Biohiili lannankäsittelyssä – miten sitä voisi kokeilla omalla tilalla?

Biohiilen käytöstä lannankäsittelyssä on kertynyt viime vuosina kiinnostavaa tutkimusnäyttöä – käsittelimme näitä aiemmassa blogipostauksessa. Tulokset eivät kuitenkaan ole yksiselitteisiä: biohiili voi vähentää typen ja muiden yhdisteiden hävikkiä, kasvihuonekaasupäästöjä ja joissakin tilanteissa myös ammoniakkipäästöjä. Vaikutus riippuu kuitenkin voimakkaasti biohiilen ominaisuuksista, annostuksesta, lannasta ja siitä, miten biohiili lannan kanssa käytetään.

Siksi maatilalla ei ehkä kannata ensimmäiseksi miettiä, kuinka paljon biohiiltä pitäisi lisätä koko lantamäärään. Parempi kysymys on: Voisiko biohiili ratkaista jonkin juuri meidän tilamme lannankäsittelyn ongelman? Tätä voi lähteä selvittämään pienellä ja hallitulla kokeella. Tämä kirjoituksen lopussa annetaan käytännön vinkkejä oman kokeilun suunnitteluun.

Milloin biohiilikokeilu voisi olla erityisen kiinnostava?

Biohiiltä voisi olla järkevää kokeilla esimerkiksi silloin, kun tilalla:

• käsitellään merkittäviä määriä kuivalantaa tai kompostia

• typen hävikki on ongelma

• hajuhaitat ovat merkittäviä

• kompostin kosteuden hallinta on haastavaa

• syntyy puhdasta biomassaa, jota voidaan pyrolysoida

• halutaan selvittää, voisiko lannan mukana peltoon päätyvän hiilen määrää tai pysyvyyttä lisätä

• etsitään tapaa yhdistää biomassan hyödyntäminen ja pitkäikäisen hiilen varastointi.

Erityisen kiinnostavaksi kokonaisuus muuttuu, jos useampi hyöty voidaan saavuttaa samanaikaisesti: tilan sivuvirta → biohiili → lannankäsittely → parempi ravinteiden säilyminen → biohiili lannan mukana peltoon → pitkäikäisen hiilen lisääminen maahan.

Tällöin biohiilen kannattavuutta ei pitäisi arvioida vain biohiilen valmistuskustannuksen perusteella. Vastapuolelle voidaan laskea esimerkiksi:

• mahdollinen typen säästö

• vähentyneet ravinnehävikit

• mahdollinen hajuhaittojen väheneminen

• kompostoinnin paraneminen

• biomassan nykyinen ja vaihtoehtoinen arvo

• biohiilen mahdollinen arvo maanparannuksessa

• mahdollinen hiilenpoiston arvo.

Kaikkien hyötyjen ei tarvitse toteutua, jotta kokeilu voisi olla kiinnostava.

Voiko maatilalla valmistaa biohiiltä itse?

Periaatteessa kyllä. Jos tilalla syntyy esimerkiksi puhdasta puuainesta, risuja tai muuta sopivaa kasviperäistä biomassaa, sitä voidaan muuttaa biohiileksi pyrolyysillä. Pienimuotoiseen tuotantoon on olemassa esimerkiksi kartiohiilittimiä ja muita suhteellisen yksinkertaisia pyrolyysiratkaisuja. Suuremmassa mittakaavassa biohiiltä voidaan valmistaa jatkuvatoimisilla pyrolyysilaitteistoilla, joissa prosessia voidaan hallita tarkemmin ja samalla hyödyntää syntyvää lämpöenergiaa.

Itse valmistetun biohiilen tärkein haaste on kuitenkin laadun vaihtelu. Biohiilen ominaisuuksiin vaikuttavat muun muassa:

• käytetty raaka-aine

• pyrolyysilämpötila

• prosessin kesto ja viipymäaika

• kosteuspitoisuus

• tuhkapitoisuus

• hiilen huokoisuus ja pinta-ala.

Nämä puolestaan vaikuttavat esimerkiksi biohiilen pH:hon, ravinnepitoisuuteen, adsorptio-ominaisuuksiin ja hiilen pysyvyyteen.

Tutkimuksissa onkin korostettu, että biohiilen raaka-aine ja pyrolyysiolosuhteet voivat vaikuttaa olennaisesti siihen, miten biohiili toimii lannankäsittelyssä. Siksi eri biohiilien tuloksia ei pitäisi käsitellä yhtenäisenä "biohiilivaikutuksena".

Itse valmistetun biohiilen kohdalla kannattaa vähintään dokumentoida raaka-aine ja valmistusprosessi. Jos biohiiltä käytetään suurempia määriä tai sitä halutaan käyttää lannoitevalmisteena, myös sen kemiallinen ja hygieeninen laatu on syytä tuntea.

Suomen nykyisessä lannoitevalmistesääntelyssä pyrolyysissä tai kaasutuksessa muodostuvat materiaalit muodostavat oman ainesosaluokkansa 9, "pyrolyysihiili". Sääntelyssä asetetaan vaatimuksia muun muassa käytettäville syötemateriaaleille, termokemialliselle prosessille, H/Corg-suhteelle ja PAH-yhdisteiden pitoisuudelle.

Tämä on hyvä erottaa toisesta kysymyksestä: pieni maatilakoe ei ole sama asia kuin kaupallisen lannoitevalmisteen valmistaminen ja markkinoille saattaminen.

Entä hiilensidonta ja hiilikrediitit?

Biohiilen kiinnostavuutta lisää se, että pyrolyysissä osa biomassan hiilestä voidaan muuttaa suhteellisen pysyvään muotoon. Biohiilen käyttö voi siten olla yksi tapa yhdistää biomassan hyödyntäminen ja pitkäikäisen hiilen varastointi.

EU:ssa tämä mahdollisuus on nyt aiempaa konkreettisempi. EU:n Carbon Removals and Carbon Farming -asetuksen eli CRCF-asetuksen mukainen pysyvän hiilenpoiston biohiilimetodologia vahvistettiin komission delegoidulla asetuksella (EU) 2026/285. Biochar Carbon Removal (BCR) on siinä yksi kolmesta pysyvän hiilenpoiston menetelmästä.

Metodologiassa on myös maatiloille kiinnostava yksityiskohta: biohiili voidaan tietyin ehdoin sertifiointikelpoisesti levittää maatalousmaahan lannan mukana sen jälkeen, kun biohiiltä on syötetty eläimille rehulisäaineena. Metodologia siis nimenomaisesti tunnistaa eläimen ja lannan mahdolliseksi reitiksi biohiilen päätymiseen maaperään.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että tavallisella tilalla valmistettu ja lannan sekaan lisätty biohiili olisi automaattisesti sertifioitavaa hiilenpoistoa. CRCF-sertifiointi edellyttää, että toiminta täyttää kyseisen metodologian vaatimukset ja että sertifiointi tehdään tunnustetun sertifiointijärjestelmän kautta. Biohiilelle on määritelty muun muassa vaatimuksia raaka-aineille, tuotantoprosessille, biohiilen ominaisuuksille, epäpuhtauksille ja hiilen pysyvyyden määrittämiselle.

Erityisen tärkeää on huomata, että lannan kautta pellolle päätyminen ja lannan käsittely biohiilellä eivät ole CRCF-metodologiassa sama asia. Metodologia tunnistaa esimerkiksi biohiilen käytön maanparannustuotteiden kanssa sekä tietyissä tilanteissa eläinten kautta tapahtuvan reittiä. Se ei tarkoita, että mikä tahansa biohiilen ja lannan sekoitus olisi automaattisesti CRCF:n mukainen hiilenpoisto. Siksi hiilikrediittejä ei kannata laskea maatilan biohiilikokeilun taloudellisen kannattavuuden varaan ennen kuin sertifiointikelpoisuus ja todentamisen kustannukset ovat selvillä.

Näin biohiiltä voisi kokeilla eläintilalla

Biohiilen vaikutusta ei tarvitse selvittää käsittelemällä koko lantamäärää. Itse asiassa ensimmäinen koe kannattaa tehdä niin, että biohiiltä käyttävää käsittelyä verrataan mahdollisimman samanlaiseen käsittelemättömään kontrolliin. Näin voidaan nähdä, tapahtuuko mitään juuri oman tilan olosuhteissa.

Kuivalanta ja komposti

Kuivalantajärjestelmässä koe on suhteellisen helppo toteuttaa.

Yksi mahdollinen kokeellinen asetelma voisi olla:

A – kontrolli – ei biohiiltä

B – 5 % biohiiltä kuiva-aineesta

C – 10 % biohiiltä kuiva-aineesta

Tällaisia käyttömäärien suuruusluokkia on käytetty eläinperäisen jätteen kompostointia koskevissa tutkimuksissa. Vuonna 2019 julkaistussa systemaattisessa katsauksessa biohiilen todettiin voivan parantaa eläinperäisen jätteen kompostointia 5–10 %:n käyttömäärillä. Katsaus kuitenkin korosti myös biohiilen raaka-aineen ja pyrolyysiolosuhteiden merkitystä. Kyse ei siis ole yleispätevästä annostelusuosituksesta.

Tärkeää on myös erottaa kuiva-aineeseen perustuva prosenttiosuus tuoreen lannan tilavuusprosentista. Esimerkiksi 5 % biohiiltä kuiva-aineesta ei tarkoita, että lantaan lisätään viisi prosenttia biohiiltä tilavuutena.

Kokeessa olisi hyvä pitää muut olosuhteet mahdollisimman vakioituina ja seurata ainakin:

• lämpötilaa

• kosteutta

• kompostoitumisen etenemistä

• hajua

• materiaalin rakennetta ja käsiteltävyyttä

• kärpäsiä, jos ne ovat tilalla ongelma

• kokonaistyppeä

• ammoniumtyppeä

• fosforia ja kaliumia

• pH:ta.

Jos mahdollista, ammoniakkipäästöjen mittaus tekee kokeesta vielä arvokkaamman.

Lietelanta

Biohiili voidaan joko sekoittaa lietteeseen tai levittää lietteen pinnalle. Tutkimuksissa on käytetty molempia tapoja, ja tulokset ovat vaihdelleet.

Eräässä naudan lietteen varastointikokeessa biohiiltä käytettiin 7 millimetrin paksuisena kelluvana pintakerroksena. Happoaktivoidut biohiilet vähensivät ammoniakkipäästöjä ensimmäisen kuukauden aikana 37–51 %, mutta käsittelemättömillä biohiilillä ei ollut vastaavaa vähentävää vaikutusta. Neljän kuukauden aikana happoaktivoitujen biohiilien vähennys oli 25–28 %. Tämä on kiinnostava tulos, mutta samalla hyvä muistutus siitä, että tutkimuksessa käytetty biohiili ja käyttötapa vaikuttavat ratkaisevasti lopputulokseen.

Pienessä maatilakokeessa voisi siksi olla järkevää käyttää esimerkiksi erillisiä astioita tai säiliöitä, joissa verrataan:

A – käsittelemätön liete

B – lietteeseen sekoitettu biohiili

C – lietteen pinnalle levitetty biohiili

Näin voidaan selvittää myös biohiilen käyttäytymistä:

• Kelluuko biohiili vai painuuko se pohjalle?

• Muodostaako se yhtenäisen pintakerroksen?

• Mitä tapahtuu sekoituksen aikana?

• Vaikuttaako biohiili lietteen pumppaukseen?

• Kulkeeko se normaalisti levityskaluston läpi?

• Muuttuuko lietteen rakenne tai kuivajakeen määrä?

Kuivikkeet

Biohiiltä voidaan ajatella myös osana kuivikejärjestelmää. Maatilalla tätä voisi lähestyä pienellä rinnakkaiskokeella, jossa biohiiltä ei tarvitse levittää suoraan eläinten alle. Yksinkertaisinta on sekoittaa biohiili kuivikkeeseen ja verrata sitä tavalliseen kuivikkeeseen.

Kokeeseen voidaan valmistaa esimerkiksi kolme käsittelyä:

A – kontrolli: normaali kuivike ilman biohiiltä

B – pieni biohiililisä: 5 % biohiiltä kuivikkeen kuiva-aineesta

C – suurempi biohiililisä: 10 % biohiiltä kuivikkeen kuiva-aineesta

Jos mahdollista, kokeen voisi tehdä esimerkiksi kolmessa mahdollisimman samanlaisessa kuivike-erässä. Jokaisessa erässä käytetään sama määrä ja samaa laatua olevaa kuiviketta. Biohiili sekoitetaan kuivikkeeseen mahdollisimman tasaisesti ennen käyttöönottoa.

Tämän jälkeen voidaan seurata esimerkiksi:

• Kuinka paljon kuivike sitoo kosteutta?

• Pysyykö makuualue kuivempana?

• Muuttuuko kuivikkeen rakenne?

• Kuinka nopeasti kuivike likaantuu?

• Takkuuntuuko tai paakkuuntuuko materiaali?

• Syntyykö enemmän tai vähemmän hajua?

• Näkyykö eroa kärpästen määrässä?

• Miten kuivike käyttäytyy lannan kanssa?

• Kuinka paljon kuiviketta kuluu?

• Miten muodostunut kuivike-lanta käyttäytyy kompostoinnissa?

Jos on mahdollisuus mittauksiin, erityisen kiinnostavia olisivat ammoniumtypen määrä ja ammoniakkipäästöt. Myös kuivike-lantaseoksen kokonaistypen määrittäminen ennen kompostointia ja sen jälkeen voisi kertoa, säilyykö typpeä käsittelyssä paremmin.

Kuivikekokeiluissa biohiilen raaka-aineen puhtauteen on kiinnitettävä huomiota. Esimerkiksi käsitellystä puusta, maalatusta materiaalista tai muusta epäpuhtaasta raaka-aineesta valmistettua hiiltä ei pidä käyttää eläinten kanssa kosketuksiin joutuvana materiaalina. Myös biohiilen pölyäminen kannattaa ottaa huomioon. Hienojakoinen biohiili voi levitettäessä muodostaa pölyä, joten materiaalia ei ole järkevää käsitellä tavalla, joka lisää eläinten tai työntekijöiden tarpeetonta pölyaltistusta. Karkeampi tai pölyämätön materiaali voi olla käytännössä helpompi vaihtoehto.