Hiilidioksidilannoitus

Hiilidioksidin käyttö

Kasvihuoneet

Kasvit käyttävät kasvaessaan hiilidioksidia yhteyttämiseen eli fotosynteesiin. Hiilidioksidi nopeuttaa kiihtyneen yhteyttämisen kautta kasvien kasvatusta myyntiin. Paras hiilidioksiditaso kasveille on noin 1000 ppm, kun taas ilmakehän pitoisuus on noin 400 ppm. Kasvihuoneissa käytetään useimmiten puhdasta hiilidioksidia tai sitä tuotetaan polttamalla polttoöljyä kasvihuoneen lämmöntuotannon yhteydessä (Hiltunen et al. 2005; Tiirikainen 2017).

Kasvihuoneiden hiilidioksidilannoitukseen perustuva liiketoiminta edellyttää luotettavaa hiilidioksidilähdettä vuoden ympäri, jotta sekä laatu että saatavuus pystytään varmistamaan. Tyypillisesti kasvihuone tarvitsee myös lämpöä, ja joissain tapauksissa hiilidioksidin ja lämmön toimittaminen onkin järkevää yhdistää. Elintarvikkeiden ollessa kyseessä on tärkeää huolehtia hiilidioksidin puhtaudesta, joten mikä tahansa hiilidioksidin lähde ei sovellu tähän tarkoitukseen.

Levän kasvatus

Hiilidioksidia voidaan käyttää parantamaan saantoa levien kasvatuksessa. Leviä voidaan käyttää moniin tarkoituksiin, kuten elintarvikkeisiin, terveystuotteisiin, kosmetiikkatuotteisiin, polttoaineisiin, lannoitteisiin, jätevesien käsittelyyn ja kemikaaleihin. Mikrolevien kasvatuksessa voidaan yhdistää hiilidioksidin talteenotto savukaasusta ja uusiutuvien polttoaineiden tuotanto (Kroumov et al. 2016).

Kasvuliuoksen ravinnelisäys leville syötetään veteen esimerkiksi sekoituksen yhteydessä hiilidioksidilla (4 g/l) rikastetulla ilmalla. Levän voimakas kasvu nostaa kasvuliuoksen pH:ta, ja hiilidioksidin lisäyksellä saadaan pH:ta laskettua. Karbonaatti- ja bikarbonaatti-ioneilla on tärkeä merkitys kasvuliuoksen pH:n säätelyssä.

Haitalliset epäpuhtaudet ja puhtausvaatimukset

• typpimonoksidi NO

• typpidioksidi NO2

• rikkidioksidi SO2

• rikkivety H2S

• eteeni C2H4

Kierrätetyn hiilidioksidin käyttö kasvihuoneissa edellyttää käytettävän kaasun ominaisuuksien tuntemista. Hiilidioksidia sisältävän kaasun hyödynnystä ja puhdistusta on tutkittava tapauskohtaisesti.

Hiilidioksidilannoituksessa tulee ottaa huomioon lisätyn hiilidioksidin sisältämät mahdolliset epäpuhtaudet sekä työturvallisuus. Kaasun sisältämät yhdisteet voivat olla haitallisia joko kasveille tai kasvihuoneiden työntekijöille. Joillekin komponenteille on myös lainsäädännössä määrätyt rajat. Suomessa työhygieenisistä raja-arvoista sovelletaan ensisijaisesti sosiaali- ja terveysministeriön määrittelemiä HTP-arvoja (haitalliseksi tunnetut pitoisuudet) (Sosiaali- ja terveysministeriö 2020).

Aktiivihiilisuodatus

Kaasuvirrasta on ennen käyttöä poistettava epäpuhtauksia, kuten rikkivetyä, aktiivihiilisuodatuksella, sillä hiilidioksidilannoituksessa pienetkin pitoisuudet ovat haitallisia. Biokaasu ohjataan aktiivihiilellä täytetyn säiliön lävitse, jolloin rikkivety adsorboituu aktiivihiileen. Usein aktiivihiileen on lisätty rikkihappoa (H2SO4) reaktionopeuden parantamiseksi.

Aktiivihiiltä tarvitaan vuodessa n. 660 kg, jonka hankintakustannus on n. 3500 €. Suodattimella on saavutettu parhaimmat tulokset noin 7–8 bar:n paineessa ja noin 50–70 °C:n lämpötilassa. Tällaiseen lämpötilaan päästään helposti jo pelkällä kompressorilla, joten erillistä lämmitystä ei yleensä tarvita. (Ryckebosch et al. 2008).

Viitteet

Hiltunen, Jari, Sanna Ahvenharju, Markku Hagström ja Juha Vanhanen. 2005. Kasvihuoneviljelijän energia- ja ilmasto-opas - CO2-päästöt hallintaan ja kannattavuutta liiketoimintaan. Gaia Group Oy. http://www.motiva.fi/files/8003/Kasvihuoneviljelijan_energia-_ja_ilmasto-opas_CO2-paastot_hallintaan_ja_kannattavuutta_liiketoimintaan.pdf

International Labour Organization ILO.1996. Kansainväliset kemikaalikortit: Etyleeni. https://www.ilo.org/dyn/ics/showcard.display?p_lang=fi&p_card_id=0475&p_version=2.

Kroumov, Alexander Dimitrov, Aparecido Nivaldo Módenes, Daniela Estelita Goes Trigueros, Fernando Rodolfo Espinoza-Quiñones, Carlos Eduardo Borba, Fabiano Bisinella Scheufele ja Camila Larissa Hinterholz. 2016. A Systems Approach for CO2 Fixation from Flue Gas by Microalgae - Theory Review. Process Biochemistry 51 (11): 1817–32. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2016.05.019

Roy, Yves, Mark Lefsrud, Valerie Orsat, Francis Filion, Julien Bouchard, Quoc Nguyen, Louis-Martin Dion, Antony Glover,Edris Madadian ja Camilo Perez Lee. 2014. Biomass Combustion for Greenhouse Carbon Dioxide Enrichment. Biomass and Bioenergy 66: 186–96. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2014.03.001.

RyckeboschE., Drouillon M. ja Vervaeren H. 2008. Revised 2011. Techniques for transformation of biogas to biomethane. Belgium.

Sosiaali- ja terveysministeriö. 2020. Sosiaali- ja terveysministeriön asetus haitallisiksi tunnetuista pitoisuuksista 654/2020. Liite: STMa haitallisiksi tunnetuista pitoisuuksista. https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2020/20200654

Tiirikainen, Tuula. 2017. Kasvihuoneen kasvutekijät - hiilidioksidi. https://docplayer.fi/38559465-Kasvihuoneen-kasvutekijat-hiilidioksidi-tuula-tiirikainen-keuda-mantsala-saari.html