4/2006

Artiklid
Puutuhk väetiseks metsa

Tarbepuuks kõlbmatu hall lepp sobib suurepäraselt bioküttematerjaliks.
Hendrik Relve
Maailmas kasutatakse üha enam puitu energia saamiseks. Kuhu panna tekkiv tuhk? Sel teemal on viimastel aastatel Euroopas korraldatud rahvusvahelisi uurimisprojekte, kuhu on kaasatud ka eesti teadlasi.

ENERGIATOOTMISES KASUTATAKSE ÜHA ENAM KÜTTEPUITU
Fossiilsete kütuste piiratud varude ja nende põletamisega kaasnevate negatiivsete keskkonnamõjude tõttu on viimastel aastakümnetel agaralt otsitud alternatiivseid energiasaamise võimalusi. Suurt tähelepanu on pööratud eeskätt taastuvate energiaallikate kasutusvõimalustele ja nende rakendamisele. Hüdro- ja tuuleenergeetika kõrval on tähtsa koha omandanud biokütuste, eriti puidu kasutus.

Puitu on ajast aega kasutatud energia (soojuse) saamiseks. See on üks metsade peamisi sotsiaalmajanduslikke funktsioone kogu maailmas. Maailma vähemarenenud piirkondades on puit traditsiooniliselt olnud peamine energiaallikas, vähemalt kodumajapidamistes toidu valmistamiseks ja soojuse saamiseks.
Kuna viimastel aastatel on Põhjamaades ja ka Eestis üha enam rõhutatud metsaökosüsteemide säästliku majandamise vajadust ja keskkonnakaitseaspekte, on huviorbiiti tõusnud puit kui taastuv energiaallikas. Rohkem kui veerand üle 50 MW võimsusega katlamajadest Eestis on juba üle läinud puidule ja hakkpuidule. Enamik farme ja ettevõtteid maarajoonides kasutab aga soojusenergia saamiseks üksnes puitu. Taastuva ja keskkonda vähe saastava energiaallikana on puit leidnud poolehoidjaid ning tarvitust eriti Skandinaavias, aga ka teistes maades.
Arenenud maades on puit olnud peamiselt siiski tööstuse tooraine. Puidutööstusettevõtetes tekib märkimisväärne kogus jäätmeid, millest toodetakse energiat. Küttepuudena põletatakse ära suur osa nn. mittelikviidsest puidust ja viimasel ajal ka suur osa raiejäätmetest. Puidu suurenevat osa arenenud tööstusriikide energiatootmises näitab fakt, et 1990. aastal kasutasid 15 Euroopa Liidu riiki energia saamiseks üle 200 miljoni ekvivalenttihumeetri puitu ja puidusaadusi, mis hõlmas peaaegu 46% kogu raiutud puidust (Hakkila, Parikka, 2002). Eesti statistikaameti andmetel (Eesti..., 2002) suurenes Eestis puidu kasutus energiatootmiseks aastail 1990–2001 peaaegu kolm korda. EL energiapoliitika sihtide järgi saadakse 2010. aastal 12% kogu energiast taastuvatest energiaallikatest ja biomassi tarvitus sel otstarbel suureneb ajavahemikul 1995–2010 kolm korda.

PUIDU PÕLETAMISEL TEKIB KÜLLALTKI PALJU TUHKA
Olenevalt puuliigist on meil kütteks kasutatavate puuliikide puidu tuhasisaldus keskmiselt 0,6% puidu kuivmassist (Wahlroos, 1979). Puukoore tuhasisaldus on tunduvalt suurem. Eesti statistikaameti (Eesti..., 2005) andmetel tarbiti 2004. aastal Eestis 3,71 miljonit tihumeetrit küttepuitu. Seega tekib meil energiatootmise jäägina praegu teoreetiliselt üle 12 700 tonni tuhka aastas. Rootsis, kus puit ja puidujäätmed on oluline energiaallikas, tekib aastas üle 300 000 tonni puutuhka (Andersson, Emilsson, 2006).
Puidu, eriti raiejäätmete intensiivne kasutus ning puidu põletamine, mis tekitab suuri tuhakoguseid, toob endaga kaasa ökoloogilisi probleeme. Varudes puitu traditsiooniliste raieviisidega ning töötades metsa üles nn. kogupuumeetodil, tekib hulganisti raiejäätmeid. Ent kui raiejäätmed suuremalt jaolt koristada, viiakse metsaökosüsteemidest välja suur hulk puude kasvuks vajalikke toitaineid, seetõttu väheneb metsamuldade viljakus. Teisest küljest tekib tõsiseid probleeme seoses tekkiva tuha kasutusvõimaluste ja utiliseerimisega. Vältimaks põlevkivituhamägede kõrvale ka puutuhamägede teket, tuleb leida võimalusi, kuidas puutuhka otstarbekalt kasutada. Puutuhk sisaldab taimedele vajalikke toitaineid enam-vähem samas vahekorras kui kasvav puu. Seega oleks üks lahendus viia puutuhk tagasi metsa. Niiviisi kompenseeritaks metsamuldades raiejäätmetega eemaldatavad toitained ja tuhk utiliseeritaks.

RAHVUSVAHELISE TEADUSUURINGU EESTVEDAJAD OLID TAANLASED
Keskkonnakaitse seisukohast peavad teadusuuringud ennetama ebasoovitavaid tagajärgi. Seda enam, et Eesti keskkonnastrateegia järgi peaks 2010. aastaks kasutatama poole rohkem tööstusjäätmeid. See aga nõuab väga hoolikat ja teaduslikult põhjendatud uurimistööd, et selgitada tööstusheitmete taaskasutuse optimaalseid võtteid ja meetodeid.
Seetõttu ongi viimasel ajal intensiivistunud sellealane teaduslik uurimistöö nii meil kui ka kogu maailmas. Üks suurimaid rahvusvahelisi teaduslikke uurimisprojekte selles valdkonnas oli projekt “WOOD FOR ENERGY – a contribution to the development of sustainable forest management (WOOD-EN-MAN)”, mida aastail 2000–2005 finantseeris Euroopa Liit. Peale puidu rolli energiaallikana tähtsustas see projekt puutuha tarvitust ja rõhutas vajadust uurida sellega kaasnevaid tagajärgi.
Projektis osalesid kõik Skandinaavia maad ja Baltimaad, täpsemalt metsainstituudid või põllumajandusülikoolid. Projekti korraldus ja uurimistööde koordineerimine oli Taani metsanduse ja maastike uurimise instituudi teadustöötajate hallata. Projekti üldjuht oli Dr. Karsten Raulund-Rasmussen.
Projekt oli jaotatud uurimiseesmärkide järgi 11 allteemaks: iga riigi teadlastel tuli lahendada teatud lõik tervikprojektist ja jõuda oma eesmärgile.

MIDA UURISID SKANDINAAVIA JA BALTIMAADE TEADLASED?
Rootsis toodetakse bioenergiavarudest 13% kogu energiast. Arvestades tekkivaid suuri puutuhakoguseid, on selle utiliseerimine Rootsis eriti aktuaalne. Rootsi põllumajandusülikooli teadlased selgitasid dr. Erik Karltuni juhatusel puutuha granuleerimistehnoloogia probleeme, eri puuliikide tuha keemilist koostist, elementide omastatavust ja kättesaadavust puutuhaga väetatud muldadest. Rootslaste uuringud keskendusid sealsetele keskkonnaprobleemidele ning nad said toetuda oma rikkalikele kogemustele metsamuldade väetamise kohta puutuhaga. Nimelt oli Lõuna-Rootsis happesademete tagajärjel mulla pH vähenenud ühe ühiku võrra ning ilmnes puude peenjuurte häving. Mullaviljakuse taastamiseks kasutati edukalt puutuhka. Näiteks kui granuleeritud puutuhka kasutati 4 t/ha, suurenes saviliivmoreenil kasvavas kuusikus pärast viiendat kasvuperioodi fosfori sisaldus mükoriisa biomassis, kusjuures mulla pH suurenes 0,3–0,5 ühiku võrra.
Soome metsandusuuringute instituudil on aastakümneid tagasi rajatud katsevõrgustik, selgitamaks puutuha mõju metsamuldadele ja metsade bioproduktsioonile. Kõnealuse projekti puhul juhatas Soome uurimisrühma prof. Antti Asikainen. Soomlaste uuringute tulemusena selgus, et puutuha kasutus turvasmuldadel on igati perspektiivne. Puutuhaga väetamise efekt kuivendatud turbasoodes oli tunduvalt suurem kui tööstuslike fosfor- ja kaaliumväetiste korral. Ammendatud turbarabas kase- ja pajuvõsaga tehtud katsetest järeldati, et puutuha kui väetise mõju ilmneb hiljem, kuid võib kesta 30–40 aastat. Vastuolulisi andmeid on aga saadud mineraalmuldade väetamise kohta puutuhaga.
Norra metsandusuuringute instituudi teadlased prof. Anders Lunnani juhatusel analüüsisid küttepuidu intensiivse kasutusega kaasnevaid sotsiaalökonoomilisi probleeme ja töötasid välja praktilised soovitused. Selle töörühma ülesanne oli selgitada puidu kui taastuva energiavaru konkurentsivõimet energeetikasüsteemis, hinnata puidu kui energiaallika praegust turunõudlust ja tööhõive probleeme. Majanduspoliitilise analüüsiga püüti anda terviklikke poliitilisi soovitusi, kuidas puutuhka sotsiaalökonoomiliselt paremini kasutada. Leedus rajasid Leedu metsandusuuringute instituudi teadlased prof. Remigijus Ozolinciuse juhatusel katsed ökosüsteemi aineringluse uurimiseks puutuhaga väetatud metsades. Kuna puutuhk peaaegu ei sisalda lämmastikku, siis viidi mulda ka eri kogused lämmastikväetisi, hoidmaks toitainete tasakaalu. Dr. Talis Gaitnieks ja tema töörühm Läti metsandusuuringute instituudist selgitasid puutuhaga töödeldud puude juuresüsteemi arengut ja mükoriisa elutegevust mulla pH ning keemilise koostise muutumisel.

EESTI TEADLASTE ÜLESANNE OLI SELGITADA PUUTUHA MÕJU SÜSTEEMIS PUU– KASVUKESKKOND
Eestist osales projektis tolleaegse Eesti põllumajandusülikooli metsandusliku uurimisinstituudi, nüüdse Eesti maaülikooli metsandus- ja maaehitusnstituudi ökofüsioloogia osakond bioloogiakandidaat Malle Mandre juhatusel. Eesti teadlaste ülesanne oli selgitada, millised muutused kaasnevad süsteemis puu–kasvukeskkond, kui kasutada puutuhka väetisena, ja sellest tulenevad rakendusprobleemid. Selgitamaks puutuha mõju okaspuude juurdekasvule ning füsioloogilistele näitajatele, rajati katsealad. Uuriti puutuha eri koguste mõju mullaomadustele ja mitmetele füsioloogilis-biokeemilistele näitajatele. Ökofüsioloogiliste uuringute rõhk oli puude biomassi juurdekasvu muutuste hinnanguil.
Männi katseala paikneb endise Saku metskonna kanarbiku kasvukohatüübi kultuurpuistus, mis on rajatud 1983. aastal külvi teel. Puutuhk puistati 2000. aasta suvel 1000 ruutmeetri suurustele proovitükkidele doosidega 2,5 t/ha ja 5,0 t/ha. Samasse jäeti ka tuhaga töötlemata nn. kontrollproovitükk. Igal proovitükil mõõdeti enne tuha puistamist ja järgnevatel aastatel sügiseti 15 puu kõrgus ja rinnasdiameeter, et teha kindlaks juurdekasv. Mulla ja puude ökofüsioloogiliste parameetrite määramiseks võeti korduvalt mulla-, okka- ja puiduproove.

KATSEALADEL MUUTUSID MULLAOMADUSED SELGELT, PUUDE KASV PARANES VAID VEIDI
Puutuha mõjul ilmnesid selged muutused mullaomadustes. Võrreldes kontrollproovitükiga suurenes puutuhaga väetatud mulla pH oluliselt juba väetusaasta sügisel. Puutuha mõju mulla ülemiste horisontide happesusele on kestev. Neli aastat pärast katse algust on puutuhaga väetatud muldade pH keskmiselt 0,3–0,8 ühiku võrra suurem kui kontrollalal. Puutuhas leiduvate makroelementide lahustuvus on suur ja taimed omastavad neid hästi. Ka meie eksperimendis suurenes mulla mineraalainete sisaldus tunduvalt. Näiteks suurenes variandi 5,0 t/ha puhul mulla kaaliumisisaldus 2–3 korda, magneesiumisisaldus 5 korda ja mangaanisisaldus 9 korda. Mulla ülemistes horisontides vähenes aga lämmastikusisaldus. Ka teistes maades tehtud lupjamiskatsete ja puutuhaga väetuse puhul on mulla lämmastikusisaldus vähenenud. Seda seletatakse mineralisatsiooni- ja nitrifikatsioonipro tsesside muutustega. Ühtaegu suurenes okaste toiteelementide sisaldus, võrreldes kontrollprooviala puude okastega.
Kui kõrvutati puude keskmisi diameetreid ja kõrgusi neljanda aasta lõpul pärast tuhaga väetamist samade parameetritega väetamise algul, selgus, et veidi parem on kasv olnud 2,5 t/ha proovitüki puudel. Nende keskmine diameeter on suurenenud nelja aasta jooksul 51,7% ja keskmine kõrgus 48,5%. Kontrollproovitükil olid need näitajad vastavalt 43,6% ja 44,2%, 5,0 t/ha proovitükil vastavalt 41,3% ja 43,1%.
Seega võiks arvata, et puutuha lisamine koguses 2,5 t hektari kohta on mõningal määral soodustanud mändide kasvu. Samas tuleb aga märkida, et erinevused kontrollproovitüki puude ja puutuhaga väetatud proovitükkide puude juurdekasvu vahel, aga ka väetatud proovitükkide puude juurdekasvu vahel ei ole statistiliselt olulised. Kuid üksikutel aastatel on siiski ette tulnud ka statistiliselt olulisi erinevusi. Näiteks oli 5,0 t/ha proovitüki puude radiaalkasv kahel viimasel aastal märksa väiksem kui kontrollproovitükil ning teisel ja neljandal aastal tunduvalt väiksem kui 2,5 t/ha proovitükil.
Seda, et puutuhaga väetamine ei anna kiiret efekti, vähemasti toitainevaestel mineraalmuldadel, on näidanud ka Soomes ja Rootsis tehtud uuringud (Sikström, 1992; Moilanen, Issakainen, 2000). Selle põhjuseks arvatakse olevat lämmastiku aeglustunud mineraliseerumine ja lämmastiku suurenenud immobiliseerumine mikroorganismide biomassis lämmastikuvaestes muldades intensiivistunud mikroobse tegevuse tulemusena. Kuna puutuhas on lämmastikusisaldus väga väike, akumuleerivad mikroorganismid suurema osa metsakõdu lagunemisel vabanevast lämmastikust. Teisest küljest on käesoleval juhul uuritud ajavahemik lühike, võrreldes puutuha lagunemise aeglusega. Arvatakse, et puutuhaga mineraalmuldade väetamise peaeesmärk ei peaks olema saavutada kiire puude juurdekasv, vaid kompenseerida pikkamisi toitainete kadu mullas (Jacobson, 2003). Uurimistulemused on siiski näidanud, et puutuha mõjul võib juurdekasv toitainerikkamatel mineraalmuldadel tunduvalt suureneda, eriti kui koos puutuhaga kasutada lämmastikväetisi.

PROJEKT “RECASH” KÄSITLES PUUTUHA KASUTUST PRAKTIKAS
Teine, rohkem küll puutuha taaskasutuse praktiliste külgedega seonduv rahvusvaheline projekt on Rootsi metsaameti (Swedish Forest Agency) algatatud ning EL LIFE-programmi toetatav projekt “Regular Recycling of Wood Ash to Prevent Waste production (RecAsh)”. Projekti algatamise ajend olid bioenergia tootmisega kaasnevad jäätmeprobleemid nii Rootsis kui ka Euroopa Liidus tervikuna. Suurt tähelepanu osutatakse projektis raiejäätmetega seotud haldus-, tehnoloogia- ja ökoloogiaprobleemidele. Projektist võtavad osa mitu Rootsi metsaameti regionaalset osakonda ning bioenergeetika tehnoloogiaprobleemidega tegelevad organisatsioonid Rootsist ja Soomest.
Üks projekti siht on korraldada rahvusvahelisi seminare, et tutvustada uurimistulemusi ja jagada kogemusi. Esimene seda laadi seminar korraldati 2005. aasta novembris Prahas, teine 2006. aasta septembris Karlstadis. Projekti koordinaatorite arvates on projekti kõige olulisem tulemus see, et märkimisväärses ulatuses on käivitunud protsess ahelas küttepuidu (raiejäätmete) varumine – tuha teke – tuha taaskasutus. Näiteks on projekti tuumikalades, Värmlandi ja Örebro maakonnas Rootsis, aastatel 2002–2005 suurenenud küttepuidu varumine ligemale 1,7 korda. Alates 2003. aastast on regioonis tuhaga väetatud keskmiselt 600 ha aastas, mis hõlmab 10% raielankide pindalast, kust küttepuitu (raiejäätmeid) on varutud. Tänavu loodetakse tuhka puistata juba 2000 hektarile. Sealjuures peetakse silmas ka majanduslikku tasuvust: tuha kasutamine väetisena ei peaks olema oluliselt kulukam kui alternatiivsed puutuha taaskasutusviisid. Vähendamaks kulusid, tuleks tuhk laotada suurtele kontsentreeritud aladele; ühtlasi peaksid majandusolud soodustama tuhatootjate huvi tuhast lahtisaamise vastu (Emilsson, Andersson, 2006).

EESTI TEADLASED JÄTKAVAD PUUTUHA MÕJU UURINGUID TOITAINEVAESTEL METSAMULDADEL
Eesti metsateadlased antud projektis ei osalenud, kuid pidasid eelnimetatud seminaridel ettekandeid puutuhaga väetamise katsete kohta Eestis.
Et sellealaseid uuringuid tehti Eestis esimest korda, polnud meil kogemusi ja teadmisi puutuha ökoloogiliste ja füsioloogiliste mõjude kohta puudele meie kliima- ja mullastikuoludes. Seetõttu uuringud jätkuvad, kusjuures peatähelepanu pööratakse puutuha kasutusvõimalustele toitainevaestel metsamuldadel. Uuringuid finantseerib aastail 2006–2008 keskkonnainvesteeringute keskus.
Mida öelda puutuha kasutusvõimaluste perspektiivide kohta Eestis? Meil tekkivad tuhakogused ei ole kaugeltki võrreldavad näiteks Rootsi omadega. Keskkonnaministeeriumi info- ja tehnokeskuse andmetel (Keskkonnaministeeriumi..., 2005) “toodeti” Eesti energeetikaettevõtetes turba ja töötlemata puidu põletamisel tuhka umbes 4500 tonni. Peaaegu pool sellest kogusest (ligikaudu 2400 tonni) ladestati prügilatesse. Taaskasutati 1200 tonni. Ülejäänud tuhakoguse saatus on teadmata. Kuna lähitulevikus biokütuste osatähtsus üha suureneb, tekib ka rohkem tuhka. Seega peab otsima lahendusi, et põlevkivituhamägede kõrvale ei tekiks puutuhamäed. Kasutada puutuhka metsade väetamiseks on tõenäoliselt üks mõistlikumaid viise.

Kirjandus
• Andersson, L., Emilsson, S. 2006. Regular recycling of wood ash to prewent waste production RecAsh–A LIFEEnvironment Demonstration Project. RecAsh 2nd International Seminar, Karlstad Sweden 26–27 (28) September 2006. Seminar Proceedings, 5–9.
• Eesti statistika aastaraamat 2002. Statistikaamet, Tallinn.
• Eesti statistika aastaraamat 2005. Statistikaamet, Tallinn.
• Emilsson, S., Andersson, L., 2006. RecAsh – results and experiences. RecAsh 2nd International Seminar, Karlstad Sweden 26–27 (28) September 2006. Seminar Proceedings, 5–9.
• Hakkila, P., Parikka, M. 2002. Fuel resources from the forest. – J. Richardson, R. Björheden, P. Hakkila, A. T. Lowe, C. T. Smith (ed.). Bioenergy from Sustainable Forestry. Guiding Principles and Practice. Forestry Sciences, 71. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers: 19–48.
• Jacobson, S. 2003. Addition of stabilized wood ashes to Swedish coniferous stands on mineral soils – effects on stem growth and needle nutrient concentrations. – Silva Fenn. 37: 437–450.
• Keskkonnaministeeriumi Info-ja Tehnokeskus. 2005. aasta Eesti jäätmekäitluse koondtabelid. http://www.keskkonnainfo. ee/failid/jaatmed/summary_ewc2_o5.pdf
• Moilanen, M., Issakainen, J. 2000. Tuhkalannoituksen metsävaikutukset. – Metsätehon raportti 93: 18 pp.
• Sikström, U. 1992. Stemgrowth of Scots pine and Norway spruce on mineral soils after treatment with low lime dose, nitrogen fertilizer and wood ash. The Institute of Forest Improvement, Report No. 27. Uppsala.
• Wahlroos, L. 1979. Kotimaiset polttoaineet keskuslämmityskattilat. Pori, Energiakirjat.



Henn Pärn,EMÜ v.teadur,Malle Mandre,EMÜ v.teadur,ökofüsioloogia osak.juh.,Katri Ots,EMÜ v.teadur

Loe kommentaare (1)
Teie nimi:
Teie e-mail:
Kommentaar:


15/11/2012
23/04/2012
23/04/2012
02/04/2012
19/04/2010
19/04/2010
18/12/2009



Mis see on?
E-posti aadress:
Liitun:Lahkun: