2016

Metsätuhoriskien huomioiminen metsänkasvatuksessa

Juha Honkaniemi ja Jari Hynynen

Tyvilahoa aiheuttava juurikääpä ja kirjanpainaja ovat merkittävimmät kuusikoiden bioottiset tuhonaiheuttajat Suomessa. Viime vuosien laajat myrskytuhot ovat lisänneet kirjanpainajan aiheuttamia tuhoja Etelä-Suomessa. Erityisen herkkiä myrskytuhoille ovat olleet lahot kuusikot. Tappiot ovat voineet olla yksittäisen metsänomistajan osalta huomattavia. Tuhoriskeihin voidaan kuitenkin pyrkiä vaikuttamaan metsänkäsittelyllä.
Luonnonvarain Tutkimussäätiön kolmivuotisessa hankkeessa kehitettiin tutkimuksen avuksi työkaluja, joiden avulla voitaisiin tulevaisuudessa helpottaa metsäalan käytännön toimijoiden päätöksetekoa tuhokysymyksissä sekä tarjota mahdollisuuksia tarkastella erilaisia metsänkäsittelyvaihtoehtoja tuhoriskien minimoimiseksi.
Hankkeessa kehitettiin ohjelmisto jäljittelemään juurikäävän, tuulen ja kirjanpainajien kehitystä kuusivaltaisissa metsissä. Ohjelmiston mallien rakenteessa pyrittiin mekanistisesti kuvaamaan tuhonaiheuttajien ja puiden välistä vuorovaikusta aina solutasolta metsikkötasolle. Ohjelmistolla laskettiin esimerkkilaskelmia eteläsuomalaiselle kuusikolle ja tulokset osoittavat, että juurikäävällä on suuri merkitys metsikön kasvulle ja tuotokselle. Lisäksi se vaikuttaa metsikön tuulituhoriskiin huomattavasti heikentäessään puiden juuristoa. Kirjanpainajatuhot lisääntyivät tuulituhojen lisääntyessä. Metsänkasvatuksessa tulisi siis ottaa vakavasti juurikäävän torjuminen, jotta tuuli- ja kirjanpainajatuhoriskit eivät kasvaisi entisestään.
Hankkeessa luodut työkalut ovat merkittävä avaus metsätuhojen entistä parempaan huomioimiseen metsänkasvatuksessa. Uusien työkalujen avulla tehtävät kattavat metsikkö- ja aluetason laskelmat tarvitsevat jatkotutkimusta. Työtä jatketaan keväällä 2016 Marjatta ja Eino Kollin Säätiö rahoituksella.
Lisätietoja: Juha Honkaniemi, Luonnonvarakeskus Puhelin: 0295325035 Sähköposti: juha.honkaniemi@luke.fi

 

 

Hukkalämmön hyödyntämisestä lisäpotkua hajautettuun sähköntuotantoon

Ville Härkönen ja Juha Karttunen

Puupohjaiset biomassat ovat Suomen keskeinen luonnonvara. Tulevaisuuden kiristyvässä energiaympäristössä etenkin biomassan polttoon perustuvan hajautetun sähköntuotannon merkitys tulee kasvamaan, koska biomassojen kuljettaminen pitkien matkojen päähän vähentää niiden käytön kannattavuutta. Hajautetussa sähköntuotannossa keskeiseksi ongelmaksi nousee kuitenkin polttoprosessin hukkalämpö, jonka hyödyntäminen kaukolämpönä ei välttämättä enää onnistu samaan tapaan kuin keskitetyssä energiantuotannossa. Ongelma tulee korostumaan etenkin jatkossa, kun ns. passiivitalotekniikka jatkaa yleistymistään ja lämpöenergiaa ei enää tarvita samassa mittakaavassa kuin aiemmin.
Lämpösähköisten materiaalien avulla voidaan muuntaa lämpötilaeroja sähköenergiaksi ja siten hyödyntää sähköntuotannon, energianintensiivisen teollisuuden ja liikenteen hukkalämpöä. Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön rahoittamassa kolmivuotisessa tutkimushankkeessa ”Hajautetun sähköntuotannon energiatehokkuutta parantavat lämpösähköiset nanohäkkimateriaalit” tutkittiin uudentyyppisiä lämpösähköisiä nanomateriaaleja, joiden avulla voitaisiin tulevaisuudessa parantaa mm. biomassan polttoon perustuvan hajautetun sähköntuotannon energiatehokkuutta.
Tutkimuksessa hyödynnettiin laskennallisen kemian menetelmiä, jotka auttoivat ymmärtämään useiden uudentyyppisten nanomateriaalien lämpösähköisiä ominaisuuksia. Työssä kehitettiin mm. uusi ohjelmistotyökalu, joka mahdollistaa lämmönjohtavuuksien laskemisen aiempaa merkittävästi monimutkaisemmille nanomateriaaleille. Tutkittujen materiaalien kokeellinen valmistus tapahtui yhteistyökumppaneidemme laboratorioissa Münchenin Teknillisessä yliopistossa (puolijohtavat nanohäkkimateriaalit) ja Aalto-yliopiston kemian laitoksella (epäorgaanis-orgaaniset superhilamateriaalit).
Laskennallisilla menetelmillä pystyimme selittämään kokeellisia havaintoja ja myös ennustamaan uudentyyppisiä johdannaismateriaaleja, joilla voisi olla vielä paremmat lämpösähköiset ominaisuudet. Hankkeen tuloksia on jo julkaistu useissa tieteellisissä julkaisuissa ja tutkimustyö uusien entistä tehokkaampien lämpösähkömateriaalien kehittämiseksi jatkuu edelleen.
Lisätietoja: apulaisprofessori Antti Karttunen, Aalto-yliopisto, kemian laitos (antti.j.karttunen@aalto.fi)

 

 

Mikrobitoiminnan rajoittaminen energiahakkeen aumavarastoinnissa

Miia Jämsén ja Anneli Ylimartimo

Mikrobitoiminnan rajoittaminen on mahdollista energiahakkeen aumavarastoinnissa. Näin voidaan
todeta Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiön rahoittaman, kolmivuotisen tutkimushankkeen (2013
– 2015) päätyttyä.
Energiahakkeen aumavarastointi ei ole ongelmatonta. Puuhake on biohajoava raaka-aine, jolla on
taipumus kompostoitua, mikä johtaa mm. hakemateriaalin energia- ja materiaalihäviöihin (kuivaainetappioita),
kasvaviin kaasupäästöihin (mm. CO2, CH4, N2O, terpeenit) sekä mikrobitoiminnan
kasvuun ja itiöpölyämiseen. Etenkin vapautuvat kaasut, mikrobien tuottamat yhdisteet ja itiöpöly ovat
terveysriski ihmiselle ja kaasuista osa myös edistävät ilmaston lämpenemistä. Lisäksi hakeaumassa
kompostointiprosessin aiheuttama aktiivinen mikrobitoiminta nostaa hakeaumojen lämpötilaa lisäten
auman itsesyttymisen riskiä. Palavista, itse syttyneistä, hakeaumoista on ajoittain myös uutisoitu
mediassa.
Tutkimustulosten mukaan hakeaumassa esiintyy käsittämättömiä määriä mikrobeja tuottavia
yksiköitä (milj. cfu/g). Sitä enemmän mikrobeja tavataan, mitä kauemmin hakeaumaa on varastoitu.
Auman mikrobitoiminta myös vaihtelee auman eri kerroksissa. Aktiivisin ja myös kostein kerros
havaitaan 1-1,5 metrin syvyydessä varastointiauman pintaan nähden, juuri siellä missä ympäristön ja
auman sisälämpötila kohtaavat. Tämän kerroksen havaittiin myös olevan muita auman osia
kuumempi.
Auman mikrobitoimintaan voidaan vaikuttaa erilaisilla käsittelyaineilla tai menetelmillä. Tehokkain
mikrobisuoja puuhakkeelle saatiin käsittelemällä hakkeet tutkimushankkeessa kehitetyllä
luonnonmukaisella käsittelyaineella, joka estää lähes 100 %:sti auman mikrobitoiminnan kolmen
varastointikuukauden ajan pienessä (< 1 m3) varastointikokoluokassa. Käsitellyt aumat pysyivät
rauhallisina, lämpenemistä ei havaittu käsittelemättömään aumaan nähden. Tutkimustulokset ovat
lupaavia ja työtä jatketaankin parhaillaan EAKR-osarahoitteisessa Biopooli-hankkeessa edelleen
kehittämällä ja testaamalla näitä toimiviksi havaittuja energiahakkeen varastointireseptejä.
Hankkeen tuloksena rakentui myös ainutlaatuisen, puuhakkeen tai muun biomassan
käsittelytarkoitukseen sopivan laitteiston prototyyppi. Tutkimustyö osoitti, ettei hakkeen käsittely
riittävällä tasolla onnistu ilman asianmukaista laitteistoa. Kaupallisessa käytössä ei sellaisia ollut, joten
tutkimustyön onnistumiseksi hankkeessa suunniteltiin, rakennettiin ja pilotoitiin tarvittava laitteisto,
jolla on tulevaisuudessa potentiaalia jalostua kaupalliseksi tuotteeksi.
Mikrobitoiminnan rajoittaminen energiahakkeen aumavarastoinnissa eri menetelmin on osa
tulevaisuutta, mutta vaatii uudenlaista ajattelua koko metsäenergian toimitusketjussa. Jos auman
mikrobiaktiivisuus saadaan rauhoitettua, silloin auman energiasisältö säilyy vähintään lähtötilanteen
tasolla usean varastointikuukauden ajan, hakkeen lisäarvo kasvaa käsittelyn yhteydessä lisättävän
polttokattiloita suojaavan lisäaineen avulla ja hakeaumojen itiöpölypitoisuus laskee. Lisätutkimuksia
ja yhteistyötä tarvitaan kuitenkin vielä yrityskentän kanssa ennen tuotteen kaupallistamista.
Lisätietoja: Tutkija Miia Jämsén (FM), Jyväskylän ammattikorkeakoulu, miia.jamsen@jamk.fi .