Puiden laadukas syttyminen on tärkeää sekä ensimmäisessä panoksessa, että lisäyspanoksissa. Itä-Suomen yliopiston ja Tulikiven yhteistutkimuksessa huonosti syttyneen lisäyspanoksen orgaanisten kaasumaisten hiiliyhdisteiden pitoisuus lähes kuusinkertaistui hyvin syttyneeseen panokseen verrattuna. Tutkimus osoittaa myös, että eri päästökomponentteja on tarkasteltava yhdessä tulisijojen kehittämisessä ja päästörajojen asettamisessa.

Puun pienpoltto on edelleen paljon käytetty energianlähde Suomessa, ja osa sähköstä vapaata huoltovarmaa energiajärjestelmää. Toisaalta se muodostaa yhä suuremman osan Suomessa syntyvistä pienhiukkaspäästöistä, muiden sektoreiden vähentäessä päästöjä. Puun polton päästöt vaikuttavat ihmisten asuinympäristössä ja sitä kautta niiden terveysvaikutukset voivat olla huomattavia.

Erilaisten tulisijojen päästöjä mitataan erilaisten standardien avulla, joista osa huomioi monipuolisemmin eri palovaiheiden päästöjä. Tällöin ei välttämättä päästä juurisyihin tulisijojen päästöjen muodostumisesta tai tutkimusta ei ole siitä, miten oikeassa elämässä syntyvät päästöt vertautuvat tuotteiden standardimitattuihin päästöihin.

Varaaviksi luokiteltujen takkojen kaasumaisia häkäpäästöjä on kuitenkin voitu mitata sytytyksestä lämmityssyklin loppuun asti jo vuodesta 2007 lähtien. Mittaus on tullut pakolliseksi Suomessa vuodesta 2013 eteenpäin. Vuodesta 2022 lähtien myös kaasumaiset hiiliyhdisteet, hiukkaset sekä typen oksidit on täytynyt ilmoittaa osana ekosuunnitteluasetusta.

Julkaistussa tutkimuksessa pureuduttiin varaavien takkojen päästöihin, jossa huomioitiin koko polton aikana syntyneitä päästöjä, kun tuotteita käytettiin käyttöohjeen mukaisesti standardiolosuhteissa. Tutkimuksessa analysoitiin 674 mittausta 28 varaavasta tulisijasta. Aineistosta tarkasteltiin tulisijan rakenteen, polttoaineen ominaisuuksien ja käyttötavan yhteyttä kaasu- ja hiukkapäästöihin. Tilastollisessa analyysissä käytettiin sekamalleja, joilla voitiin huomioida aineiston ryhmittyminen ja mittausten välinen vaihtelu.

Häkäpitoisuudet ja orgaanisten kaasumaisten hiiliyhdisteiden pitoisuudet olivat suurimmillaan ensimmäisen panoksen aikana. Vaikka nämä kaasumaiset päästöt yleisesti alenivat lisäyspanoksilla, panoksen syttymisellä oli kuitenkin suuri merkitys. Huono syttyminen lisäsi erityisesti orgaanisten kaasumaisten hiiliyhdisteiden pitoisuutta.

– Usein huomio kiinnittyy siihen, miten tulisija sytytetään, mikä onkin ensiarvoisen tärkeää, mutta tulostemme perusteella myös lisättyjen puiden pitää syttyä hyvin. Tähän vaikuttavat polttopuun laatu, tulisijan käyttötapa ja myös miten tulisija ja sen palamisilmansyöttö ovat suunniteltu. Nykyaikaisissa tulisijoissa sytytyspanoksen aikana päästöt ovat korkeimmillaan, kertoo artikkelin pääkirjoittaja Onni Ovaskainen tiedotteessa.

Havainnot korostavat tarvetta tarkastella koko palamisjaksoa tulisijalaitteiden testauksissa. Tämä onkin toteutunut varaavien tulisijojen standardissa vuodesta 2007 vuoden 2027 alkuun saakka, josta eteenpäin uusittu varaavien tulisijojen standardi astuu voimaan. Pelkästään tasaisen palamisen aikana mitatut tulokset eivät kuvaa kaikkia niitä vaiheita, joissa päästöjä muodostuu. Tämä korostuu varsikin kamiinamaisilla tuotteilla, joilla testausperiodi kostuu vain esilämmitetyn tulisijan päästöistä.

Tutkimuksessa havaittiin, että korkeampi hiukkaspitoisuus oli yhteydessä kohonneisiin häkä- ja orgaanisten kaasumaisten hiiliyhdisteiden pitoisuuksiin. Kun kaasumaisten komponenttien pitoisuudet olivat matalia, yhteys hiukkaspitoisuuteen ei kuitenkaan ollut enää selvä. Tämä voi johtua standardimittausmenetelmien huonosta soveltuvuudesta mitata hiukkaspitoisuutta matalilla päästöillä, tai hiukkasten muodostumisen ilmiöstä, joka ei ole suoraan yhteydessä kaasumaisiin päästöihin.

– Häkä ja orgaaniset kaasumaiset hiiliyhdisteet kertovat epätäydellisestä palamisesta. Niiden matalat pitoisuudet eivät kuitenkaan yksin riitä osoittamaan, että myös hiukkaspitoisuus olisi myös pieni. Vuodesta 2022 eteenpäin hiukkaset onkin säädetty erikseen mitattavaksi EU-alueella, vaikka niiden vaihtelu pienillä pitoisuuksilla on suurta standardimittausmenetelmällä, Ovaskainen sanoo.

– Mittausmenetelmiä olisi kehitettävä edelleen, jotta päästäisiin eroon mittaustarkkuuden vaihtelusta, Ovaskainen tarkentaa.

Tutkimuksen tuloksilla on merkitystä tulisijojen päästörajojen ja erilaisten ympäristöluokitusten kehittämisessä. Tutkimuksessa havaittiin ristikkäisiä vaikutuksia typen oksidien ja muiden mitattujen päästöjen välillä. Eri päästökomponenttien pienimmät pitoisuudet eivät siten välttämättä toteudu samoilla palamisilman asetuksilla. Typen oksidien tuloksiin voidaan vaikuttaa vain rajoitetusti pelkillä polttoteknisillä ratkaisuilla.

EU:n ekosuunnitteluasetuksessa puuta käyttävien tulisijojen typenoksidien raja-arvo on 200 milligrammaa normaalikuutiometrissä. Italian tähtiluokituksessa varaavien tulisijojen neljän tähden typen oksidien raja on 160 ja viiden tähden raja sata milligrammaa normaalikuutiometrissä. EU:n vaatimus koskettaa koko Eurooppaa, Italian tähtiluokitus taas on kansallista lainsäädäntöä, jonka tarkoitus on vähentää paikallisia ilmansaasteita. Parhaimman tähtiluokan saaminen edellyttää myös muiden EU-tasoa tiukempien päästö- ja hyötysuhdevaatimusten täyttymistä.

– Päästörajojen asettamisessa tarvitaan tietoa siitä, miten eri päästöt vaihtelevat polton aikana. Jos tavoitteena on vähentää päästöjä kokonaisuutena, on yhden päästökomponentin rinnalla tarkasteltava myös vaikutuksia muihin päästöihin. Esimerkiksi Italiassa toteutunut typen oksidien sadan milligramman normaalikuutiometrin raja on niin tiukka, että se voi olla hankalaa saavuttaa ilman vähätyppisiä polttopuita, tai niin etteivät muiden päästökomponenttien pitoisuudet kasva, Ovaskainen toteaa.

Laaja mittausaineisto antaa yleistietoa tulisijojen päästöjen käyttäytymisestä. Tuloksia voidaan hyödyntää tulisijojen ja käyttöohjeiden kehittämisessä, sekä arvioitaessa mittausmenetelmiä ja eri päästövaatimusten yhteensovittamista.

Tutkimus julkaistiin Atmospheric Environment: X -lehdessä.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)