Maanparannusaine, hiilensitoja ja ravinnesieppari – biohiili lupaa paljon

Biohiilen mukana maaperään voidaan sitoa hiilidioksidia sadoiksi, jopa tuhansiksi vuosiksi. Hiilensidontakapasiteetin lisäksi biohiilellä on monia muita hyötyjä: kasvualustassa se hyödyttää kasveja, ja sen kyky suodattaa vedestä haitta-aineita ja ravinteita tekee siitä kiinnostavan materiaalin vesiensuojeluun.

– Maanviljelijän kannalta ideaalitilanne tietenkin olisi, jos biohiili toimisi sekä maanparannuksessa että hiilensidonnassa, sanoo tutkija Matti Salmela Luonnonvarakeskuksesta. 

Esimerkkinä biohiilen pysyvyydestä Salmela mainitsee Amazonasin alueella esiintyvä mustan maannoksen, ”Terra pretan”.  Se muodostui tuhansia vuosia sitten, kun muinaiset yhteisöt polttivat jätteitään ja sekoittivat jäännökset viljelysmaahan. 

Näin päiväntasaaja-alueen hapan ja vähäravinteinen maannos muuttui muhevaksi ja viljavaksi kasvualustaksi.

Huokoisuus on sen salaisuus

Emäksinen biohiili siis nostaa maaperän pH-tasoa, mikä avittaa useimpia kasvilajeja ravinteiden otossa. Biohiili myös tekee maaperän kuohkeammaksi ja multavammaksi ja sen huokoinen rakenne sitoo vettä. Huokoisuus ja suuri pinta-ala tarjoavat hyvät olosuhteet myös maaperän hyviksille, eli bakteereille, sienille ja muille mikrobeille. 

Biohiilen kyky sitoa vettä voi olla hyödyllinen ominaisuus keveillä, kuivilla peltomailla. Samanlaisilla mailla myös eroosio on monesti ongelma, ja biohiili voi sitoa maaperän hiukkasia ja vähentää näin eroosioriskiä. Savimailla taas biohiili keventää ja muhevoittaa kasvualustaa. Yksi biohiilen hieno ominaisuus on, että hiilen rakenne estää ravinteita huuhtoutumasta viljelymaasta.

Kun biohiilessä on näin monta hyvää ominaisuutta, eikö viljelijöiden siis kannattaisi kiireesti investoida biohiileen?

– Ei vielä. Tämänhetkinen tutkimustieto osoittaa, että biohiilen lisääminen viljelymaahan ei automaattisesti lisää satotasoa. Tuloksissa on paljon vaihtelua riippuen maaperän happamuudesta, raekoosta, vedenpidätyskyvystä, ilmastosta ja tietenkin biohiilen määrästä ja laadusta, Salmela summaa. 

Maailmanlaajuisen meta-analyysin mukaan biohiilen satolisäys on keskimäärin 10–13 prosenttia. Suurinta se on kuivilla, hiekkaisilla ja happamilla mailla tropiikissa.

Kotimaassa biohiilen tuotanto on vielä suhteellisen vähäistä ja hinta melko korkea. Siksikin tarvitaan lisätutkimusta siitä, mitkä pellot ja kasvilajit hyötyvät biohiilestä niin paljon, että siihen kannattaa satsata.

Enemmän pottuja biohiilellä?

Biohiileen liittyviä tieteellisiä julkaisuja on viimeisen vuosikymmenen aikana ilmestynyt tuhansittain, pelkästään vuonna 2024 yli 6 000 artikkelia. 

– Boreaaliselta alueelta on kuitenkin vähän tutkimuksia, Matti Salmela sanoo.
– Luonnonvarakeskuksen Jokioisten tutkimustilalla muutama vuosi sitten tehdyssä tutkimuksessa biohiili paransi maan rakennetta, mutta ei nostanut ohrasadon määrää.

Luonnonvarakeskuksella on meneillään koe Lumijoella Pohjois-Pohjanmaalla, jossa tutkitaan biohiilen lisäyksen vaikutusta perunasatoon. Kokeessa perunapeltoon on syksyllä 2022 lisätty biohiiltä kymmenen tonnia hehtaarille.  

Tutkijat haluavat tarkastella vaikutuksia useamman vuoden ajanjaksolta, ennen kuin niistä esitetään mitään päätelmiä.

– Teemme kokeita myös laboratorio-­olosuhteissa eri hiilituotteilla, erilaisilla biohiilimäärillä ja eri kasvilajeilla. Tutkimme, miten biohiililisä vaikuttaa muun muassa kasvualustan ominaisuuksiin, kasvien taimettumiseen ja biomassan määrään, Matti Salmela kertoo.

Salmelan valistunut arvio on, että biohiilestä on hyötyä eniten huonokuntoisilla peltomailla, joissa esimerkiksi mikrobitoiminta on heikentynyt.

Sivuvirroista tuotettu biohiili on kestävää

Biohiilestä pitäisi puhua monikossa, sillä sen ominaisuudet vaihtelevat valtavasti hiiletettävän aineksen ja valmistuslämpötilan mukaan. Alkumateriaali voi olla metsäteollisuuden sivuvirtaa, kuten kaarnaa, mutta periaatteessa kaikkea orgaanista ainesta voi hiilettää: risuja, olkea, lantaa, kasvatettua pajua, järviruokoa tai jätepuuta.

Normaalin polttamisen sijaan alkumateriaali kuumennetaan hapettomissa oloissa. Puhutaan pyrolyysista, jossa palokaasut palavat 300–800 asteessa. Lopputuotteessa on noin 90 prosenttia hiiltä, loppu on tuhkaa. Huokoisen rakenteen ansiosta biohiilellä on pinta-alaa useita 100–200 neliömetriä grammaa kohden. 

Myös yhdyskuntajätteestä voi tehdä biohiiltä, tosin mukaan tarvitaan puuainesta. Vielä tehokkaammalta kuulostaa, jos yhdyskuntajäte ensin kaasutetaan biokaasuksi ja mädätejäännöksestä poltetaan biohiiltä. Sivuvirroista ja jätteestä tuotettua biohiiltä voidaan käyttää viherrakentamisessa tai betonin valmistuksessa. 

Biohiilen kaupallisia valmistuslaitoksia on kotimaahankin noussut useita, mutta valitettavasti yrityksiä on myös kaatunut. 

Vesistökuormitus kuriin biohiilellä?

Biohiilen kyky sitoa itseensä ravinteita ja luovuttaa niitä kasvien käyttöön pikkuhiljaa takaa ainakin periaatteessa sen, että peltomaan ravinteet eivät huuhtoudu herkästi vesistöihin sulamisvesien, tulvien tai rankkasateiden mukana. Biohiili voisi siis olla yksi ratkaisu maatalouden vesistökuormituksen pienentämiseen.

Kiehtova on myös ajatus siitä, että metsätalouden vesistökuormitusta saataisiin suitsittua biohiilisuodattimilla. Biohiilisuodattimia on kokeiltu esimerkiksi avohakkuualueen ojissa sieppaamaan ravinteita. Suodatin voidaan käytön jälkeen kätevästi kierrättää metsään maanparannusaineeksi ja hiilivarastoksi. On vielä kuitenkin pitkä matka siihen, että biohiilisuodattimet olisivat yleisesti käytössä metsätalouden vesiensuojelussa.

Sen sijaan kaupunkien hulevesien ja kaivosten jätevesien puhdistamisesta biohiilisuodattimilla on enemmän kokemuksia. Biohiilellä rikastettu suodatusalue nappaa hulevesistä enemmän raskasmetalleja ja muita haitta-aineita, kiintoainetta ja ravinteita kuin yleisesti käytetty hiekkasuodatinkenttä.