TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
SISÄLLYS SAATTEEKSI... 4 KÄSITTEITÄ... 5 TUHKALANNOITUS ON JÄRKEVÄÄ... 6 TUHKAMÄÄRÄT... 6 PUUN- JA TURPEEN TUHKAT SOVELTUVAT LANNOITTEEKSI... 6 TUHKAN TALTEENOTTO... 7 TUHKAN OMINAISUUDET... 8 Metsälannoitetuhkalle laatuvaatimukset... 8 Tuhkan sisältämät haitalliset aineet... 8 Tuhkan levitysmäärät... 8 Tuhkan levitykseen sopivien alueiden määrä... 9 TUHKAN LAADUN SEURANTA... 9 Tuhkan näytteenottoon on luotava rutiini... 9 Tuhkan ominaisuuksien analysointi... 9 TUHKAN KÄSITTELY... 9 Tuhkan itsekovetus... 9 Tuhkan rakeistus ja pelletointi...10 Tuhkan ja lietteen rakeistus...11 TUHKAN PALAUTUSJÄRJESTELMÄ...11 Yleistä...11 Lainsäädäntö...11 Metsänhoidollinen menettely...12 Varastointi...12 Kaukokuljetus...12 Maalevitys...12 Helikopterilevitys...13 LÄHTEITÄ...14 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 3
SAATTEEKSI Oman saunan tai uunin tulipesässä syntynyttä puutuhkaa on perinteisesti käytetty hyödyksi kotipuutarhoissa. Tänä päivänä suurin osa tuhkasta muodostuu suurissa voimalaitoksissa, joiden polttoaineena käytetään yhä enemmän puuta. Päästökaupankin seurauksena puun poltto lämpö- ja voimalaitoksissa lisääntyy. Puutuhka sisältää typpeä lukuun ottamatta puun mukana tulleita ravinteita juuri oikeassa suhteessa metsälannoitteeksi. Puun tuhkan korkeista raskasmetallipitoisuuksista on puhuttu ja asiaa on viime vuosina paljon tutkittu. Selvityksiä on tehty mm. haitta-aineiden mahdollisesta rikastumisesta sieniin ja marjoihin. Asianmukaisesti toteutettuna puun tuhkan palautus metsään on luonnollinen ja turvallinen vaihtoehto. Tässä tiedotteessa annetaan tietoa puhtaan puun tuhkan ja osin myös puun ja turpeen seostuhkan palauttamisesta metsän lannoitteeksi. Jos kattilassa poltetaan jotakin muuta polttoainetta, kuten kierrätyspolttoaineita, ei tuhkaa saa käyttää lannoitteeksi. Vain puhtaan puun ja turpeen tuhkaa saa käyttää lannoitevalmisteena metsässä. Uusi lannoitevalmistelaki on tullut voimaan 1.7.2006. Tarkemmat tiedot valmistumassa olevasta maa- ja metsätalousministeriön lannoitevalmisteasetuksesta tulevat Elintarviketurvallisuusvirasto Eviran internet-sivuille. Tiedotteen ovat laatineet Saara Isännäinen, Samuli Rinne, Eliisa Järvelä ja Tuulikki Lindh VTT:ltä. Kuvat on ottanut Samuli Rinne. Tiedotteen laadinnassa on käytetty hyväksi eri viranomaistahojen asiantuntemusta. Kommentteja ja ehdotuksia on saatu maa- ja metsätalousministeriön, Elintarviketurvallisuusvirasto Eviran, Keski-Suomen ympäristökeskuksen ja Keski-Suomen metsäkeskuksen asiantuntijoilta. 4 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
KÄSITTEITÄ Lannoitevalmisteena metsässä käytettävä tuhka. Tuhka, jota käytetään lannoitteena metsässä on puhtaan puun tai turpeen tai niiden seosten poltosta syntynyttä tuhkaa. Epäpuhtauksia (esim. maalattu ja kyllästetty puu) sisältävien puu- ja turve-erien poltosta syntynyttä tuhkaa ei saa käyttää lannoitteena. Kompensaatiolannoitus Kompensaatiolannoitus tarkoittaa biomassan mukana poistuneiden ravinteiden ja/tai kalkitusvaikutusta aiheuttavien aineiden korvaamiseksi tehtyä lannoitusta. Terveyslannoitus Metsän terveyslannoitus on esimerkiksi ojitusalueiden ravinnetalouden hoitamista lähinnä runsastyppisillä kasvupaikoilla ravinne-epätasapainon korjaamiseksi kaliumilla, fosforilla tai boorilla. Metsän terveyslannoitukseen saa KEMERA-tukea. Osa ojitetuista suometsistä kärsii ravinteiden epätasapainosta ja tämä aiheuttaa kasvuhäiriöitä. Tämän takia puustoa voi kuolla paljonkin varsin lyhyessä ajassa. Puuston kasvuhäiriöitä torjutaan metsän terveyslannoituksella. Yleisin terveyslannoituksella korjaantuva häiriö on liian vähäinen fosforin ja kaliumin määrä verrattuna typpimäärään. Terveyslannoituksella vähennetään myös maan happamuutta. Sen sijaan liian karujen, ojituskelvottomien suometsien lannoitus ei ole terveyslannoitusta, sitä ei ole myöskään puuston kasvun nopeuttamiseksi tehtävä kasvatuslannoitus. Kasvatuslannoitus Kasvatuslannoitus tarkoittaa metsämaan lannoittamista sellaisella typpilannoitteella, joka vastaa 25 kg typpeä/ha tai enemmän. Tarkoitus on lisätä metsän tuottavuutta. Kasvatuslannoituksen kustannuksista vastaa metsänomistaja itse. Tuhkan stabilointi Tuhkan stabiloinnilla tarkoitetaan rakeistusta, itsekovetusta tai muuta käsittelyä siten, että tuhka liukenee hitaammin. Stabiloinnissa tuhka ensin kostutetaan, jolloin kalsiumoksidi, CaO muuttuu kalsiumhydroksidiksi, CaOH 2, ja ilman hiilidioksidin vaikutuksesta edelleen hitaasti kalsiumkarbonaatiksi, CaCO 3. Bioliete Biolietteellä tarkoitetaan tässä metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamolta poistettua lietettä, josta vesi on poistettu mekaanisesti. Se on puuperäistä lietettä ja sisältää puun mukana tulleita ravinteita, myös typpeä. Lietteitä on hyvin erilaatuisia riippuen siitä, mistä kohtaa prosessia liete on peräisin. Elintarviketurvallisuusvirasto Evira määrittelee lietteen kelpoisuuden lannoitevalmisteeksi metsään tapauskohtaisesti. TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 5
TUHKALANNOITUS ON JÄRKEVÄÄ Energian käytön kasvaessa myös biopolttoaineiden käyttö lisääntyy etenkin, kun samaan aikaan kiinnitetään huomiota ilmastomuutosta aiheuttavien päästöjen torjuntaan. Kansallisessa metsäohjelmassa on tavoitteena vuoteen 2010 mennessä - lisätä metsäteollisuuden kotimaisen ainespuun vuotuista käyttöä 5 10 miljoonalla kuutiometrillä, - kaksinkertaistaa puuteollisuuden viennin arvo 4,2 miljardiin euroon vuodessa ja - lisätä metsäpolttoaineiden vuotuista käyttöä 5 miljoonaan kuutiometriin. Metsähakkeen energiakäyttö vuonna 2004 oli 2,3 miljoonaa kuutiometriä ja käytön kasvu on ollut nopeaa. Lisääntyvän puun energiakäytön seurauksena puun tuhkan määrä lisääntyy. Puhdas puun tuhka on luonnollista palauttaa metsiin lannoitteeksi. Sellaisenaan tuhka sopii parhaiten turvemaille, joilla on puutetta tuhkan sisältämistä ravinteista. Puun tuhka sisältää puun mukana metsästä tulleita ravinteita ja hivenaineita lukuun ottamatta typpeä, joka poistuu poltossa savukaasujen mukana. Tuhkaan rikastuu jonkin verran myös puun sisältämiä raskasmetalleja, kuten kadmiumia (Cd), lyijyä (Pb), nikkeliä (Ni), arseenia (As) ja kromia (Cr). Tuhkat ovat merkittävä kaatopaikkoja kuormittava jae, joka pitäisi ohjata hyötykäyttöön. Mm. Keski-Suomen ympäristökeskuksen verkkosivuilla on todettu, että jätelain nojalla tuhka tulee ensisijaisesti hyödyntää, jos se on teknisesti mahdollista eikä taloudellisesti aiheuta jätteen muuhun käsittelyyn esimerkiksi kaatopaikkakäsittelyyn verrattuna kohtuuttomia kustannuksia. Tuhkan läjitys on kuitenkin suurille laitoksille vielä niin edullista, että se ei edesauta tuhkan hyötykäyttöä. Pienet laitokset joutuvat usein maksamaan kaatopaikkamaksuja, jolloin lannoitekäyttö on taloudellisesti houkuttelevampaa. Kaatopaikkajätteen määrän vähentämisessä ensisijainen tavoite on käyttää muodostuva jäte tuotteena, esimerkiksi tuhka lannoitteena. Turvemailla puutuhka on hyvä lannoite ja sen on useissa tutkimuksissa todettu lisäävän kasvua huomattavasti. Turvemailla on luontaisesti riittävästi typpeä, joten typen puuttuminen tuhkasta ei ole ongelma. Kangasmailla typpi on kasvua rajoittava tekijä eikä pelkkä tuhka ole välttämättä hyväksi kangasmetsissä. Typpeä saadaan tuhkarakeisiin esimerkiksi rakeistamalla puuperäistä metsäteollisuuden biolietettä tuhkan kanssa. TUHKAMÄÄRÄT Metsäteollisuuden polttolaitosten tuhka on monilla tehtailla puuperäistä, kuten kuoren poltosta syntynyttä ja osassa laitoksia puun ja turpeen tuhkien seosta. Muille voimalaitoksille on hyvin tyypillistä puun ja turpeen seospoltto ja pääosa muodostuneista tuhkista onkin seostuhkaa. Puun ja turpeen tuhkaa muodostuu Suomen voimalaitoksilla tilastojen mukaan yli 500 000 tonnia vuodessa, josta puutuhkaa noin 150 000 tonnia. Puun tuhkaa syntyi metsäteollisuudessa vuonna 2003 lähes 110 000 tonnia, josta yli puolet meni hyötykäyttöön. Muuta tuhkaa metsäteollisuudessa muodostui lähes 120 000 tonnia, josta vajaa 40 % hyödynnettiin. Muilla voimalaitoksilla puun ja turpeen tuhkaa muodostui noin 310 000 tonnia lentotuhkaa ja yli 70 000 tonnia pohjatuhkaa. Lentotuhkasta meni hyötykäyttöön noin 30 % ja pohjatuhkasta 64 %. Kuitenkin vain noin 10 % puun tuhkasta käytetään metsien lannoitteeksi. PUUN JA TURPEEN TUHKAT SOVELTUVAT LANNOITTEEKSI Tuhka on kiinteä, pölymäinen, polton epäorgaaninen jäännöstuote, johon jää suurin osa polttoaineen sisältämistä epäorgaanisista aineista. Puupolttoaineiden tuhkapitoisuus ja laatu vaihtelee hyvin paljon. Tuhkan laatuun vaikuttaa mm. kasvupaikka ja onko kyseessä pienikokoinen runkopuu, hakkuutähde tai kuori. Runkopuun tuhkapitoisuus on 0,4-0,6 %, kuoren 2-5 % ja oksien 1-2 %. Tuhkapitoisuus on suurin niissä puun osissa, joissa kasvu tapahtuu. Lehdissä, neulasissa, oksien ja latvan versoissa tuhkapitoisuus vaihtelee 2 6 %:iin. Puupolttoaineiden tuhkapitoisuuden keskiarvona voidaan pitää 2 %. Puun tuhkan määrä lisääntyy biopolttoaineiden käytön kasvun myötä. Kuvassa latvusmassan haketusta. Puupolttoaineiden tuhka sisältää ravinteita ja tärkeitä hivenaineita, jotka puu on ottanut maaperästä ja ilmasta. Ravinteet ovat tuhkassa helposti liukenevina suoloina ja osittain vaikeampiliukoisina yhdisteinä ku- 6 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
ten oksideina, karbonaatteina ja silikaatteina. Typpeä tuhkassa ei ole, koska suurin osa poistuu polton yhteydessä savukaasujen mukana ilmakehään. Jos puun kasvuympäristö sisältää raskasmetalleja tai radioaktiivisia aineita tai poltossa käytetään kiellettyjä raaka-aineita kuten maalattua tai käsiteltyä puuta, haitalliset aineet rikastuvat puun poltossa tuhkaan. Puun laadun lisäksi polton olosuhteet vaikuttavat tuhkan laatuun. Yleensä puutuhka sisältää 10 30 % kalsiumia (Ca), noin 2 % kaliumia (K) ja magnesiumia (Mn) ja noin 1 % fosforia (P). Puutuhkan ph-arvo on 9-13. Kalkitusvaikutuksensa ja ravinnesisältönsä vuoksi tuhka soveltuu hyvin metsämaan ph:n nostoon ja monien ravinnehäiriöiden korjaamiseen sekä luonnollisesti palauttamaan takaisin puun mukana tulleet ravinteet. Tuhka saattaa sisältää myös palamatonta hiiltä ja hiekkaa. Jotkut polttoaine-erät saattavat sisältää epäpuhtauksia, jotka joutuvat tuhkaan. Tällaisia voivat olla mm. sellaiset rakennusjätteet, joissa on lyijyä sisältäviä maaleja. Epäpuhtauksia (esim. maalattu ja kyllästetty puu) sisältävien puu- ja turve-erien poltosta syntynyttä tuhkaa ei saa käyttää lannoitevalmisteena. Puhdasta puun tuhkaa muodostuu Suomessa suhteellisen vähän. Suurin osa tuhkasta on puun ja turpeen seostuhkaa. Turpeessa on tuhkaa noin 5 % eli yli kaksinkertainen määrä puuhun verrattuna. Turpeen tuhka on karkeampaa ja sisältää vähemmän ravinteita. Turvetuhkassa on vähemmän erityisesti kaliumia kuin puutuhkassa. Turvetuhkan rakeistuvuus- ja lannoitusominaisuudet ovat huonommat kuin puun tuhkalla. Turvetuhkan raskasmetallipitoisuudet ovat yleisesti puun tuhkaa pienempiä. Arseenia on kuitenkin turvetuhkassa usein enemmän kuin puun tuhkassa. Tuhkan lannoitekäyttö edellyttää käytännössä tuhkan rakeistusta tai itsekovetusta. Puhdas puutuhka on melko hienojakoista ja yleensä helposti rakeistuvaa. Palamattoman hiilen korkea pitoisuus (yli 10 %) vaikeuttaa tuhkan rakeistamista ja lopputuloksena voi olla tuote, jolla on liian suuri reaktiivisuus levityksen kannalta. Se voi silloin aiheuttaa vahinkoja kasvustossa. TUHKAN TALTEENOTTO Kattilasta poistettua tuhkaa kutsutaan pohjatuhkaksi ja savukaasuista poistettua tuhkaa lentotuhkaksi. Käytetty polttotekniikka vaikuttaa pohjatuhkan ja lentotuhkan määrään. Pienet kotimaisten polttoaineiden kattilat ovat Suomessa yleensä arinakattiloita ja suuremmat tavallisesti leijukerroskattiloita. Arinakattiloissa polttoaine poltetaan arinan päällä ja suurin osa tuhkasta putoaa arinan läpi, jonka jälkeen se poistetaan joko kuivana tai hyvin usein märkänä. Leijukerrospoltossa lähes kaikki tuhka otetaan talteen sähkösuotimilta ja palamattoman osuus on hyvin toimivassa poltossa pieni, alle 10 %. Pohjatuhkaa on leijukattiloissa kaikesta tuhkasta noin viidesosa ja se sisältää runsaasti leijutushiekkaa ja palamatonta ainesta. Arinapoltossa palamattoman osuus tuhkassa on usein suurempi kuin leijupolton lentotuhkassa. Myös se, poistetaanko tuhka kattilasta märkänä vai kuivana vaikuttaa sen jatkokäsittelyyn. Kuivana poistettu tuhka on helpompi jatkojalostaa, mutta se pölyää ja voi väärin poistettuna tai säilytettynä sytyttää tulipalon. Arinalaitoksilla tuhkat pudotetaan usein vesialtaaseen jäähtymään. Märkänä poistettu tuhka on helpompi käsitellä laitoksella, mutta jos tuhkan kovettuminen alkaa itsestään, on siitä myöhemmin vaikea saada tasalaatuista levitettäväksi. Leijukerroskattiloiden pohjatuhkaa ei pitäisi levittää metsään, koska se koostuu suurimmalta osin petimateriaalista, kun taas lentotuhkalla on hyvät ominaisuudet, se on hyvin palanutta ja homogeenista. Arinakattilasta sen sijaan pohjatuhka soveltuu lannoitteeksi paremmin, mikäli se on hyvin palanutta. Se sisältää vähemmän raskasmetalleja kuin lentotuhka. Puutuhka rakeistuu hyvin. Levitettäväksi sopiva tuhka on pääosin peräisin suurista leijukerroskattiloista. TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 7
TUHKAN OMINAISUUDET Tuhkan palautus metsään on Suomessa yleensä suometsien terveyslannoitusta. Etelä-Ruotsissa tuhkaa käytetään yleisesti kalkitusaineena torjumaan Suomea suuremman happamoittavan laskeuman vaikutusta. Tuhka soveltuu runsastyppisten, kalium- ja fosforiköyhien suomänniköiden lannoitukseen. Se alentaa maaperän happamuutta, ph-muutos on jopa 2-3 yksikköä ja se lisää maaperän mikrobiaktiivisuutta. Puutuhka vaikuttaa turvemailla fosfori-kalium (PK)-lannoitteen tavoin. Tuhkan käytön etuja ovat pitkä vaikutusaika, vähintään 30 vuotta, muita epäorgaanisia lannoitevalmisteita vähäisempi fosforin huuhtoutuminen ja luonnonmukainen ravintosisältö. Runsastyppisissä suometsissä puutuhkalla on saavutettu 2-4 m³/ha kasvunlisäys vuodessa, kun tuhkan levitysmäärä on ollut noin 4 tonnia kuiva-ainetta hehtaarille. Tuhkan käyttöä rajoittaa suuresta levitysmäärästä johtuva levityksen kalleus ja puhtaan puun tuhkan saatavuus. Puun tuhkaa tarvitaan kymmenkertainen määrä keinolannoitteeseen verrattuna. Lannoitteena voidaan käyttää myös puun ja turpeen seostuhkaa, mikäli se täyttää lannoitelainsäädännön vaatimukset. Jos tuhkaan lisätään typpeä, sitä voitaneen käyttää tulevaisuudessa lannoitteena myös kangasmetsissä. Metsälannoitetuhkalle laatuvaatimukset Tuhka sisältää kaikkia tarvittavia makroravinteita paitsi typpeä. Lannoitekäytössä on tärkeätä, että tarvittavia ravinteita on sopivassa suhteessa ja riittävästi. Ruotsin metsähallituksen suositusten mukaan lannoitteen pitäisi sisältää ravinteita tietyt määrät. Ruotsalaiset suositukset tuhkan ravinnepitoisuuksille ja esimerkkejä puun ja turpeen tuhkien pitoisuuksista. mg/ kg Ruotsin suositukset Puun tuhka Turvetuhka K > 30 000 17 000 26 500 2 800 Ca > 125 000 150 000 295 000 44 000 P > 10 000 11 000 25 000 6 700 Tuhkan sisältämät haitalliset aineet Puutuhka sisältää ravinteiden lisäksi myös puun mukana tulleita haitallisia aineita kuten kadmiumia, arseenia, elohopeaa, kromia, lyijyä ja nikkeliä. On kuitenkin mahdollista lajitella tuhkaa ja poistaa huonoimmat tuhkafraktiot. Haihtuvien metallien, kuten kadmiumin, pitoisuudet ovat pohjatuhkassa lentotuhkaa pienempiä ja suurissa partikkeleissa pienempiä kuin pienissä. Esimerkiksi sähkösuotimen viimeisen kentän tuhkassa raskasmetallipitoisuudet ovat yleensä huomattavasti korkeammat kuin muiden kenttien tuhkissa. Se voitaisiinkin erotella pois lannoitteeksi menevästä tuhkasta. Tuhkan levitysmäärät Sopiva annosmäärä tulee laskea aina tuhkan ja paikan ravinteikkuuden mukaan sekä tuhkan sisältämien kadmiummäärien mukaan. Maaperästä vapautuu ravinteita typen nitrifikaation ja mineraalien rapautumisen kautta. Siksi onkin tärkeätä varmistua neulasanalyysillä levitysalueen todellisesta ravinnetilasta. Käytännössä tämä tapahtuu niin, että mahdolliselta lannoitusalalta otetaan neulasnäyte ja lähetetään yhdessä tuhka-analyysin kanssa Eviran hyväksymään laboratorioon. Suomessa suometsiin levitetyn puhtaan puutuhkan annostus on yleensä 3-4 tonnia kuiva-ainetta hehtaarille. Jos seassa on paljon (yli 2/3) turvetuhkaa sopiva annosmäärä on kaksinkertainen. Kangasmetsiä tuhkabiolieterakeilla lannoitettaessa levitysmäärä lasketaan typen perusteella ja se on lietteestä johtuen suurempi kuin pelkällä tuhkalla. Tuhkabiolieterakeille on sitä valmistavan toiminnanharjoittajan ennen markkinoille saattamista haettava Eviralta tyyppinimeä. Hakkuun ja huuhtouman mukana poistuvien ravinteiden määrää ei välttämättä korvaa pelkkä ilman laskeuma. Metsälannoituksen määräksi suositellaan 70 kg/ha kaliumia ja 45 kg/ha fosforia. Suomessa lannoitevalmisteen valmistaja on vastuussa siitä, että tuhka täyttää lannoitevalmistelainsäädännön mukaiset laatuvaatimukset. Suomen uuden maa- ja metsätalousministeriön asetuksen lannoitevalmisteista mukaan lannoitevalmisteen tulee täyttää tyyppinimelle asetetut vaatimukset. Tuhkalle niitä on jo olemassa kolme, peltotuhka, metsätuhka ja tuhkapitoinen kalkkirae. Uusia tyyppinimiä on mahdollista hakea. Oleellista on, että on ole-massa lannoitevalmisteen raaka-aineisiin ja valmistusprosessiin perustuva tyyppinimi, jonka ominaisuudet on määritelty ja lannoitteesta tehdään tuoteseloste. Tarkempi tieto maa- ja metsätalousministeriön uudesta lannoitevalmistusasetuksesta löytyy Elintarviketurvallisuusviraston internet-sivuilta www.evira.fi. Turvetuhka on mm. ravinteiden suhteen laimeampaa kuin puutuhka. 8 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
Tuhkan levitysmäärää laskettaessa fosfori on määräävämpi kuin kalium, jos suhteet eivät ole sopivat. Levitysmäärässä on lisäksi huomioitava, ettei ylitetä hehtaarikohtaisia haitallisten aineiden määriä. Puun tuhkassa ravinnesuhteet ovat yleensä sopivia, mutta turve- tai pääasiassa turpeesta peräisin olevassa seostuhkassa kaliumia on liian vähän. Sitä voidaan lisätä esimerkiksi biotiittina, jota saadaan Kemiralta Siilinjärveltä apatiittimineraalin rikastuksen sivutuotteena. Metsäntutkimuslaitoksen kokeissa on havaittu, että kaliumpitoista biotiittiä lisäämällä saadaan turvetuhkan ravinnetasoa kohotettua siten, että tuhkan lannoitekyky paranee lähes puun tuhkan tasolle. Myös tuhkabiotiittiseokselle on sitä valmistavan toiminnanharjoittajan haettava tyyppinimeä Eviralta. Tuhkan levitykseen sopivien alueiden määrä Pohjois-Karjalan metsäkeskus on selvittänyt tuhkalannoitukseen soveltuvien metsien pinta-alaa. Pohjois- Karjalan yksityismetsien pinta-ala on noin 902 500 hehtaaria, joista suometsiä on noin 200 000 hehtaaria. Noin puolet alueen yksityismetsänomistajien suometsistä on tuhkalannoituskelpoisia. Näistä tuhkalannoitus olisi mahdollista suorittaa maalevitysajona noin 66 500 hehtaarille ja lentolevityksenä tämän lisäksi noin 38 300 hehtaarille. Vastaava selvitys on tehty myös Keski-Suomessa, jossa yksityismetsien kokonaispinta-ala on miljoona hehtaaria. Tuhkan maalevitykseen soveltuvia suomaita on metsäkeskuksen arvion mukaan 37 300 hehtaaria ja tämän lisäksi on 20 400 hehtaaria lentolevitykseen soveltuvia suomaita. Maalevitykseen soveltuvia kangasmaita on arvioitu olevan 207 700 hehtaaria. TUHKAN LAADUN SEURANTA Lannoitevalmisteiden valmistamista säädellään erillisellä asetuksella, jossa on mm. kaikkia toiminnanharjoittajia koskeva omavalvontavelvoite ja tiettyihin raaka-aineiden käsittelyssä vaadittava laitoshyväksyntä. Toiminnanharjoittajan on tehtävä erillinen omavalvontasuunnitelma Elintarviketurvallisuusvirastolle. Asetuksen liitteessä on lueteltu omavalvontasuunnitelmassa vaadittavat tiedot. Suunnitelmaa on myös noudatettava ja sen toteutumisesta on pidettävä kirjaa. Tuhkan ja valmiin tuotteen laatua on seurattava omavalvontasuunnitelman mukaisesti. Polttoraaka-aineen koostumuksen vaihdos edellyttää uusia analyysejä ja laadun varmistuksen Eviran hyväksymässä laboratoriossa ennen kuin tuhkaa voidaan hyödyntää. Hyväksyttyjen laboratorioiden lista löytyy Eviran internet -sivuilta. Tuhkan näytteenottoon on luotava rutiini Laitokselle tulee luoda omavalvontasuunnitelman mukainen näytteenottorutiini, joka toimii näytteenottajan ohjeena. Näytteenoton yhteydessä on kirjattava ylös mm. laitos näytteenottopaikka näytteen tyyppi päivämäärä ja kellonaika näytteenoton suorittaja näytteenottomenetelmä ja välineet osanäytteiden määrä ja koko sekä miten näytteet säilytetään ja käsitellään ennen analysointia. Tuhkan ominaisuuksien analysointi Tuhkan eri alkuaineiden kokonaispitoisuuksien analysointi on tärkeätä, jotta pystytään arvioimaan tuhkan soveltuvuus lannoitteeksi. Näitä tietoja tarvitaan myös mm. rakeistuksen vesimäärän laskemisessa ja rakeiden levitysmäärien laskemisessa. Valmiista tuotteesta on tehtävä tarvittavat analyysit. TUHKAN KÄSITTELY Metsään voi viedä vain hyvälaatuista, lannoitevalmistelainsäädännön vaatimukset täyttävää tuhkaa. Tuhkan pölyäminen ja maaperän shokkivaikutukset estetään itsekovetuksella ja vielä tehokkaammin rakeistuksella. Rakeistuksella pyritään tasalaatuiseen lopputuotteeseen, jossa on mahdollisimman vähän hienoainesta. Tuhkan reaktiivisuus (ph ja suolavaikutus) vähenee raekoon kasvaessa ja hienoaineksen määrän vähentyessä. Tämä vähentää riskejä aiheuttaa vahinkoja metsäekosysteemissä. Tasalaatuisempia tuhkatuotteita on myös helpompi levittää. Tuhkan ravinnepitoisuudet ja rakeistuksen kannalta oleelliset asiat, kuten kalsiumin ja palamattoman hiilen määrä pitää tietää ennen stabilointia, sillä mitä vähemmän tuhkassa on hiiltä ja mitä enemmän kalsiumia, sitä paremmin rakeistus onnistuu. Tuhkan itsekovetus Kaikki tuhkan stabiloimismenetelmät (itsekovetus, pelletointi ja granulointi) perustuvat siihen, että tuhka ensin kostutetaan, jotta kemiallinen kovettuminen voi alkaa. Tuhkan itsekovetus on melko yksinkertainen menetelmä. Tuhkaan sekoitetaan vettä tapauksesta riippuen noin 30 %. Vesi täytyy sekoittaa tuhkaan hyvin ja veden määrän on oltava oikea hyvän lopputuotteen aikaansaamiseksi. Kostutukseen käytetään esimerkiksi betonin tasosekoitinta tai tuhkasiilon alla olevaa sekoittavaa purkuruuvia. Kostutettu tuhka jätetään tiiviin alustan päälle kovettumaan. Kovetettu tuhka seulotaan TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 9
lastausvaiheessa joko kiinteällä, sopivaan kulmaan kallistetulla välpällä tai seulakauhalla. Välpän sopiva rautojen väli on noin 75 mm. Erotetut kokkareet voi murskata kauhalla joko välppää vasten, jos se on riittävän tukeva, tai maata vasten. Seulakauha murskaa osan kokkareista heti seulottaessa. Tuhkan itsekovetusta on Suomessa käytetty jo useita vuosia. Ruotsissa suurin osa levitetystä tuhkasta on itsekovetettua. Pienehköillä tuhkamäärillä itsekovetusmenetelmää voidaan pitää edullisena tuhkan käsittelytapana lähteä liikkeelle. Kovetettu tuhka on ravinnehuuhtoutumien välttämiseksi hyvä levittää heti kun se on mahdollista. Tuhkan pitäisi kuitenkin antaa kovettua vähintään kaksi kuukautta. Ruotsissa on todettu, että kun itsekovetettua tuhkaa varastoidaan heinäkuusta joulukuuhun, kaliumpitoisuus vähenee 5,2 %:sta 3,7 %:iin. Katosta ei kovetusalueella tarvita. Itsekovetuksen kustannuksiksi on arvioitu 12 euroa/tonni. Rakeita koerakeistimelta. Liikuteltavilla rakeistimilla on tehty vasta alustavia kokeita ja näin työlle ei ole vielä muodostunut markkinahintaa. Se voisi olla kuitenkin luokkaa 15-20 euroa/tonni ja lisäksi siirtojen, puhdistuksen ja yms. kustannukset. Itsekovetettua tuhkaa kasassa. Suomessa on toiminnassa useita kiinteitä rakeistuslaitoksia. Rakeistuskustannus on teoriassa luokkaa 25 euroa/tonni, mutta hinta saattaa vaihdella esimerkiksi markkinatilanteen mukaan. Tuhkan rakeistus ja pelletointi Granulointi ja pelletointi ovat kalliimpia menetelmiä, mutta niillä saadaan homogeenisempi lopputuote. Rakeistus erillisessä rakeistuslaitoksessa on toinen Suomessa käytössä oleva tuhkan stabilointimenetelmä. Tuhka voidaan rakeistaa joko lautasella tai rummussa pyörittämällä. Veden lisäyksellä on tässäkin menetelmässä tärkeä rooli. Sitä on lisättävä oikeaan aikaan ja juuri sopiva määrä. Hyvälaatuisesta tuhkasta saadaan pyöritystekniikalla tasalaatuisia rakeita, jotka ovat levityksen kannalta hyviä eivätkä pölyä. Tarvittaessa rakeet voidaan seuloa ennen levitystä. Kestävien rakeiden aikaansaamiseksi tuhkan tulisi olla puutuhkaa, joka ei ole seissyt avovarastossa. Käytännössä jouduttaneen kuitenkin usein rakeistamaan puun ja turpeen seostuhkaa, joka on seissyt ulkona. Tällöin olisi hyvä, jos rakeistus voitaisiin tehdä kaksivaiheisesti siten, että kostunutta tuhkaa syötetään prosessiin ensin ja sen perään siilosta puhdasta puutuhkaa kuorrutukseksi, jolloin pinnasta saadaan riittävän kova kestämään käsittelyä. Stora Enson Enocellin tehtaan rakeistamolla Uimaharjussa tuotettuja rakeita, halkaisijaltaan noin 3-15 mm. 10 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
Puristaminen matriisin läpi eli ns. pelletointi ei ole Suomessa käytössä suuren mitan tuhkanrakeistuksessa. Pieniä laitteita, jotka on ensisijaisesti tarkoitettu esim. rehu- tai polttoainepellettien valmistamiseen, on saatavana. Menetelmällä saadaan aikaan hyvä lopputuote. Pienikokoinen matriisipuristin ei ole kallis esimerkiksi rumpurakeistimiin verrattuna, mutta koska voimakkaasti hiova tuhka puristetaan väkisin matriisin reikien läpi, on kuluminen nopeaa ja siten käyttökustannukset suurehkot. Tuhkan ja lietteen rakeistus Tuhkaa ja metsäteollisuuden biolietettä voidaan rakeistaa kangasmetsien lannoitteeksi. Metsäteollisuuden liete on puuperäistä ja sisältää kaikkia puun mukana tulleita ravinteita, myös typpeä, joka tuhkasta puuttuu. Tarvittaessa lietteeseen voidaan lisätä hidasliukoista typpeä, mikäli lietteen sisältämä typpimäärä ei ole riittävä hyvän lopputuotteen aikaansaamiseksi. Tuhkasta ja lietteestä voidaan tehdä rakeita kuorruttamalla lietepartikkelit tuhkalla. Kokeita on tehty hyvällä menestyksellä, mutta kaupallisessa käytössä menetelmä ei vielä ole. Rakeen sisään jää kosteampi liete ja ulkokuori on pääosin tuhkaa, joka saa kosteutta lietteestä. Nämä rakeet sisältävät tuoreena melko paljon vettä ja ne ovat kosteana eli vain kevyen kuivauksen jälkeen levityskelpoisia. Rakeet voidaan kuivata täysinkin, mutta silloin ne muuttuvat hauraammiksi. Kuivaus on tarpeen, mikäli rakeita joudutaan säilyttämään pitkään tai jos levitysalue on kaukana. TUHKAN PALAUTUSJÄRJESTELMÄ Yleistä Tuhkan levitykseen on luotava toimiva ketju, joka kattaa koko ketjun tuhkan rakeistuksesta ja varastoinnista levitykseen ja vaikutusten seurantaan. Tuhkan tuottajan on analysoitava tuhka Eviran hyväksymässä laboratoriossa ja toimitettava tuoteseloste Eviraan. Tuhkan tuoteseloste tulee liittää aina jokaisen tuhkaerän mukana seuraaviin asiakirjoihin. Analyysitulosten avulla voidaan laatia neulasanalyysiin perustuvia lannoitusmääräsuosituksia. Tuhkaa joudutaan käyttämään lannoituksessa suurempia määriä kuin muita epäorgaanisia lannoitteita, mutta toisaalta tuhkan vaikutusaika on pitempi. Levityskustannukset ovat tuhkaa käytettäessä kertalannoituksessa keinolannoitetta suuremmat. Tämä luo painetta siihen, että tuhkalannoitteen (rakeistettu tuhkatuote) hankintahinnan pitäisi olla metsänomistajalle keinolannoitetta edullisempi, mikäli metsänomistaja joutuu maksamaan levityksestä enemmän. Tuhka hyväksytään lannoitteeksi KEMERA-hankkeissa eli tuhkalannoitukseen saa valtion tukea metsän terveyslannoituksessa. Edellytyksenä tuen saannille on, että alueella on todettu ravinteiden (P,K,B) puutosta. KEMERA-tukea saa myös keinolannoitteille. Tukea haetaan Metsäkeskuksesta. Myös Metsänhoitoyhdistyksestä voi asiaa kysyä. Tuen suuruus on 40 65 % toteutuneista kustannuksista. Lainsäädäntö Uusi lannoitevalmistelaki on astunut voimaan 1.7.2006. Siinä mm. edellytetään kaikilta toiminnanharjoittajilta omavalvonnan järjestämistä ja orgaanisia lannoitevalmisteita valmistavilta laitoksilta laitoshyväksyntää. Lakiuudistus tuo muutoksia myös tyyppinimikohtaisiin vaatimuksiin, haitallisten aineiden ja eliöiden raja-arvoihin ja valvonnasta perittäviin maksuihin. Uusi asetus lannoitevalmisteista tulee Eviran internet-sivuille. Tuhka-biolieterakeita levitettynä. Mikäli tuhkaa ei ole tuotteistettu esimerkiksi lannoitevalmistelainsäädännön vaatimukset täyttäväksi, tuhkan laitos- tai ammattimaiseen hyödyntämiseen tai käsittelyyn tarvitaan ympäristölupa. Esimerkiksi Keski-Suomen ympäristökeskus on suositellut, että tuhkaa ei levitetä vedenhankinnan kannalta tärkeille (luokka I) ja vedenhankintaan soveltuville (luokka II) pohjavesialueille ei levitetä vesistöjen rantaan (purot, lammet, järvet), vähintään 50 m:n suojavyöhyke ojien varsille jätetään 5 m:n käsittelemätön vyöhyke metsä-, vesi- ja luonnonsuojelulain tarkoittamia suojeltavia kohteita ei lannoiteta TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 11
ei levitetä mielellään karuille, lajittuneille ja helposti vettä läpäiseville metsämaille tieto kohdealueista, levitysmääristä, ravinne- ja raskasmetallipitoisuuksista toimitetaan ympäristökeskukselle mahdollista lausunnonantoa varten Alueittain ja tapauskohtaisesti suosituksissa voi olla eroja. Metsänhoidollinen menettely Tuhkalannoitus voitaisiin ottaa yhdeksi vaihtoehdoksi jo useimmiten Metsäkeskuksen tekemään metsäsuunnitelmaan, mikäli siinä ehdotetaan lannoitusta. Ainakin metsän lannoitussuunnitelmassa tuhkalannoitus pitäisi olla vaihtoehtona, mikäli paikkakunnalla on tai voisi olla tarjolla sopivaa tuhkalannoitetta. Suometsän tuhkalannoitus on sopivimmillaan osa laajempaa toimenpidekokonaisuutta: 1. Metsäsuunnitelma, hakkuusuunnitelma, kunnostusojitussuunnitelma 2. Harvennushakkuu 3. Neulasanalyysi ja tarvittavan lannoitemäärän laskenta 5. Lannoitus 6. Kunnostusojitus Neulasnäytteet saadaan otettua helposti harvennushakkuun yhteydessä. Lannoitus olisi hyvä tehdä maalevityksessä samana talvena hakkuun jälkeen, koska ajourat ovat jäätyneet kantaviksi ja vanhojen lähes umpeenkasvaneiden ojien ylitys käy helposti. Kunnostusojitus on paras tehdä vasta viimeisenä metsänhoitotyönä. Varastointi Tuhka tulee varastoida asianmukaisesti. Varastointia on käsitelty itsekovetusta ja rakeistusta käsittelevässä kohdassa. Kaukokuljetus Tuhka kuljetetaan laitokselta metsään yleensä kasettiperävaunullisella maansiirtoautolla. Tien kantavuudesta on huolehdittava ja talviliukkailla tien hiekoituksesta tai autossa on oltava ketjut. Kuljetuskustannukset maansiirtoautoa käytettäessä ovat tavallisilla, noin 50 km:n matkoilla vajaa 10 euroa/tonni. Maalevitys Edullisimmin tuhkan levitys onnistuu maalevityksenä. Levitykseen käytettävän kuormatraktorin rungolle asennetaan tuhkasiilo ja levityslaitteisto vastaavaan tapaan kuin kalkinlevittimessä. Tuhka lastataan kuormatraktoriin sen omalla kuormaimella. Tyypillinen kuormakoko on 4,5 tonnia. Levitysmäärä voi olla esimerkiksi 1000 tonnia kuukaudessa, noin 50 tonnia päivässä. Levityskustannukset organisointikustannuksineen ovat noin 15 euroa/tonni, kun levitysmäärä on noin 3 kuivatonnia hehtaaria kohti. Suuremmilla hehtaarikohtaisilla määrillä yksikkökustannukset ovat pienemmät. Maan pitää olla riittävän kantavaa eli käytännössä suometsissä jäässä. Maalevityksessä toimenpiteiden ajoitus on tärkeää: ensin harvennushakkuu, sitten tuhkalannoitus ja lopuksi kunnostusojitus. Maalevitystä kuormatraktorilla. 12 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
Helikopterilevitys Helikopterilevitys on maalevitystä kalliimpaa, mutta levitystä voidaan tehdä kaikkina vuodenaikoina kantavuuden tai lumitilanteen vaikuttamatta, ajouria ei tarvita kuten maassa liikuttaessa eivätkä pöly ja tuhkan kohtuullisissa mitoissa vaihteleva raekoko ole ongelmia. Kaiken kaikkiaan kopterilevitys on siis varmempaa kuin maalevitys. Metsäkohteelle tuotu tuhka lastataan levityskonttiin esimerkiksi pienkuormaajalla, joka samalla seuloo ja murskaa tuhkasta isoimmat rakeet. Levityskontteja on kaksi, toista lastataan sillä aikaa kun toisesta levitetään. Kuorma on noin 500 kg. Tyypillinen tuhkan levitysmäärä helikopterilla on noin 100 tonnia päivässä. Myös pienkuormaaja voi kuulua helikopteriyrityksen palveluun. Kustannusten pienentämiseksi pitäisi pyrkiä mahdollisimman suuriin, satojen tonnien levityseriin tai ketjuttaa levityskohteet siten, etteivät helikopterin siirtymämatkat olisi kovin pitkiä. Tuhkan levityskontin vaihto ja konttien lastaukseen käytetty seulakauhalla varustettu pienkuormaaja. TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 13
LÄHTEITÄ Danielsson, B-O., Nilsson, T. 1997. Äterföring av självhärdad aska. Vattenfall Utveckling Ab, projekt Bioenergi. 29 s. + liitteitä 3 s. From Extraction of Forest Fuels to Ash Recycling. International Handbook. RecAsh -project. Swedish Forest Agency 2006. 42 s. Issakainen, J. 2003. Turvetuhkasta ja biotiitista ravinnepellettejä. Metlan tiedote 12/2003. 2 s. Lindh, T., Isännäinen, S., Mursunen, H., Rantala, P.- R., Ollila, S. and Kaunisto, S. 2001. Metsäteollisuuden tuottaman tuhkan ja biolietteen käsittely metsälannoitteeksi, VTT Energian Raportteja 10. Jyväskylä. 58 s. + liitt. 8 p. Nurmi, J. & Kokko, A. (toim.). 2001. Biomassan tehostetun talteenoton seurannaisvaikutukset metsässä. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 816. 80 s. 14 TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA
MUISTIINPANOJA TUHKAN KÄYTTÖ METSÄLANNOITEVALMISTEENA 15
Tuhkan käyttö metsälannoitevalmisteena tiedote antaa tietoa puun tuhkan, mutta myös puun ja turpeen seostuhkan hyötykäyttömahdollisuuksista metsälannoitevalmisteena. Puun tuhka sisältää typpeä lukuun ottamatta puun mukana tulleita ravinteita juuri oikeassa suhteessa, joten sen luonnollisin käyttötapa on palautus metsään. Tiedote on kirjoitettu tilanteessa, jossa 1.7.2006 voimaan tullut uusi lannoitelaki ja vuoden 2007 alussa odotettavissa oleva maa ja metsätalousministeriön uusi lannoitevalmisteasetus alkavat säädellä tuhkien hyötykäyttöä metsälannoitevalmisteina. Tarkemmat tiedot uudesta asetuksesta löytyvät Elintarvikevalvontaviraston, Eviran internet-sivuilta www.evira.fi. RecAsh-projekti Tiedote on tehty osana RecAsh projektia, joka on toteutettu vuosina 2003 2006. Ruotsissa ja Suomessa toteutetun EU- Life ohjelman hankkeen Regular Recycling of Wood Ash to Prevent Waste Production (RecAsh) tavoite on luoda paremmat olosuhteet tuhkan palauttamiseksi metsään. Suomessa päätavoite on edistää puun tuhkan hyötykäyttöä metsälannoitteena kehittämällä ja tehostamalla tuhkan kierrätysketjuja tai ketjun osia. Suomessa tarkastelukohteina ovat olleet puun tuhkat ja puun ja turpeen seostuhkat sekä yhdistetty metsäteollisuuden puuperäisen biolietteen ja tuhkan käyttö kangasmetsien lannoitteeksi. www.recash.info -with the contribution of the LIFE financial instrument of the European Community-