Erilaiset polttoprosessit, kuten moottoriajoneuvot tieliikenteessä sekä energian pien- ja suurtuotanto, ovat merkittäviä hiukkaspäästöjen lähteitä. Polttoteknologia ja -olosuhteet sekä polttoaine vaikuttavat selvästi hiukkaspäästöjen kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin.
– Tämän takia onkin tärkeä tuntea päästöhiukkasten ominaisuudet ja niihin vaikuttavat tekijät, jotta päästöjen vaikutuksia globaaliin ilmastoon, paikalliseen ja alueelliseen ilmanlaatuun sekä ihmisten terveyteen voidaan arvioida, Ilmatieteen laitoksella tutkijana toimiva Anna Frey sanoo.
Hän tutki puun ja puupellettien pienpolton sekä suurissa tuotantolaitoksissa poltettavan raskaan polttoöljyn ja kivihiilen hiukkaspäästöjä.
Tulokset osoittivat, että tehokkaita ja kontrolloituja polttotekniikoita käyttävien suurtuotantolaitosten, joiden polttoaineina käytettiin pääosin kivihiiltä ja raskasta polttoöljyä, hiukkaspäästöt olivat selvästi pienemmät kuin puun ja puupellettien pienpoltosta aiheutuvat hiukkaspäästöt.
Varaavien takkojen päästöt suuria epätäydellisen palamisen takia
Erot hiukkaspäästöissä pienpolton ja suurtuotantolaitosten eri polttotilanteiden välillä olivat Freyn mukaan myös merkittäviä.
– Päästöihin vaikuttivat poltto- ja puhdistustekniikka, polttoaine ja palamisolosuhteet. Pienpoltossa etenkin varaavan takan hiukkaspäästöt sisälsivät huomattavan määrän mustaa hiiltä ja orgaanisia aineita, jotka ovat merkkejä epätäydellisestä palamisesta. Suurtuotantolaitosten päästöissä näiden komponenttien osuudet olivat olemattomat.
Lisäksi tutkimus osoitti, että puun pienpolton hiukkaspäästöjä voi pienentää huomattavasti huolehtimalla esimerkiksi siitä, että tulipesää ei ladota liian täyteen ja että polttotapahtuma saa riittävästi palamisilmaa. Myös liian pienen klapikoon käyttäminen voi kasvattaa hiukkaspäästöjä.
Puiden sytyttäminen tulisi tehdä puukasan päältä, jotta palotapahtuma lähtisi mahdollisimman tehokkaasti käyntiin.
Huomattava mustan hiilen osuus varaavan takan ja yllättäen joissakin tapauksissa myös raskaan polttoöljyn polton hiukkaspäästöissä vaikuttaisi Freyn laskelmien mukaan ilmastoon lämmittävästi tummien pintojen, kuten nurmikkoalueiden, yllä.
– Raskaan polttoöljyn poltosta syntyvät hiukkaset olivat myös selvästi hygroskooppisia, joten niillä voisi olla merkittävä vaikutus myös pilvien muodostumiseen. Kivihiilen polton puhdistamattomat hiukkaspäästöt olivat varsin matalat ja tehokas savukaasujen puhdistustekniikka vähensi lopulliset päästöt vain murto-osaan alkuperäisistä, hän toteaa väitöstiedotteessaan.
Freyn mukaan tutkimustulokset osoittivat, että syy-seuraussuhteiden tuntemus polttoprosessien ja hiukkasten ominaisuuksien välillä on erittäin tärkeää, kun halutaan arvioida hiukkasten ilmasto- ja terveysvaikutuksia. Toisaalta polttoprosessien aiheuttamien päästöjen tuntemus mahdollistaa parhaiden mahdollisten polttotekniikoiden kehittämisen ja käyttöönoton.
Anna Freyn väitöskirja Study on soot and other refractory components from various combustion processes tarkastetaan perjantaina 25. huhtikuuta Helsingin yliopistossa.