Puupolttoaine

Puupolttoaine on polttoaineena käytettävää biomassaa eli biopolttoainetta, joka on peräisin puun rungosta, oksista tai juurista. Se on tavallisesti kiinteää, mutta voidaan myös kaasuttaa puukaasuksi. Puuhun sitoutunut energia hyödynnetään polttamalla. Puuta käytetään yleisesti lämmitykseen mutta myös lämpövoimalaitoksissa, joista saadaan myös sähköä. Voimalaitoksissa puupolttoaine poltetaan tyypillisesti seospolttona esimerkiksi turpeen kanssa.
Puu on niin kutsuttu uusiutuva energianlähde; käytännössä uusiutuvuus riippuu metsien kasvun ja käytön tasapainosta. Kun puu poltetaan, kaikki siihen sitoutunut hiili vapautuu heti ilmakehään. Uusi puu sitoo hiiltä kasvaessaan, mutta se tapahtuu vuosikymmenien viiveellä. Puun poltto ei siten ole ilmastoneutraalia lyhyellä aikavälillä.
Poltossa syntyvä tuhka ja sen ravinteet voidaan hyödyntää lannoitteena.
Polton typpipäästöt riippuvat palotapahtuman hallinnasta. Puun polton negatiivisiin vaikutuksiin kuuluu pienhiukkaset, jotka aiheuttavat sydän- ja verisuonitauteja sekä aiheuttavat hengitysvaikeuksia astmaatikoille. Pienhiukkasten arvioidaan aiheuttavan Suomessa noin 1 500 ennenaikaista kuolemaa. Suhteessa tehoon erityisen ongelmallista on puun pienpoltto, jossa palotapahtuman hallinta ja savukaasujen puhdistus on olematonta verrattuna suurempiin laitoksiin. Puun pienpoltto tuottaa jopa 43 % pienhiukkasista Suomessa, eli enemmän kuin liikenne.
Puupolttoaineen kuljettaminen kauaksi ei useinkaan ole taloudellisesti kannattavaa. Puupolttoaineissa on usein runsaasti vettä, joten ne on kuivattava ulkoilmassa tai koneellisesti. Polttopuuta säilötään usein vuosiakin ennen polttamista. Kuivan puun lämpöarvo on noin 19 MJ/kg; vertailuna kuivan turpeen noin 20 MJ/kg ja kevyen polttoöljyn 42,7 MJ/kg.
Tuorepoltto.
Perinteisesti polttopuu kuivataan ennen polttamista, toisaalta palamisprosessin parantamiseksi toisaalta veden mukana menevän hukkalämmön vähentämiseksi. On havaittu, että mikäli veden höyrystymislämpö voidaan ottaa hyötykäyttöön savukaasuista muuttuu tilanne kuivatuksen suhteen, puu kannattaakin polttaa soveliaassa laitoksessa kaatotuoreena. Tällöin puun palavat yhdisteet ovat mukana mahdollisimman täydellisesti. Kaadon jälkeen puusta alkaa haihtua veden mukana hyvin energiapitoisia aineita ja varsinkin kesällä puun lahoaminen alkaa nopeasti heikentämään lämpöarvoa. Tällainen poltto onnistuu vain isommissa yli kolmen mega­watin kattiloissa ja vaatii helposti prosessiin yhdistettyä lämpöpumppua, jotta matalan lämpötilan höyrystymislämpö saadaan hyödyksi. Tuorepoltto laitoksissa on tuore tapa ja pääosin vasta tutkimuksen alla (2016).
Polttopuun mittayksiköt.
Polttopuun, kuten muunkin puutavaran kaupassa puun määrä ilmoitetaan erityisinä tilavuusyksiköinä, joita ovat pinokuutiometri (p-m3) ja irtokuutiometri (i-m3), lyhyesti pinokuutio ja irtokuutio. Irtokuutiosta käytetään myös nimitystä heittokuutio. Pinokuutio vastaa tilavuudeltaan yhden kuutiometrin kokoista pinoa, kun taas irtokuutiometri vastaa puumäärää, joka heiteltynä täyttäisi kuutiometrin kokoisen laatikon. Näiden keskinäisen vertailun helpottamiseksi käytetään myös yksikköä kiintokuutiometri (k-m3), joka periaatteessa tarkoittaa kuutiometrin kokoista täyttä puuta ilman pino- tai irtokuutioon jääviä rakoja.
Vanhoja polttopuun mittayksikköjä ovat motti, joka vastaa yhtä pino­kuutio­metriä, ja syli, joka vastaa neljää pino­kuutio­metriä.
Puupolttoainelajikkeet.
Polttopuu.
Polttopuuksi nimitetään perinteisissä tulisijoissa käytettävää puupolttoainetta, joka on yleensä halkoja tai klapeja. Polttopuu on kaadetusta tai kaatuneesta puunrungosta tiettyyn mittaan katkottuja ja halkaistuja kappaleita, jotka kuivuttuaan noin 15–20 % kosteuteen ovat soveliaita tuottamaan lämpöenergiaa tulipesissä. Kuivatus voidaan tehdä joko koneellisesti tai perinteisesti ulkokuivauksena, vajassa tai pinossa.
Pölkky.
Pölkkyjä saadaan katkomalla puun runkoa, joka on karsittu eli siitä on poistettu oksat. Pölkkyjä käytetään harvoin sellaisenaan; yleensä ne pilkotaan pienemmiksi kappaleiksi.
Halko.
Halkoja saadaan halkaisemalla puun rungosta katkottuja pölkkyjä, joiden pituus on yksi metri ja pienin halkaisija 5 cm. Halkaisijaltaan 10–15 cm olevat pölkyt halkaistaan kahtia ja paksummat halkaistaan useampaan osaan. Halkojen suosituspaksuus on 4–10 cm. Pölkyn halkaisu edistää puun kuivumista. Alle 10 cm:n paksuiset pölkyt voidaan puun kuivumisen nopeuttamiseksi "aisata", eli vuolla kaarnaa pois pölkyn kyljestä koko pituudelta. Halkoja voidaan säilyttää halkopinossa useampia vuosia. Halot ladotaan pinoon yleensä puun ulkopinta ylöspäin, jolloin sade ei niinkään imeydy halkoon. Halkopinot voidaan myös peittää ainakin päältä.
Halkoja nimitetään raaka-aineen mukaan "koivuhaloiksi" ja "sekahaloiksi". Sekahaloissa on muitakin puulajeja kuin koivua.
Puhekielessä ja joissakin murteissa myös pieniksi pilkottuja polttopuita nimitetään haloiksi.
Kalikka eli klapi.
Kalikka eli klapi saadaan, kun halko katkotaan kahteen, kolmeen tai neljään osaan ja saadut pätkät vielä halkaistaan pienemmiksi paloiksi. Polttopuuksi tarkoitettujen klapien pituus on siis 25–50 cm. Niitä voidaan tehdä myös rankoja katkomalla ja saatuja pölkkyjä pilkkomalla. Klapipölkkyjen pilkkominen voidaan suorittaa perinteisillä käsityökaluilla tai klapikoneella.
Pilkottu polttopuu on Länsi-Suomessa useimmiten nimeltään "klapi", "klappi", "lapi", "klapu" tai "lapu". Nämä nimitykset perustuvat ruotsin sanaan "klabb". Joskus myös klapeiksi pilkottuja polttopuita nimitetään haloiksi.
Pilke.
Pilkottuja polttopuita sanotaan "pilkkeiksi". "Pilke" on alkuaan itämurteiden sana, joka on omaksuttu yleiskieleen. Se perustuu pienimistä tarkoittavaan teonsanaan "pilkkoa". Kaikkien kielitajussa "pilke" ei tarkoita aivan samaa kuin "klapi", vaan näitä pienemmäksi, ohuemmaksi pilkottua puuta. Pohjanmaan murteissa pilkkanimitys on "kaikales". Esimerkiksi tervanpolttoa varten tervaskannot on hakattu pieniksi pilkkeiksi. Noin 15 cm pitkää, usein koneella pilkottua pilkettä käytetään polttoaineena esimerkiksi puukaasuttimessa.
Hake.
Puusta leikattua pientä tasakokoista lastua kutsutaan hakkeeksi. Hake tehdään hakettimella. Palakoko on yleensä 0,5–3 cm, "palahakkeella" 5–10 cm. Hake voi olla
Puumurske.
Puumurske jollain tavalla murskattua puuta.
Puubriketti.
Puubriketit valmistetaan kuivista puun lastuista puristamalla. Noin klapinkokoisia puristeita käytetään esimerkiksi takkapuina. Koivunlastuista tehty briketti sisältää energiaa kolminkertaisesti vastaavan kokoiseen puuklapiin verrattuna.
Aivan yleisesti puuhun sitoutunut energia on riippuvainen kolmesta perustekijästä: puun laadusta, kuivuusasteesta ja massasta (painosta).
Puupelletti.
Puupelletti on kuivasta sahanpurusta ja/tai höylänlastuista (kutterinlastuista) puristettua polttoainetta. Sitä voidaan valmistaa kosteastakin raaka-aineesta mikäli pellettitehtaan yhteydessä on kuivaamo. Halkaisijaltaan 6–12 mm olevien lieriönmuotoisten puristeiden pituus on noin 1–3 cm. Niiden kiinteä muoto pysyy koossa, koska puristuksen lämmittämästä puusta vapautuu ligniiniä, joka sitoo osaset yhteen. Mitään vierasta sideainetta ei tarvita, mutta joskus sideaineeksi saatetaan kuitenkin lisätä perunajauhoa.
Pellettien poltto voidaan automatisoida: pellettipoltin syttyy ja sammuu itsenäisesti termostaatin ohjaamana ja syöttöruuvi siirtää pelletit varastosta kattilaan. Pellettilämmitystä käytetään usein vesikiertoisen lämmityksen yhteydessä. Pellettien kuljetus tehtaalta käyttäjän varastosiiloon tapahtuu yleensä irtotavarana kuorma-autoilla, joista ne voidaan puhaltaa paineilman mukana letkua pitkin 15 metrin päähän siiloon. Satunnaiseen käyttöön ja pellettitakkoja varten pellettiä on saatavana myös 500–1 000 kilon suursäkeissä, sekä 10–25 kilon piensäkeissä.
Metsätähteeksi nimitetään metsään jääviä runkohukkapuita, oksia ja juuria, joita voidaan myös hyödyntää puuraaka-aineena.
Puupolttoaine Suomessa.
Suomessa puu on kotimainen uusiutuva luonnontuote. Vuonna 2004 Suomessa saatiin puusta energiaa 27 terawattituntia, mikä on 7 % energian kokonaiskulutuksesta. Sähköenergian osuus siitä oli 8 TWh. Energiantuotantoon pyritään käyttämään pääasiassa muuhun käyttöön kelpaamatonta aiemmin lähinnä tähteenä tai jätteenä pidettävää osaa puusta, kuten metsäteollisuuden sivutuotteet, hakkuutähteet ja metsänhoidossa syntyvä pienpuu. Aikaisemmin energiana hyödynnettiin paljon myös hakkuualueelle jääneitä kantoja, mutta viime vuosina kantojen käyttö on vähentynyt yli kolmanneksella: huippuvuonna 2013 kantoja korjattiin lähes 1,2 miljoonaa kuutiota, vuonna 2016 754 000 kuutiota. Kantojen hyödyntäminen on vähentynyt, koska metsäteollisuuden sivutuotteita, kuten puunkuorta, on enemmän saatavilla. Myös halventunut kivihiili ja ympäristöhuolet ovat vähentäneet kantojen käyttöä.
2000-luvun aikana puun pienpoltto on lisääntynyt lähes 50 prosentilla.
Polton terveysvaikutukset.
Pienhiukkaset aiheuttavat 50–80 % ympäristön terveysriskeistä ja aiheuttavat joka vuosi 1 500 suomalaisen ja 400 000 eurooppalaisen ennenaikaisen kuoleman. Puun pienpoltto tuottaa Suomessa 43 % pienhiukkasista. Ongelmana pienpoltossa on puuttuva savukaasujen puhdistus ja savun leviäminen matalista savupiipuista lähelle ihmisten hengitysaluetta, ja lisäksi polttamisen ollessa jaksoittaista savua ja pienhiukkasia tulee sytytysvaiheessa runsaasti. Haja-asutusalueilla terveysvaikutukset jäävät suhteellisen vähäisiksi savun laimenemisen takia, mutta kaupunkeihin ja taajamiin hajautettu puunpoltto ei kuulu. Pienpolttoon tarvittaisiin selkeitä päästönormeja ja vahvaa tuotekehitystä parempien tulisijojen kehittämiseksi.
THL:n altistustutkija Tarja Yli-Tuomi ei katso oikeaksi lämmittää kotiaan puilla omakotitaloalueella kuin pitkien sähkökatkojen tullen, koska se altistaisi naapureita pienhiukkasille ilman näiden suostumusta.
Päästöjä voi vähentää käyttämällä puhdasta ja kuivaa puuta sekä lastuja tai tuohta sytykkeinä, ei sanomalehtiä tai pahvia. Hormia voi esilämmittää hiustenkuivaajalla, jos siihen ei muuten saa vetoa ennen sytyttämistä. Pesän reunoille ja päälle pitää jäädä tilaa ilman kierrolle. Pesä täytetään vain puolilleen. Isot puut asetetaan alle, kaikki vaakatasoon. Puut sytytetään päältä. Palo ei saa olla kitulias muttei roihuavakaan, jotta happea riittäisi. Tumma savu on hälytysmerkki.
Ympäristövaikutukset.
Puun pienpoltto ei ole ympäristönkään kannalta ongelmatonta, koska hyötysuhde on varsin heikko ja maailmanlaajuisesti se on varsinkin kehitysmaissa tärkeä syy ympäristötuhoihin ja polttoaineen keruu mm. estää lasten koulunkäyntiä. Historiallisesti Euroopassa puu loppui kasvavien kaupunkien ympäriltä, mikä oli tärkeä syy kivihiilen käyttöönottoon. Siten puun polton lisääminen Suomessa puhumattakaan koko maailmasta ei ratkaise ilmastonmuutosta ja energiaongelmia.
Puun polttaminen on ilmastolle kaikkein haitallisin lämmitysmuoto, jos tarkastelujakso on 25 vuotta.