Kuvassa mustaksi hiiltyneitä puun palasia, bio- ja kiertotalouden tutkimuskeskuksessa BioSammossa valmistettua biohiiltä. Bio- ja kiertotalouden tutkimuskeskuksessa BioSammossa valmistetaan biohiiltä eri materiaaleista. Kuvassa kuusesta valmistettua biohiiltä. Kuva: Timo Loikala.

Biohiili tarjoaa monia hyötyjä yhteiskunnalle

13.03.2023

Biohiiltä voidaan ominaisuuksiensa puolesta käyttää korkean jalostusasteen tuotteissa, minkä lisäksi se sitoo hiiltä ja parhaimmillaan myös edistää kiertotaloutta.

Kiertotalous tulee olemaan merkittävä tekijä tulevaisuuden yhteiskuntaa ajatellen. Materiaalien kierto vähentää sekä jätteen että uusien tuotteiden valmistuksen tarvetta, ja näin säästetään sekä energiaa että resursseja.

Biohiili auttaa hiilen sidonnassa

Ihminen on toiminnallaan muokannut hiilen geokemiallista sykliä. Tämän seurauksena hiiltä on siirtynyt ilmakehään huomattavasti nopeammin kuin hiiltä luonnollisen hajoamisensa kautta siirtyisi.

Hiiltä sitomalla vähennetään hiilen pääsyä ilmakehään ja kasvatetaan maassa olevia hiilivarastoja. Orgaanisen materiaalin muuttaminen biohiileksi tarjoaa mielenkiintoisen ratkaisun hiilen sidonnan kannalta.

Biohiili valmistetaan orgaanisesta lähtömateriaalista pyrolysoimalla hapettomassa tilassa. Biohiilen valmistuksessa toki vapautuu jonkin verran hiilidioksidia, mutta jäljelle jäävä hiili on suhteellisen stabiilia ja pysyy hajoamattomana vuosisatoja.

Kiertotalouteen biohiili liittyy monella tapaa – koska biohiiltä voi periaatteessa valmistaa mistä orgaanisesta materiaalista tahansa, moni teollisuuden sivuvirta voi jatkossa päätyä biohiileksi ja sitä kautta eri sovelluksiin. On kuitenkin syytä muistaa, että raaka-aine vaikuttaa paljon biohiilen ominaisuuksiin, eli mitä tahansa biohiiltä ei voi käyttää etenkään siinä tapauksessa, kun tavoitellaan korkeamman jalostusasteen sovelluksia.

Paitsi teollisuuden sivuvirroista, biohiiltä on mahdollista valmistaa myös käyttötiensä päässä olevista tuotteista. Jos orgaaninen materiaali, jota ei pystytä enää kierrättämään, hyödynnetään biohiileksi polttamisen sijaan, saadaan vähennettyä ilmakehään päätyvän hiilen määrää ja hiilivarastoja maan pinnalla kasvatettua.

Biohiilellä on potentiaalia toimia sisäilman puhdistajana

Biohiilen käyttökohteita listattaessa oikeastaan vain mielikuvitus on rajana. Perinteisesti biohiili mielletään ja sitä onkin tutkittu paljon maanparannusaineena. Viime aikoina sen hyödyt myös vesiympäristössä, kuten hulevesien käsittelyssä, ovat tulleet tunnetuiksi. Ominaisuuksiensa puolesta biohiiltä voisi käyttää esimerkiksi myös äänieristeisiin liittyvissä sovelluksissa.

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulussa on tutkittu muun muassa biohiilen potentiaalia toimia huoneilman puhdistajana. Sisäilman tutkimuksissa on erityisesti kiinnitetty huomiota biohiilen vaikutukseen alentaa haihtuvien orgaanisten yhdisteiden eli VOC-yhdisteiden (volatile organic compounds) kokonaispitoisuutta (TVOC) sisäilmassa.

VOC-yhdisteet ovat kaasumaisia yhdisteitä ja niitä on satoja erilaisia. Huoneilmaan niitä vapautuu eri lähteistä, esimerkiksi rakennus- ja sisustusmateriaaleista, huonekaluista, tekstiileistä, pesu- ja puhdistusaineista, laitteista ja joskus myös mikrobikasvustoista. Rakennusmateriaaleista erittyvät VOC-yhdisteet ovat peräisin muun muassa liuotin- ja raaka-ainejäämistä sekä valmistusprosessien reaktio- ja hajoamistuotteista.

Uusissa rakennuksissa on usein paljon materiaali- eli emissiopäästöjä. Kun ilmanvaihto toimii oikein, emissiopäästöt laskevat rakennuksen ensimmäisten vuosien aikana. Rakennuksen iän ja ilmanvaihdon lisäksi muita VOC-pitoisuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa liikenne, teollisuus, sisätilojen lämpötila ja kosteus sekä hajusteiden ja puhdistusaineiden käyttö.

Yksittäinenkin VOC-yhdiste voi aiheuttaa tilankäyttäjälle ärsytysoireita. Silmien ja limakalvojen ärsytysoireet sekä päänsärky ovat tyypillisiä VOC-yhdisteiden aiheuttamia ärsytysoireita. Usein oireet kuitenkin häviävät muutamassa tunnissa tilasta poistumisen jälkeen.

Kun ratkaistaa VOC-yhdisteiden aiheuttamaa sisäilmaongelmaa, on ensimmäiseksi tärkeää selvittää VOC-päästöjen lähde. Jos syyksi paljastuu esimerkiksi pesuaine tai yksittäinen huonekalu, ongelma on helppo ratkaista poistamalla päästölähde huoneistosta ja lisäämällä ilmanvaihtoa, kunnes haitallisten yhdisteiden pitoisuudet ovat laskeneet. Mikäli VOC-päästöt todetaan esimerkiksi muovimattojen kemiallisen hajoamisreaktion aiheuttamaksi, tarvitaan pääsääntöisesti purku- ja korjaustöitä.

Tutkimuksissa on saavutettu lupaavia tuloksia liittyen biohiilen kykyyn alentaa ilman TVOC-pitoisuutta. Työ jatkuu keväällä pilottimittakaavan tutkimuksella.

Biohiili rakennusmateriaaleissa -hankkeen päärahoittaja on Kymenlaakson liitto Euroopan unionin aluekehitysrahastosta (EAKR) osana Euroopan unionin Covid-19-pandemian johdosta aiheuttamia toimia. Hanketta rahoittavat myös EcoUp sekä Suomen Luonnonmaalit.

Kirjoittaneet Satu Huurtomaa, Timo Loikala, Tuija Korpela, Maunu Kuosa ja Outi Tuomela

Huurtomaa työskentelee projektipäällikkönä, ja Loikala, Korpela, Kuosa ja Tuomela tutkimusinsinööreinä Biohiili rakennusmateriaaleissa -hankkeessa Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulussa.