Väitös: Polttotekniikan ja -aineen valinnalla voidaan merkittävästi vähentää kotitalouksien hiukkaspäästöjä


Filosofian maisteri Heikki Lambergin väitöskirjatyössä selvitettiin pienhiukkas- ja kaasupäästöjen muodostumista, kun käytettiin erilaisia polttoaineita ja polttolaitteita pienen ja keskisuuren kokoluokan lämmöntuotannossa. Polttoaineella ja polttotekniikalla havaittiin olevan merkittävä vaikutus sekä syntyviin pienhiukkaspäästöihin että niiden kemialliseen koostumukseen. Esimerkiksi olkipellettien poltossa syntyvät päästöt ovat merkittävästi suuremmat verrattuna puupellettien päästöihin. Myös uusissa vähäpäästöisissä pellettikattiloissa havaittiin olevan mahdollisuuksia pienhiukkaspäästöjen vähentämiseen.

Tutkimus osoittaa, että biomassan käyttöä lämmöntuotannossa on mahdollista lisätä ilman merkittävästi kasvavia pienhiukkaspäästöjä, jos käytetään oikeanlaista polttotekniikkaa ja polttoainetta. Päästöjen vähentämiseksi tarvitaan kuitenkin myös jämerämpiä otteita sekä päästölainsäädännön kiristämiseksi että vanhan laitekannan uudistamiseksi. Merkittävin ihmisperäisten pienhiukkasten lähde on erilaiset polttoprosessit, joista yksi tärkeimmistä on kotitalouksissa käytettävät polttolaitteet. Näissä polttolaitteissa ongelmina ovat yleisesti polttoaineen vaihteleva laatu, polttotekniikan puutteet sekä käyttäjien erilaiset käyttötottumukset.

Tutkimuksen pääasiallisena polttolaitteena käytettiin omakotitaloihin soveltuvaa nykyaikaista pellettikattilaa. Työssä selvitettiin laajasti biomassapellettien raaka-aineen laadun sekä kattilan käyttöasetusten vaikutusta pienhiukkas- ja kaasupäästöihin. Työssä tutkittiin päästöjä myös varaavista takoista, joissa polttotekniikka on hyvin erilainen verrattuna pellettikattilaan. Saatuja tuloksia verrattiin lisäksi kevyen polttoöljyn poltosta (pieni kokoluokka) sekä raskasta polttoöljyä ja haketta käyttävistä laitoksista (keskisuuri kokoluokka) mitattuihin päästöihin.

Vaikka nykyaikaisen pellettikattilan päästöt ovat yleensä alhaiset, havaittiin päästöjen alenevan entisestään muuttamalla tulipesään syötettävien palamisilmojen suhdetta. Kun ensiöilmaa vähennettiin kokonaisilmamäärän pysyessä vakiona, muodostui vähemmän sekä kaasu- että hiukkaspäästöjä. Erityisesti tuhkahiukkasten päästö väheni.

Pellettejä voidaan valmistaa erilaisista materiaaleista, kuten runkopuusta, kuoresta, turpeesta ja oljesta. Puun kuoresta tai oljesta valmistettujen pellettien pienhiukkaspäästöt olivat merkittävästi korkeammat kuin yleisimmin käytetyillä runkopuusta valmistetuilla pelleteillä. Mielenkiintoinen havainto oli, että turpeen lisääminen esimerkiksi kuoripellettiin paransi palamisen laatua ja vähensi pienhiukkaspäästöjä. Vastaavasti typen ja rikin oksidien kaasumaiset päästöt lisääntyivät käytettäessä turvetta.

Takoissa eli niin sanotuissa panospolttolaitteissa polttotekniikan havaittiin vaikuttavan selvästi kaasumaisiin päästöihin, mutta pienhiukkaspäästöissä erot eivät olleet yhtä merkittäviä. Polttotekniikka vaikutti erityisesti polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen eli PAH-yhdisteiden määrään. Koska PAH-yhdisteiden tiedetään olevan haitallisia ihmisten terveydelle, voidaan polttotekniikan arvioida vaikuttavan hiukkasten haitallisuuteen enemmän kuin mitä pienhiukkasten massapäästöstä voidaan päätellä. Kevyen polttoöljyn pienhiukkaspäästöt ovat selvästi matalammat kuin yhdestäkään tutkitusta puuta käyttävästi polttolaitteesta, mutta PAH-yhdisteiden päästöt ovat suuremmat kuin pellettikattilasta tulevat päästöt.

Pienhiukkasten päästöt ja niiden kemiallinen koostumus vaihtelevat merkittävästi käytettäessä erilaisia polttolaitteita ja polttoaineita. Esimerkiksi kevyttä polttoöljyä käyttävän kattilan korvaaminen pellettikattilalla voi lisätä syntyviä pienhiukkaspäästöjä, mutta hiukkasten ominaisuudet ovat hyvin erilaisia. Tulevaisuudessa lainsäädännön tulisi paremmin ottaa huomioon myös pienhiukkasten kemiallinen koostumus.

FM Heikki Lambergin väitöskirja Small-scale pellet boiler emissions - characterization and comparison to other combustion units (Pienen kokoluokan pellettikattilan päästöjen karakterisointi sekä vertailu muiden polttolaitteiden päästöihin) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 21.11.2014 klo 12 TTA auditorio, Kuopion kampus. Vastaväittäjänä on professori Ralf Zimmermann Rostockin yliopisto Saksasta, ja kustoksena professori Jorma Jokiniemi Itä-Suomen yliopistosta.

Lähde: UEF

Julkaissut: Kalle

0 kommenttia:

Lähetä kommentti