Browsing by Subject "biohiili"

Pohjoismaissa syntypaikkalajitellun biojätteen kompostointi suurissa kompostointilaitoksissa on yleistynyt merkittävästi 2000-luvun aikana. Viime vuosina biojätteiden ja muiden orgaanisten jätteiden käsittelyssä on alettu suosimaan yhä enemmän mädätysprosessia sekä mädätyksen ja kompostoinnin yhdistävää osavirtamädätysprosessia. Mädätysprosessin avulla orgaanisten jätteiden sisältämästä energiasta pystytään tuottamaan biokaasua ja siitä edelleen uusiutuvaa energiaa. Tämän tutkimuksen lähtökohtana oli tarkastella biohiilen lisäyksen vaikutuksia kompostointiprosessiin, jossa yhdistyvät mädätys ja kompostointi. Aiempien tutkimusten perusteella biohiilen lisäyksellä on todettu olevan positiivisia vaikutuksia erilaisten orgaanisten jätteiden kompostointiprosessiin. Aiemmat tutkimukset on suurimmaksi osaksi tehty pienemmässä mittakaavassa ja ne ovat keskittyneet enemmän maatalousjätteiden kompostointiin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, voidaanko verrattain pienellä biohiilen lisäyksellä nopeuttaa orgaanisen aineksen hajoamista sekä parantaa typen pidättymistä kompostimassassa erilliskerätyn biojätteen osavirtamädätysprosessin kompostointivaiheessa. Tutkimuksen kokeellinen osuus koostui laboratoriomittakaavan kompostointikokeesta sekä laitosmittakaavan kompostointikokeesta Ämmässuon jätteenkäsittelykeskuksessa. Laboratoriomittakaavan kokeiden tarkoituksena oli saada tietoa eri biohiilipitoisuuksien vaikutuksesta kompostointiprosessiin ja toistomäärien kautta saada tuloksille tieteellistä pätevyyttä. Laboratoriokokeissa saatuja tuloksia sovellettiin laitosmittakaavan kokeissa. Tuloksia pyritään tarkastelemaan mikrobiologisen prosessin lisäksi osana jätehuoltoa ja sen kehittämistä. Tulosten perusteella biohiilen lisäyksellä oli myönteinen vaikutus kompostointiprosessiin osavirtamädätysprosessin kompostointivaiheessa. Laboratoriokokeissa biohiilen lisäyksellä oli merkitsevä vaikutus orgaanisen aineksen hajoamiseen ja siten kompostimassan mikrobiaktiivisuuteen. Vaikka laitosmittakaavan kokeessa biohiilen lisäys ei vaikuttanut orgaanisen aineksen hajoamiseen tilastollisesti merkitsevästi, voidaan kokonaisuutena arvioida, että biohiililisäsi kompostien mikrobiaktiivisuutta. Biohiilellä havaittiin merkitsevä vaikutus kompostien stabiloitumisnopeuteen ja ammoniumtypen pidättymiseen kokeen lopputilanteessa. Verrattain pienet biohiilipitoisuudet eivät vaikuttaneet haihtuneen ammoniakin määrään eivätkä kokonaistyppihäviöön kompostoinnin alkuvaiheessa. Biohiilikompostien stabiloitumisnopeudella ja mikrobiaktiivisuuden lisääntymisellä on kompostoinnin ympäristövaikutusten vähentämisen lisäksi kompostointilaitoksille myös taloudellinen merkitys, koska niiden avulla pystytään mahdollisesti säästämään tuotantokustannuksissa sekä säästämään kompostien jälkikypsytykseen tarvittavaa tilaa tai vastaavasti lisäämään kompostointilaitosten kapasiteettia. Tulevaisuudessa biohiili on teoriassa mahdollista saada osaksi orgaanisten jätteiden käsittelykokonaisuutta. Jäteperäisten biohiilten käytöllä voi tulevaisuudessa olla mahdollista parantaa resurssien kestävää käyttöä ja alueellisia kierrätysmääriä.

Tutkin tässä pro gradu -tutkielmassani eräiden suomalaisten ruohovartisten kasvilajien ja biohiilen vaikutuksia huleveden määrään ja laatuun. Tutkimuksessa järjestettiin koekasteluita, joiden avulla oli tarkoitus selvittää kasvilajien kykyä vähentää huleveden määrää ja poistaa siitä ravinteita sekä biohiilen vaikutusta huleveden määrään ja laatuun. Kasvillisuuden ja biohiilen vaikutusta on tutkittu aikaisemminkin, mutta erityisesti tiettyihin kasvilajeihin liittyviä tutkimuksia ei ole tehty Suomessa. Tutkimus on osa Luonnonvarakeskuksen Hulevesialueiden kasvit ja kasvualustat (HuleKas) -projektia. Kaupungistuminen lisää talojen, parkkipaikkojen ja teiden rakentamista. Tämä kasvattaa läpäisemättömien pintojen määrää, ja se puolestaan estää veden imeytymisen maan läpi. Kaupungeissa ongelma on ratkaistu rakentamalla hulevesiviemäriverkostoja, mutta erityisesti muuttuva ilmasto lisää sateiden ja sitä kautta huleveden määrää. Rankkasateilla kaupunkien hulevesiviemärit osoittautuvat usein riittämättömiksi. Lisäksi hulevesi huuhtoo epäpuhtaudet kaduilta, ja hulevesi onkin todettu yhdeksi tärkeimmistä hajakuormituksen aiheuttajista. Nyttemmin on kehitetty perinteisten sadevettä pois johtavien viemäriverkostojen rinnalle ekologisempia ja kestävämpiä ratkaisuja. Hulevesi pyritään käsittelemään sen syntysijoilla, ja tähän voidaan päästä rakentamalla erilaisia hulevesirakenteita, kuten hulevesipainanteet tai sadepuutarhat. Hulevesirakenteiden tärkeimmät osat ovat kasvualusta ja kasvillisuus. Hyvällä kasvualustavalinnalla voidaan pidättää mm. fosforin yhdisteitä ja kuparia, kun taas nitraatin pidättyminen vaatii rakennetta peittävää kasvillisuutta ja hapettomia olosuhteita. Kasvillisuuden avulla voidaan myös hidastaa huippuvirtaamia, pidättää kiintoainesta ja poistaa metalleja ja ravinteita hulevedestä. Myös kasvualustan mikrobeilla on tärkeä merkitys ravinteiden sitojina. Tutkimusasetelmani oli astiakoe. Astioihin oli istutettu seitsemää suomalaista luonnon kasvilajia, nurmea ja kontrollina toimivat kasvittomat astiat. Osaan astioista oli lisätty biohiiltä. Tutkimusjakson aikana järjestettiin kolme koekastelua, joissa liuoslannoitteilla lisättyä tekohulevettä kaadettiin jokaiseen astiaan sama määrä. Tämän jälkeen kirjattiin ylös tietyin aikavälein, paljonko vettä astiasta on valunut ulos. Tutkielman aineisto koostuu kahdesta osasta. Ensimmäinen osa muodostuu koekasteluiden valuntatiedoista ja kolmas osa koekasteluiden vesinäytteiden laboratorioanalyyseistä. Parhaita kokonaistypenpidättäjiä olivat viiltosara, jänönsara, korpikaisla, luhtakastikka ja rantatyräkki. Kokonaisfosforin pidätyksessä puolestaan erottuivat viiltosara, korpikaisla, ja rantatyräkki. Kaikki kasvikäsittelyt alensivat tekohuleveden kokonaisfosforin konsentraatiota. Biohiili paransi kaikkien edellä mainittujen kasvilajien ravinteenpidätyskykyä. Myös mikrobitoiminnan merkitys ravinteiden sidonnassa on tärkeä. Eniten vettä koekastelussa käyttivät viiltosara, luhtakastikka sekä jänönsara. Jänönsaran suorituskyky on kiistanalainen johtuen epätasaisesta kastelusta kolmannen jakson aikana. Jaksojen aikaisessa veden käytössä tehokkaina veden käyttäjinä nousevat esiin viiltosara, jänönsara, korpikaisla, luhtakastikka ja rantatyräkki. Kaikki kasvikäsittelyt tuottivat vähemmän valuntaa, kuin kontrolli. Biohiilen avulla voidaan hidastaa valunnan alkamista ja kertymistä.