoissa. Simuloinneissa kaukokuljetuksen toiminnan ajoitus oli jaettu siten, että ensimmäisessä vaihtoehdossa raetuhkan kaukokuljetus toteutui vain samalle kuukaudelle määritetylle levitystavoitteelle, ja tavoitearvon täytyttyä kaukokuljetus ei jatkunut enää seuraavalle kuukaudelle. Toisessa vaihtoehdossa kaukokuljetusta voitiin suorittaa myös seuraavalle mutta vain enintään seuraavalle kuukaudelle, jos vain tuotanto ja varasto antoivat myöten. Käytännössä kuljetusta voidaan suorittaa niin monelle kuukaudelle eteenpäin kuin halutaan, mutta tämän tyyppinen ratkaisu ei ole välttämättä paras tuhkan rakeiden laadun kannalta. Levitysmenetelmien väliset painotukset simuloinnissa vaihtelivat helikopteri- ja maalevityk-

55 Tulokset 55 sen osalta 75 % - 25 % suhteesta 50 % - 50 % suhteeseen ja levitykset jakautuivat levityskuukausille tasaisesti sivun 37 taulukon 4 mukaisesti. Taulukko 10. Tuotannon määrän, kaukokuljetuksen ajoituksen ja levitysmenetelmien suhteiden vaikutus tehdasvaraston maksimikokoon (arvot neljän simulointiajon keskiarvoja ja suluissa keskihajonnat). TEHDASVARASTON MAKSIMIKOKO (tonnia) Tuotanto Kaukokuljetus juuri ennen levitystä Kaukokuljetus myös seuraavalle kuukaudelle 6800 tonnia, levityskuukausia tonnia, levityskuukausia tonnia, levityskuukausia tonnia, levityskuukausia 12 Lentolev Maalev 75 % 25 % 1275,3 (35,5) 1527,0 (138,1) 2409,3 (28,0) 771,7 (143,7) Lentolev Maalev 50 % 50 % 1676,0 (143,7) 2107,7 (199,0) 3384,7 (211,4) 1878,0 (119,6) Lentolev Maalev 75 % 25 % 222,0 (9,2) 220,3 (2,5) 1029,0 (81,4) 237,0 (1,7) Lentolev Maalev 50 % 50 % 567,4 (92,7) 711,0 (129,3) 1180,6 (63,9) 827,2 (60,1) Jokaisen tarkastellun tekijän vaikutus tehdasvaraston kokoon on selkeä. Tuotannon kasvulla on selvästi lisäävä vaikutus varaston maksimikokoon. Jos levitystä saadaan jaettua useammalle kuukaudelle, kuten taulukon mukaan tonnin vuotuinen tuotanto jaetaan jokaiselle kuukaudelle, pienenee varaston koon tarve merkittävästi. Kesälle ja syksylle kohdistuvat tauot levityksessä (kesä-, heinä-, syys- ja lokakuu) ovat aikaa, jolloin varaston koot kasvavat ja käyvät maksimissaan. Jos osa tuotannosta varastoidaan väliaikaisesti metsävarastoissa, kuten kaukokuljetus myös seuraavalle kuukaudelle - simulointivaihtoehdossa tuhkaa kuljetettiin levityskohteille jo kuukautta ennen levitystä, tehdasvaraston kapasiteettitarve on silloin selvästi pienempi. Edelleen jos raetuhkaa levitetään metsätraktorilla vain talvisin saavutettaville kohteille, levityksen painottuminen nykyistä enemmän maalevitykselle lisää myös tarvetta suuremmalle varastokapasiteetille. Tällöin levitys määrällisesti painottuu talviajalle, jolloin kesäaikana osa tuotetusta raetuhkasta levittämisen sijaan varastoidaan talvea varten Tuhkanpalautusketjun toimivuus eri levitystavoitevaihtoehdoilla Seuraavassa vaiheessa tarkasteltiin tuhkanpalautusketjun toimivuutta silloin, kun levitystavoitteet vaihtelevat sekä maa- ja lentolevityksen osalta että myös levityskuukausien osalta.

56 56 Väätäinen ym. Simulointimallivaihtoehtojen lähtötiedot on esitetty taulukossa 11. Tuotantoarvoina käytettiin 6800 ja 8200 tonnia sekä varastokapasiteetiksi asetettiin 1000 ja 1150 tonnia edellä mainituille tuotantomäärille. Taulukko 11. Simuloinneissa käytetyt lähtötiedot tarkasteltaessa tuhkanpalautusketjun toimivuutta eri levitysvaihtoehdoilla. Jokaisella mallilla neljä simulointiajoa. Simulointimalli * Levityssuhteet, % Levityksen jakautuminen eri levityskuukausille Helikopteri - Metsätraktori M1 M Tasaiset levityskuukaudet M2 M Tasaiset levityskuukaudet eri levitystavoille M3 M Tuotantoa mukaileva M4 M Tasaiset levityskuukaudet M5 M Tasaiset levityskuukaudet eri levitystavoille M6 M Tuotantoa mukaileva M7 M Tasaiset levityskuukaudet eri levitystavoille M8 M Tuotantoa mukaileva * Mallit M1-M8: tuotanto 6800 tonnia ja tehdasvarastokapasiteetti 1000 tonnia Mallit M11-M18: tuotanto 8200 tonnia ja tehdasvarastokapasiteetti 1150 tonnia Kuvassa 21 ilmaistu simulointitulos mallien M1 M3 osalta kertoo raetuhkan kaukokuljetuksen toteutumista eri kuukausina, kun levityssuhteet helikopteri- ja metsätraktorilevityksessä ovat 75 % - 25 %. Jokaisen levityskuukauden kohdalla oleva pylväs esittää kussakin mallissa omaa levitystavoitetta. Samat pylväät jakaantuvat eri osiin sen mukaan, kuinka raetuhkan kaukokuljetus ja sen ajoitus on toteutunut. Kun tuhkanpalautusketjun toimivuutta tarkastelee kuvista ylimalkaisesti, mallin simulointitulos on sitä lähempänä levitystavoitetta, mitä vaaleammat ovat pylväiden osiot.

57 Tulokset 57 Levitystavoite ja kaukokuljetuksen toteutuminen, tonnia Tammikuu Levitysmallit M1, M2 ja M3; levityssuhde: lento 75%, maa 25%; vuosituotanto t Kaukokuljetus samana kk:tena 3 kk:tta ennen 2 kk:tta ennen 1 kk:tta ennen Levitystavoitteesta jääty Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Elokuu Kesäkuu Heinäkuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu 0 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 Simulointimallit ja levityskuukaudet Kuva 21. Raetuhkan kaukokuljetuksen toteutuminen eri simulointiajoilla, kun rakeistamon vuosituotantona on 6800 tonnia, tehdasvaraston kapasiteetti on 1000 tonnia ja levitysmenetelmien suhde on: 75 % helikopteri - 25 % metsätraktori. Simulointimallin M1 antamien tulosten perusteella, kun kuukausittaiset levitystavoitteet ovat yhtä suuret, tavoitteisiin ei päästä. Raetuhkan tuotantoon nähden levitystavoitteet ovat liian suuret vuoden alkupuoliskolla. Jo helmikuussa jäädään hieman levitystavoitteesta. Mallissa levitystavoitteesta jääneet osat kaukokuljetetaan kuitenkin seuraavina kuukausina siten, että asetettu vuotuinen levitystavoitemäärä myös kuljetetaan metsävarastoihin. Myös metsälevitykset siirtyisivät käytännössä tavoitetta myöhäisempään ajankohtaan, jos ne vain levitysten osalta ovat mahdollista toteuttaa. Myös mallissa M2, jossa eri levitystapojen kokonaislevitysmäärät jakautuvat tasaisesti omille levityskuukausilleen, tuhkanpalautus ei toteudu asetettujen levitystavoitteiden mukaisesti. Simulointimallissa M3, jossa vuotuinen levitystavoite on kokeellisesti määritelty tuotantoa mukailevaksi, levitystavoitteet toteutuvat aikataulussaan. Simulointimallissa vuoden alusta lähtien levitystauon alkamiseen asti (toukokuun loppu) kaukokuljetetaan tehdasvarasto tyhjäksi tuotantoa myötäillen. Kesäkuun alussa olevaa kahden viikon seisokkia lukuun ottamatta ensimmäisten levitystaukokuukausien aikana rakeistamon tuotanto on tasaista, joten tehdasvarasto alkaa täyttyä. Varastokapasiteetin (1000 tonnia) täytyttyä jo

58 58 Väätäinen ym. kuukautta ennen tulevia levityksiä raetuhkan kaukokuljetus käynnistyy. Elokuulle asetettu keskimääräistä suurempi levityssuunnite (1300 tonnia) vähentää tehdasvaraston kokoa lähelle minimiä. Tehdasvarasto täyttyy uudelleen jo lokakuussa, jolloin suurin osa marraskuun levitystarpeesta kaukokuljetetaan metsävarastoihin. Myös joulukuulle osa kaukokuljetuksesta toteutuu ennakkoon. Vaikka tuotantoa myötäilevä vuotuinen levitystavoite toteutuukin kuvan 21 mukaisesti, simuloinnin alkuarvoksi asetettu tehdasvarastokapasiteetti osoittautuu hieman liian pieneksi, kun pyrkimyksenä on toteuttaa kaukokuljetus juuri ennen levityksiä. Suuremmalla varastokapasiteetilla vältettäisiin/vähennettäisiin etuaikaisia raetuhkan kaukokuljetuksia ja siten pitkäaikaisempaa raetuhkan ulkovarastointia. Kuvien 21, 22 ja 23 pylväistä havaitaan pieniä kuljetusosia, jotka on kuljetettu ennakkoon 1-3 kuukautta ennen levitystä. Nämä osat voivat sisältää edelliseltä levityskuukaudelta kuljetuksessa ylijäänyttä osuutta, joka kuljetetaan valmiiksi seuraavalle levityskuukaudelle. Näin vältytään vajailta työpäiviltä kaukokuljetuksen osalta. Levitystavoite ja kaukokuljetuksen toteutuminen, tonnia Tammikuu Levitysmallit M4, M5 ja M6; levityssuhde: lento 50 %, maa 50 %; vuosituotanto 6800 t Kaukokuljetus samana kk:tena 3 kk:tta ennen 2 kk:tta ennen 1 kk:tta ennen Levitystavoitteesta jääty Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu 0 M4 M5 M6 M4 M5 M6 M4 M5 M6 M4 M5 M6 M4 M5 M6 M4 M5 M6 M4 M5 M6 M4 M5 M6 Simulointimallit ja levityskuukaudet Kuva 22. Raetuhkan kaukokuljetuksen toteutuminen eri simulointiajoilla, kun rakeistamon vuosituotantona on 6800 tonnia, tehdasvaraston kapasiteetti on 1000 tonnia ja levitysmenetelmien suhde on: 50 % helikopteri - 50 % metsätraktori.

59 Tulokset 59 Edelliseen verrattuna samankaltaisia vaikutuksia on havaittavissa kuvassa 22, kun lento- ja maalevitysten suhteet ovat tasan kummallakin levitystavalla (lento 50 % - maa 50 %). Malleissa M5 ja M6 kuukausittaiset levitysmäärät vaihtelevat voimakkaammin kuin edellisessä. Sekä tasaisia levityskuukausia että levitystavoille tasaisia kuukausia käytettäessä ei levitystavoitteita saada toteutettua. Simulointiin valituille levityskuukausille voidaan tässäkin tapauksessa jakaa vuotuinen levitystavoite tuotantoa mukaillen siten, että levityssuunnite toteutuu. Levityssuhteiden ollessa 25 % helikopterille ja 75 % metsätraktorille metsälevitykset painottuvat maalis-huhtikuulle ja marras-joulukuulle, jolloin levitykset toteutetaan pääosin metsätraktorilla (kuva 23). Simulointimalli M7, jossa sekä metsätraktorille että helikopterille oli jaettu tasaiset kuukausilevitysmäärät, ei toteuttanut levitystavoitetta. Levitystavoitteesta jäädään huhti- ja toukokuun aikana. Tuotantoa mukaileva levitystavoite on mahdollista toteuttaa kyseisillä levityssuhteilla. Toisaalta tehdasvaraston täyttymisen vuoksi kaukokuljetusta tapahtuu pääosin kuukautta mutta myös kahta kuukautta ennen levityksiä. Levitysten keskittyessä yhä vähemmille kuukausille tasainen raetuhkan tuotanto aiheuttaa suuremman kapasiteettitarpeen tehdasvarastolle. Levitystavoite ja kaukokuljetuksen toteutuminen, tonnia Tammikuu Levitysmallit M7 ja M8; levityssuhde: lento 25%, maa 75%; vuosituotanto t Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Kaukokuljetus samana kk:tena 3 kk:tta ennen 2 kk:tta ennen 1 kk:tta ennen Levitystavoitteesta jääty Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu M7 M8 M7 M8 M7 M8 M7 M8 M7 M8 M7 M8 M7 M8 M7 M8 Simulointimallit ja levityskuukaudet Kuva 23. Raetuhkan kaukokuljetuksen toteutuminen eri simulointiajoilla, kun rakeistamon vuosituotantona on 6800 tonnia, tehdasvaraston kapasiteetti on 1000 tonnia ja levitysmenetelmien suhde on: 25 % helikopteri - 75 % metsätraktori.

60 60 Väätäinen ym. Kun vuotuinen raetuhkan tuotanto ja metsälevitysmäärä on 8200 tonnia ja tehdasvaraston kapasiteetti 1150 tonnia, simulointimallien tulokset ovat hyvin samankaltaiset kuin edellä esitetyt tulokset tuotannolla 6800 tonnia. Simulointitulokset tuhkanpalautusketjun toimivuudesta on esitetty kuvina liitteessä 2. Kaikissa simulointilaskelmissa raetuhkan kaukokuljetus toimii kaikilla levityssuunnitteilla hyvin. Simuloinneissa levitystavoitteesta jääneet määrät eivät johtuneet kaukokuljetuksen hitaudesta vaan siitä, että raetuhkan tuotanto ei kyennyt toteuttamaan levityssuunnitelmaa Rakeistamon muutosten vaikutukset Rakeistamolle suunniteltuja parannuksia ovat ilmastointijärjestelmän tehostaminen, kuljettimien parantaminen ja kahden lähikuljetuslavan käyttöönotto. Jos suunnitellut parannukset toteutetaan rakeistamolla, oletetaan tuotannon tehostuvan nykyisestä noin 25 prosenttia. Näillä muutoksilla suoritettiin simulointeja, joissa rakeistamon tuottavuudeksi arvioitiin noin 4,56 tonnia tunnissa työvuoron aikana (ennen 3,26 tonnia/tunti) ja keskeytysten vähentyessä päivittäistä tuotannon ajoaikaa pidennettiin 6,5 tunnista 7 tuntiin. Jos raaka-aineena käytetty irtotuhka ei ole tuotannon rajoitteena, vuotuinen tuotanto kasvaisi yhden työvuoron mallissa noin 8750 tonniin. Tällöin tarvetta on myös suurempaan tehdasvarastokapasiteettiin. Rakeistamon tuotantokustannukset pienenevät myös oleellisesti; tonnikohtaiset kustannukset laskevat 162,4 markasta 126,9 markkaan. Kahden lähikuljetuslavan käyttöönoton vaikutusta tuotantoon ja tehdasalueen lähikuljetukseen tarkasteltiin vertailemalla kyseisen simulointimallin tuloksia yhden lähikuljetuslavan käytössä saatuihin simulointituloksiin (taulukko 12). Työvuorojen suhteen tuotanto toimi kummassakin simuloinnissa samalla tavalla.

61 Tulokset 61 Taulukko 12. Yhden ja kahden lähikuljetuslavan vaikutus raetuhkan tuotannon arvoihin sekä lähikuljetukseen(arvot neljän simulointiajon keskiarvoja ja suluissa keskihajonnat). Tuotantomuoto Tuotannon ulkop. keskeytys, % 1 lava 1 vuoro 7,00 (0,24) 1 lava lauantai 6,97 (0,10) 1 lava 2 vuoroa 6,92 (0,16) Vuosituotanto, Tonnia 6251 (58,4) 7503 (118,9) (87,8) Kok. ajoaika, tuntia 1360 (9,8) 1633 (14,8) 2892 (26,5) Keskim. ajoaika/päivä, h/d 5,76 (0,04) 5,76 (0,05) 12,2 (0,11) Keikkojen määrä 1000 tonnia kohden 76,86 76,87 76,87 2 lavaa 1 vuoro 0,15 (0,06) 2 lavaa lauantai 0,12 (0,05) 2 lavaa 2 vuoroa 0,41 (0,12) 6744 (139,9) 8106 (147,3) (167,3) 1455 (31,6) 1761 (41,1) 2954 (32,1) 6,14 (0,13) 6,18 (0,14) 12,47 (0,14) 38,42 38,43 38,44 Simulointiajoissa rakeistamon tuotantoon kohdistuvat ulkopuoliset keskeytykset koostuivat pelkästään lähikuljetuslavojen tyhjennyksistä johtuvista keskeytyksistä. Yhden lähikuljetuslavan käytöstä aiheutuu keskimäärin 7 %:n keskeytykset rakeistamon kokonaistyöaikaan, koska tuotanto joudutaan pysäyttämään lavan tyhjennyksen ajaksi. Kahta lähikuljetuslavaa käytettäessä tätä ongelmaa ei synny, vaan tyhjennettäessä toista lavaa paikalla olevaan lavaan voidaan jatkaa rakeistusta ilman tuotantokatkoja. Kahden lähikuljetuslavan malleissa esiintyy kuitenkin hyvin vähän keskeytyksiä. Nämä edustavat sitä osaa, jossa lähikuljetuksen kuorma-auto saapuu paikalle viiveellä vasta kun molemmat lavat ovat täynnä. Jos tuhka raaka-aineena ei ole rajoittavana tekijänä tuotannossa, raetuhkaa voitaisiin tuottaa eri tuotantomuodoilla noin 6 8 prosenttia enemmän kahden lavan tapauksessa kuin mitä yhden lavan vaihtoehdossa. Otettaessa toinenkin lähikuljetuslava käyttöön keskeytysten poistuessa lisääntyisi rakeistamon ajoaika 5,76 tunnista noin 6,16 tuntiin kahdeksantuntisen työpäivän aikana. Samalla kuorma-auton raetuhkan lähikuljetuskeikat vähenisivät puolella. Rakeistamolaitosta koskevia ja samalla tehdaslogistiikkaa tehostavia parannusehdotuksia testattiin simuloinneilla. Nykyiseen tuotantomuotoon verrattiin vaihtoehtoa A, jossa yhden tuhkalavan sijasta käytettäisiin kahta lavaa (tuotantoaika sama). Vaihtoehdossa B rakeistamoon toteutetaan tuottavuutta parantavia korjauksia, jolloin tuottavuuden oletettiin paranevan nykyisestä noin 25 %. Vaihtoehdossa C raetuhkan valmistus tapahtuu kahdelle tuhkalavalle kuten A vaihtoehdossa, mutta lauantaityöskentely kasvattaa kokonaistuotannon 8200 tonniin. D ja E vaihtoehdoissa rakeistamo toimii kahdessa vuorossa viitenä päi-

62 62 Väätäinen ym. vänä viikossa. D vaihtoehdossa vuosituotanto on tonnia ja E vaihtoehdossa tonnia. Seuraavassa taulukossa on esitetty rakeistamon tuotanto- ja kustannustietoja kyseisille tuotantomuodoille (taulukko 13). Taulukko 13. Rakeistamon tuotanto- ja kustannustietoja eri tuotantomuodoille. Tuotantotiedot ovat neljän simulointiajon keskiarvoja. Tuotantomäärä, tonnia/vuosi Nykyinen menetelmä A. 2 lavaa, yksi vuoro TUOTANTOMUODOT B. 2 lavaa, tehostettu * C. 2 lavaa, 1 vuoro + lauantai D. 2 lavaa, 2 vuoroa E. 2 lavaa, 2 vuoroa Työtunnit, h/vuosi Tuntituottavuus, tonnia/tunti (W 0 ) Kustannukset Muuttuvat kustannukset, mk/vuosi Kiinteät kustannukset, mk/vuosi Toimintaylijäämä, mk/vuosi (5 %) Kokonaiskustannukset, mk/vuosi Tuntikohtaiset kustannukset, mk/tunti Tonnikohtaiset kustannukset, mk/tonni 3,26 3,52 4,56 3,52 3,26 3, ,8 541,9 578,3 497,5 383,4 392,5 162,4 154,1 126,9 138,3 117,8 111,7 * tuotantomuoto, jossa rakeistamoon suoritetaan tuotantoa tehostavia korjauksia (tuotannon oletettu paranevan nykyisestä 25 %). Muuttuvat kustannukset koostuvat palkka- ja kunnossapitokustannuksista sekä muut suoritukset vieraille kustannuksista. Jälkimmäiseen sisältyy myös lähikuljetuskustannukset. Kiinteät kustannukset sisältävät rakeistamon investoinnin vuotuiset poistot ja korot sekä muut kiinteät kustannukset. Toimintaylijäämä esittää toimintaan sisältyvän riskimarginaalin, joka on mukana kokonaiskustannuksissa. Uusissa tuotantovaihtoehdoissa tuotantomäärien kasvaessa osa irtotuhkasta joudutaan tuomaan ulkopuolisilta voimalaitoksilta. Tälle ulkopuolelta tuodulle irtotuhkalle ei asetettu hintaa, joten lisätuotantoon tarvitulle raaka-aineelle ei kohdistettu kustannuserää. Oletuksena oli, että ulkopuolinen, tuhkaa raaka-aineeksi tarjoava taho kustantaa tuhkan rahtauksen ja siihen kuuluvat liitännäistoimet vaihtoehtoiskustannuksena siitä, ettei se käsittele kyseistä tuhkaerää jätteenä ja maksa siitä jätteenkäsittelykustannuksia. Toisaalta

63 Tulokset 63 tuotantovaihtoehdossa B, jossa tuotanto tehostuu rakeistamon parannusinvestointien kautta, ei ole taulukon laskelmiin otettu mukaan investoinnin kustannuksia. Jos oletetaan parannusinvestoinnin maksavan markkaa, se lisää tuotetulle tuhkatonnille 4-7 markkaa kustannuksia, kun investoinnin poistoaika on 10 vuotta ja korkoprosentti 6. Tonnikohtaisia kustannuksia tarkasteltaessa nykyisestä menetelmästä muutos kahden lähikuljetuslavan käyttöön vähentäisi kustannuksia 8,3 mk/tonni. Jos rakeistamossa toteutetaan parannusehdotukset jolloin tuotanto tehostuisi 25 %:lla ja vuotuinen tuotanto yhdessä vuorossa kasvaisi 8750 tonniin kustannukset vähenisivät 35,5 markkaa tuotettua raetuhkatonnia kohden. Nykyisestä 5 päivän työviikosta 6 päivän työviikkoon siirtyminen nostaisi tuotannon 6300 tonnista 8200 tonniin ja tonnikohtaiset kustannukset laskisivat 162,4 markasta 140,9 markkaan. Kahden työvuoron osalta laskettiin kustannukset sekä tuottavuudella 3,26 t/h(w 0 ), jota käytettiin aikaisemmissa simuloinneissa, että tuottavuudella 3,52 t/h(w 0 ). Kun vuoden aikana tuotetaan kahdessa työvuorossa tonnia raetuhkaa, rakeistuksen tonnikohtaiseksi kustannukseksi tulee 111,7 markkaa Yhdistelmäajoneuvon toiminnan muutosten vaikutus tuhkanpalautusketjuun Tarkoituksena oli selvittää kuinka erilaiset kaukokuljetuksesta johtuvat tekijät vaikuttavat tuhkanpalautusketjun eri vaiheisiin. Kaukokuljetuksen nykyinen lähtöpaikka on Hammaslahti (72 km rakeistamolta). Kaukokuljetuksen lähtöpaikan siirtäminen tehtaan viereen lyhentää luonnollisestikin autoilijan ajomäärää kotiin ja työpaikalle. Muihin tekijöihin, kuten tuotannon keskeytyksiin tai varaston kokoon, ei lähtöpaikan siirtämisellä ollut merkittävää vaikutusta. Simuloinneilla selvitettiin kaukokuljetuksen kokonaiskustannusten muutosta nykyisestä, kun kasettiperävaunuyhdistelmän lähtöpaikka asetettiin kilometrin päähän rakeistamolta. Aikaisemmissa laskelmissa kaukokuljetuksen kustannuksiin ei ole huomioitu lähtöpaikan ja tehdasalueen välisiä siirtymiskustannuksia, vaan raetuhkan kaukokuljetuksen kustannukset koostuvat vain tehdasvaraston ja metsävaraston välisestä ajosta. Taulukossa 14 kaukokuljetuksen kustannuksiin on liitetty lähtöpaikan ja tehdasvarastoalueen väliset siirtymäkustannukset, jotta todelliset kustannuserot eri lähtöpaikkojen välillä voidaan havaita. Taulukko 14. Kaukokuljetuksen lähtöpaikan siirtämisen vaikutuksia. Keskimääräinen raetuhkan kaukokuljetusetäisyys oli 50 kilometriä. Keskihajonnat on esitetty suluissa.

64 64 Väätäinen ym. Tuotantomuoto Vuosituotanto, t Lähtöpaikka; etäisyys tehdasvarastolta Ajokilometrit 2 lavaa 1 vuoro km 17746,8 (875,5) km 24206,1 (763,4) 2 lavaa 2 vuoroa km 33664,1 (974,0) km 45817,9 (987,8) Kustannukset, mk/t 25,60 (0,49) 31,63 (0,57) 24,35 (0,36) 30,41 (0,42) Vuosituotannon ollessa 6800 tonnia siirtymisiä lähtöpaikan ja tehdasvaraston välillä kertyy simulointivuoden aikana 6460 kilometriä, kun lähtöpaikka sijaitsee Hammaslahdessa. Sisällytettäessä siirtymiset kaukokuljetuksen kokonaiskustannuksiin kasvaa tonnikohtaiset kustannukset noin kuudella markalla. Keskimääräinen raetuhkan kaukokuljetusetäisyys simuloinneissa oli 55 kilometriä. Simulointimalleissa kaukokuljetuksen käynnistymistä ohjasi levitystavoitetaulukko ja tehdasvaraston koko siten, että välittömästi kaukokuljetustarpeen esiintyessä käynnistyi raetuhkan kaukokuljetus. Käytännössä kasettiperävaunuyhdistelmä toimii pääosin muissa maansiirtotehtävissä. Toisinaan kasettiperävaunuyhdistelmä voi olla pitkäkestoisessa, useita päiviä kestävässä urakassa, jolloin viivettä syntyy raetuhkan kaukokuljetuksen käynnistämiseen. Simulointimalleilla testattiin siten satunnaisesti 1 5 päivään vaihtelevan kaukokuljetuksen käynnistymisen viiveen vaikutusta tuhkanpalautusketjun toimintaan. Viiveen lisäyksestä huolimatta kaukokuljetuksella ei ollut merkittävää vaikutusta tuhkanpalautusketjun toimintaan. Toisaalta kaukokuljetuksen käynnistymisen viivästyminen mahdollistaa raetuhkan kaukokuljetuksen useampien päivien periodeissa. Jos viiveen aikana tehdasvaraston koko kasvaa 600 tonniin, kaukokuljetettavaksi tuhkaa riittää siten 3 4 peräkkäiselle päivälle. 5.5 Metsätietojärjestelmät lannoituskohteiden paikantamisessa Järjestelmien vertailu levityskohteiden paikannuksessa Eri organisaatioiden tietojärjestelmien keskinäisessä vertailussa tuhkalannoitusalueiden tunnistusta silmälläpitäen suoritettiin vertailut seuraaville kriteereille: tietokannan peittävyys Pohjois-Karjalan alueella, päivitystiheydet, työvaiheiden lukumäärä alkaen tietokantahausta aina lopulliseen toimenpidekarttaan, hakutoimenpiteen helppous, hakujen nopeus, hakukriteerien käyttökelpoisuus sekä pahimmat puutteet (taulukko 15).

65 Tulokset 65 Taulukko 15. Tietojärjestelmien vertailua. Vertailukriteeri Metsähallitus Metsäkeskus Stora Enso A. Tietokannan peittävyys Pohjois-Karjalan alueella B. Tietokannan päivitystiheys C. Työvaiheiden lukumäärä D. Hakutoimenpiteen helppous E. Hakutoimenpiteen nopeus F. Hakukriteerien käyttökelpoisuus * kaikki hallinnassa olevat alueet yhteensä hehtaaria * ½ vuoden kuluessa toimenpiteistä * kasvu vuosittain * tietokantahaku (SUTI) * hankkeen avaus (PATI) karttasovelluksessa * helppo graafinen käyttöliittymä * yksi haku riittävä * useilla hakurajoitteilla ja suurehkoilla aluekokonaisuuksilla hidas * Solmu järjestelmän muuttujat riittäviä tuhkalannoitusalueiden tunnistukseen G. Pahimmat puutteet * useilla hakurajoitteilla hidas toiminta * tuhkalannoitukselle oma tunnus ja toimenpidevuosi * tietokannassa noin 20% maakunnan yksityisten metsänomistajien maista, yhteensä noin hehtaaria * toimenpiteet metsänomistajien ilmoitusten mukaan * kasvu tarvittaessa * haarukointi SQLkyselyin * tietokantahaku Xforest paikkatietojärjestelmässä * työläs merkkipohjainen SQL * haku toistamiseen Xforest sovelluksessa * SQL-käskyjen kirjoittaminen hidasta * työskentelynopeus Xforest sovelluksessa hyvä * Solmu järjestelmän muuttujat riittäviä tuhkalannoitusalueiden tunnistukseen * SQL käskyjen kirjoitus * tuhkalannoitukselle oma tunnus ja toimenpidevuosi * kaikki hallinnassa olevat alueet yhteensä hehtaaria * päivitys toimenpiteistä reaaliajassa, käytännössä kuukauden kuluessa * kasvu tarvittaessa * haarukointi BO:lla * tietokantahaku Xforest paikkatietojärjestelmässä * helppo graafinen käyttöliittymä (BO) * haku toistamiseen Xforest sovelluksessa * haarukointi BO:lla nopeaa * työskentelynopeus Xforest sovelluksessa hyvä * Solmu järjestelmän muuttujat riittäviä tuhkalannoitusalueiden tunnistukseen * tuhkalannoitukselle oma tunnus ja toimenpidevuosi Jatkuvalla tietokannan päivittämisellä turvataan sekä tiedon ajanmukaisuus että oikeellisuus ja varmistetaan tuhkalannoitukselle soveltuvien kuvioiden tunnistus tietokantahaun yhteydessä. Riittävä päivitystiheys varmistaa myös sen, etteivät jo kertaalleen lannoitetut kuviot tule mukaan hakukierroksille seuraavina vuosina. Metsäkeskuksen tietokannoissa olevien yksityismetsänomistajien kuviotietoja ei päivitetä vuosittain suuren työmäärän vuoksi. Tiedon todenmukaisuus vaihtelee siten 1990 digitoidusta TASO -tiedosta ja vuonna 1996 suoritetun aluelaskentapäivityksen tuloksista vuonna1999 järjestelmään syötettyihin tietoihin. Päivitys kasvumalleilla suoritetaan tarvittaessa ajanmukaista tietoa. Tietokantoihin on Itä-Suomen alueella tallennettu metsämaahehtaarin kuviotiedot ominaisuustiedon perustuen Solmu -suunnittelujärjestelmän muuttujiin. Yksityismetsänomistajien hallinnassa olevien alueiden kokonaispinta-ala Itä-Suomen alueella METLA:n VMI tietojen mukaan on hehtaaria.

66 66 Väätäinen ym. Työvaiheiden lukumäärissä syntyi myös eroja organisaatioiden kesken. Ainoastaan Metsähallituksen tietojärjestelmässä selvittiin yhdellä tietokantahaulla, jonka tulokset voitiin edelleen muuntaa karttamuotoon. Metsäkeskuksen ja Stora Enson järjestelmissä joudutaan kuviotiedoilla aluksi suorittamaan haarukoivaa hakua, jossa hakuehdot täyttävät kuviot listataan laajemmilta aluekokonaisuuksilta. Metsäkeskuksen tietokannassa toimenpide suoritettiin Oraclen tietokannan mukana tulevan SQL-plus 8.0 ohjelmalla ja Stora Enson tuotantokannasta Business Objects sovelluksella. Haarukoinnin tuloslistaa hyödyntäen Xforest sovelluksessa voidaan avata järkevän kokoinen aineisto työalueeksi. Hakutoimenpiteet joudutaan suorittamaan valitulle työalueelle vielä kertaalleen jonka jälkeen toimenpidekarttaa voidaan hyödyntää Suoritetut koehaut ja tulokset Potentiaalisten lannoitusalueiden tunnistamiseen eri organisaatioiden tietojärjestelmistä käytettiin seuraavia yleisiä poimintaehtoja: pääryhmänä pääpuulajina pohjapinta-alana ojitustilanteena kehitysluokkana = metsämaa = mänty = yli 18 m 2 / hehtaari = ojikot, muuttumat ja turvekankaat = nuoret - tai varttuneet kasvatusmetsät Hakumenetelmän päävaiheet on esitetty kuvan 24 vuokaaviossa. Hakukriteereitä pystytään toki lisäämään ja tarkentamaan, mutta haettaessa tietoja laajoilta aluekokonaisuuksilta, monimutkainen relaatiorakenne ja haku useista tauluista johti osassa järjestelmiä hakuajan liialliseen kasvuun.

67 Tulokset 67 Esihaku suoraan tietokannasta Hakurajoitteet täyttävien alueiden listaus ja toiminnan fokusointi Hakurajoitteet täyttävien kuvioiden muuntaminen karttamuotoon Aineiston lataus paikkatietosovellukseen Kuva 24. Hakutoimenpiteen vuokaavio Metsähallituksen metsätietojärjestelmien käyttö Metsähallituksen tietojärjestelmästä hakuehdot täyttävät alueet paikallistetaan osastokohtaisesti. Osastot joiden pinta-alat ovat sadoissa hehtaareissa muodostuvat edelleen pienempi alaisista kuvioista. Teemakarttojen tulostuksessa voi syntyä ongelmia, sillä kuvioiden rajojen ylittäessä osastojen rajat muodostuu epäjatkuvuuskohtia, eivätkä kaikki osastojen rajojen läheisyydessä olevat kuviot tulostu teemakartalle. Haluttaessa tulostaa teemakartta potentiaalisista lannoituskohteista tulee järjestelmässä muodostaa hanke (annetaan nimeksi esimerkiksi: 271). Muodostettu hanke (271) avataan SUTI sovelluksessa (Hanke=>arkistosta=>271), jossa edelleen määritellään hakuun tulevien osastojen lukumäärä. Osastojen lukumäärällä on taas ratkaiseva vaikutus hakujen suoritusnopeuteen. Esimerkkitapauksessamme karttapohjaksi otettiin vierekkäiset osastot , joiden alueella oli noin kuviota ja joiden yhteispinta-alaksi muodostui reilut hehtaaria. Alue vastaa pinta-alaltaan yhtä karttalehteä. Valitusta kuviojoukosta seulottiin hakurajoitteiden avulla potentiaaliset tuhkalannoitukselle soveltuvat kuviot. Hakualueeseen tulivat metsämaat, joilla ei ollut maankäyttörajoituksia, alaryhmän mukaan korvet, rämeet, ojitustilanteena muuttumat, turvekankaat ja ojituskelpoiset alueet sekä puulajivaltaisuuden mukaan mäntyvaltaiset alueet. Haun tuloksena kuvioitten lukumääräksi muodostui 271 kappaletta ja yhteispinta-alaksi 836 ha. Tallennuksen jälkeen kuviojoukko voidaan avata PATI -karttasovelluksessa ja edelleen tulostaa teema- tai toimenpidekartaksi. Koehakujen perusteella suurin alueellinen hakukokonaisuus voi sisältää reilut

68 68 Väätäinen ym kuviota, joka pinta-alassa on reilut hehtaaria. Tätä suuremmilla alueilla tietojenkäsittely hidastuu kohtuuttomasti. Xforest paikkatietojärjestelmän käyttö; Metsäkeskus ja Stora Enso Ennen karttapohjien lataamista Xforest sovellukseen ja teemakarttojen muodostamista, on tietokannasta jo etsitty SQL-kyselyiden avulla suurehkot, hakukriteerit täyttävät aluekokonaisuudet. Metsäkeskuksen järjestelmässä SQL käskyt on kirjoitettava käsin, joten mahdolliset virheet kirjoitetuissa käskyissä ja relaatioviittauksissa hidastavat työtä. Stora Enson järjestelmän osana on Business Objects käyttöliittymä, joka kääntää rajapinnan kautta annetut käskyt SQL-kielelle ja muodostaa tietotaulujen väliset yhteydet automaattisesti. Jotta karkea arvio potentiaalisten levitysalueiden yhteispinta-alasta ja sijainnista saataisiin, tulee hakualueeksi ottaa suurehko alue kuten Pohjois-Karjala, suoritettaessa perushaku tietokannasta. Maakunnan alue pilkotaan edelleen pienempiin osakokonaisuuksiin. Metsäkeskuksen tapauksessa hakutuloksena saadaan lista, jossa alueet on luokiteltu kuntarajojen perusteella ja jotka edelleen jakautuvat pienempiin lohkoihin. Lohkon koko vaihtelee muutamasta sadasta hehtaarista pariin tuhanteen hehtaariin keskiarvon ollessa noin 800 hehtaaria. Koehakujen yhteydessä yksittäinen lohko osoittautui sopivan kokoiseksi työalueeksi Xforest sovelluksessa. Stora Enson tietojärjestelmässä maakunnan alue jakautuu piirien mukaan. Pienempiin aluekokonaisuuksiin mentäessä alue jaotellaan kuntiin, kyliin, yksittäisiin tiloihin ja edelleen palstoihin. Kuntien alueella tuhkalannoitukselle sopivien kuvioiden pinta-alat pystytään Business Objects sovelluksella taulukoimaan ja lähempään tarkasteluun Xforest sovellukseen kannattaa ottaa muutama potentiaalinen kunta. Koehakujen yhteydessä järkevän kokoiseksi työalueeksi osoittautui enintään 1000 hehtaarin aluekokonaisuus. Tämän jälkeen siirrytään Xforest sovellukseen ja valitaan työalue, jota käytetään sijainti- ja ominaisuustietojen käsittelyssä. Ladattava aineisto voidaan valita tilatietojen, peruskarttalehden numeron tai näytöltä valitun alueen (suorakaiteen/monikulmion) avulla. Seuraavassa etenemisjärjestys valikkotaulujen avulla: Aineisto => Rajaa tunnuksilla => Tila/Palsta/Kuvio tai vastaavasti Aineisto => Rajaa kartalta => Peruskartta/Suorakaide/Monikulmio.

69 Tulokset 69 Suoritettaessa hakkuprosessi tilakohtaisilla rajauksilla, hakualue maksimipinta-alaksi muodostuu noin hehtaaria. Hakuja voidaan suorittaa myös palstakohtaisilla rajauksilla, jolloin läpikäytävät alueet ovat huomattavasti edellä mainittuja pienempiä. Haluttaessa käsitellä yli tuhannen hehtaarin alueita on haku järkevää suorittaa kuviotietoja selaamalla (Kuvio => Selaa => Tunnuksilla). Tämän jälkeen päästään määrittämään kuvioiden poimintaehdot ja tarvittavat loogiset operaatiot. Poimintaehtojen määrittäminen tapahtui Poimintaehdot: Kuvio ikkunassa (kuva 25), jossa haluttujen rajoitteiden muodostaminen tapahtui käyttäjäystävällisesti. Kuva 25. Xforest paikkatietosovelluksen poimintaehto ikkuna, jossa voidaan valita tietyt kriteerit täyttävät kuviot karttapohjalle. Suoritetun hakutoimenpiteen jälkeen avautuu Kuviojoukko -ikkuna, johon ehdot täyttävät kuviot listautuvat. Hakutulokset voidaan tarvittaessa tulostaa ulos IQ - raporttitietokannasta. Työalueeksi toiminnolla saadaan Kuviojoukko-ikkunassa aktivoidut kuviot siirtymään kartalle käsittelyä varten. Kuviojoukko -ikkunassa aktivoituja kuvioita pystytään Lisää joukkoon toiminnolla käsittelemään yhtenä kokonaisuutena, joten päivitykset tietokantaan on nopeita ja yksinkertaisia suorittaa. Joukkona käsiteltävät kuviot erottuvat kartalta asetuksista riippuen joko risteinä tai aluetäyttönä.