|
|
|
Hankekoodi: A70090
Hankkeen nimi: METSÄTALOUDEN VESIENSUOJELUN TEHOSTAMINEN BIOSUOTIMILLA -VETU
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2015 ja päättyy 31.12.2016
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Mikkelin Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2189312-7
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3 50100 Mikkeli
Puhelinnumero: 01535561
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.mamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Kati Kontinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimuspäällikkö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: kati.kontinen(at)mamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 050 4666656
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Pitkäjänteisessä ja vastuullisessa metsätaloudessa metsiä hoidetaan ja käytetään ekologisesti, taloudellisesti ja sosiaalisesti kestävällä tavalla. Jokainen metsänomistaja hoitaa ja käyttää metsiään omien tavoitteidensa mukaisesti. Yhteiskunta antaa vähimmäisvaatimukset metsien käsittelylle metsälainsäädännössä. Myös sertifiointijärjestelmät (PEFC ja FSC) sisältävät vaatimuksia metsien hoidolle ja käytölle. Metsätalouden vesiensuojelulla pyritään vähentämään metsätalouden vesistökuormitusta ja tätä kautta osaltaan turvaamaan vesistöjen hyvä tila. EU:n vesipolitiikan puitedirektiivin tavoitteena on kaikkien pinta- ja pohjavesien hyvä ekologinen tila vuoteen 2015 mennessä. Uusi vesilaki ja vesiasetus tulivat voimaan vuoden 2012 alussa. Lain tarkoituksena on turvata vesivarojen kestävä käyttö, ehkäistä käytöstä koituvia haittoja sekä parantaa vesivarojen ja vesiympäristön tilaa. Soita on lähes 10 miljoonaa hehtaaria, joista tällä hetkellä on ojitettu yli puolet. Suometsien merkitys maamme teollisuuden raaka-aineen lähteenä on jatkuvasti kasvanut. Nykyisellään soiden vuotuinen kasvu on 25 milj. m3 (Suostrategia 2011).
Kansallisessa Metsäohjelmassa (KMO 2015) on arvioitu, että suopuustojen kasvun nykytason ylläpitämiseksi kunnostusojituksia tarvitaan valtakunnan tasolla vuosittain noin 80 000 hehtaarin alalla. Toisaalta kunnostusojitus on suurin vesistöjä kuormittava metsätalouden toimenpide kunnostetuista ojista alapuoliseen vesistöön kulkeutuvan hienojakoisen kiintoaineksen vuoksi. Metsätalouden aiheuttamasta vesistöjen kiintoainekuormasta arviolta 90 prosenttia tulee kunnostusojituksista.
Hankkeen tavoitteena on kehittää metsätalouden kestävää vesitaloutta puhtaan ympäristön turvaamiseksi. Hankkeen keskeisenä tavoitteena on kehittää metsätalouden vesiensuojeluun sopivia suodattimia, joiden tarkoituksena on vähentää kiintoaine- ja ravinnekuormitusta ala-puolisiin vesistöihin. Lisäksi tavoitteena on monitoroida metsätalouden toimenpiteiden vaiku-tusta alapuolisiin vesistöihin ja ympäristöön.
Hankkeessa selvitetään erilaisten biosuodinmateriaalien soveltuvuutta bioenergian varasto-alueiden ja metsäojitusalueiden valumavesien käsittelyyn. Lisäksi testataan biosuodinmateriaalivaihtoehtojen soveltuvuutta bioenergian varastoalueiden ja metsäojitusalueiden valumavesien käsittelyyn laboratoriomittakaavassa; uudet suodinratkaisut ja nykyiset jätevedenpuhdistuksessa käytettävät suodinmateriaalit. Seuraavassa vaiheessa biosuotimia testataan PILOT-mittakaavassa käytännön metsätalouden vesiensuojelukohteissa. Toimivien ratkaisujen osalta järjestetään tiedotusta ja koulutusta metsäalan toimihenkilöille.
Hankkeen varsinaisina kohderyhminä ovat metsänomistajat, metsätoimihenkilöt ja metsänparannustoiminnassa työskentelevät yrittäjät sekä hankkeessa mukana olevat yritykset.
Suuret metsänomistajaryhmät, kuten kaupungit, seurakunnat ja erilaiset yhtymät, vesialueiden omistajat eli osakaskunnat.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 157 490
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 129 941
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 217 988
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 182 856
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Mikkelin
Kunnat: Mäntyharju, Mikkeli
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 8 | 8 |
| Parannetaan veisistöjen laatua. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 6 | 4 |
| Tulva-alueiden kiintoaine- sekä ravinnekuormitusten väheneminen. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 8 | 8 |
| Luonnon monimuotoisuuden turvaaminen ravinnepäästöjä vähentämällä. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 10 | 9 |
| Pinta- ja pohjavesien laatua parantava vaikutus | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 6 | 4 |
| Sivutuotteiden uusiokäyttöä biosuodinmateriaaleissa | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 6 | 4 |
| Biosuodinmateriaalien käytössä suositaan sivutuotteita, joita syntyy uusiutuvien energialähteiden käytöstä | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 0 | 0 |
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 0 |
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ympäristöosaaminen | 6 | 4 |
| Vesistöjen laadun paraneminen | ||
Hanke on toteutettu Mikkelin ammattikorkeakoulussa Metsä, ympäristö ja energia –painoalalla. Hankkeen tarkoituksena oli tutkia laboratorio- ja pilot-mittakaavassa biosuodinratkaisuja, joiden avulla voitaisiin tehostaa metsätalouden vesiensuojelua. Hanketta rahoitti Etelä-Savon Maakuntaliitto Euroopan unionin aluekehitysrahastosta sekä RPK-Hiili Oy ja Vapo Oy.
Metsätalouden vesiensuojelun tehostaminen biosuodattimilla- eli VETU-hankkeen tavoitteena oli kehittää suodattimia, jotka vähentävät vesistöihin kulkeutuvaa ravinne- ja kiintoainekuormitusta. Perinteisillä metsätalouden vesiensuojelumenetelmillä, kuten laskeutusaltailla, on vaikea täysin estää kiintoaineiden ja ravinteiden kulkeutumista alapuolisiin vesistöihin. Suodatinkokeilla etsittiin ratkaisua, joka täydentäisi ja tehostaisi jo olemassa olevia menetelmiä.
Laboratoriokokeet
Hankkeessa on testattu biosuodatinmateriaalivaihtoehtojen soveltuvuutta bioenergian varastoalueiden ja metsäojitusalueiden valumavesien käsittelyyn laboratoriomittakaavassa. Laboratoriotutkimuksissa on otettu huomioon hankkeessa kehitetyt uudet suodatinratkaisut ja nykyiset jätevedenpuhdistuksessa käytettävät suodatinmateriaalit.
Materiaaleina kokeissa on käytetty epäorgaanisia materiaaleja: tuhkaa, biohiiltä, kalkkia, kevytsoraa ja kantokappaleita. Lisäksi on kokeiltu orgaanisten materiaalien, kuten kuusenkuoren rahkasammalen ja lehtipuuhakkeen, sekä epäorgaanisten kaupallisten tuotteiden toimivuutta suodattimessa.
Laboratoriomittakaavan testauksien aikana on selvitetty eri tuotevaihtoehtojen teknistä toimivuutta (rakenteen kestävyys) sekä puhdistustehoa. Laboratoriotesteissä on tutkittu ja analysoitu muun muassa seuraavia ominaisuuksia: tekninen kestävyys, kok. N, kok. P, CODMn, pH, johtokyky, sameus, kiintoaine, väriluku sekä hygieniaindikaattorit (enterokokit, koliformiset bakteerit ja kokonaispesäkeluku). Lisäksi materiaaleista on määritetty MMM-asetuksen (24/11) mukaiset lannoiteanalyysit (kokonaispitoisuudet [mg/kg] muun muassa seuraavista: K, As, Ca, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb ja Zn). Lisäksi tutkittiin turpeen humuksen flokkiutumista.
Ensimmäisen vaiheen laboratoriomittakaavan kokeissa ei löytynyt suodatinmateriaalia, joka olisi selvästi pidättänyt ravinteita ja kiintoainetta kokeissa käytetystä suovedestä. Kaikki suodinmateriaalit vaikuttivat veden pH-arvoon ja johtokykyyn, eli jonkinlaisia muutoksia vedessä tapahtui.
Myöskään toisen vaiheen kokeissa mikään käytetyistä suodatinmateriaaleista ei noussut selkeästi toisia paremmaksi. Kuitenkin kun kokeessa käytetyt suodatinmateriaalit analysoitiin, voitiin nähdä, että esimerkiksi suodatinmateriaalina käytetyn rahkasammalen ravinnepitoisuus oli noussut. Lisäksi rahkasammal oli pidättänyt vedestä selvästi haitallisia aineita.
Kolmannen vaiheen laboratoriomittakaavan kokeissa havaittiin, että Metsäsairilan(bioenergian varastoalue) vettä suodatettaessa kolonnit pysyivät kokonaistypen ja -fosforin suhteen ravinteiden lähteinä eivätkä pienentäneet pitoisuuksia. Sen sijaan sammalkolonnit olivat laskeneet kemiallisen hapenkulutuksen (CODMn) arvoja, mikä osoittaa, että ne olivat pidättäneet kemiallisesti hapettuvia orgaanisia aineita. Myöhemmin syys-lokakuussa koesarja uusittiin Kovalansuon (turvetuotantoalue) suovedellä. Tällöin sammalkolonnit vähensivät suoveden typpi- ja fosforipitoisuuksia sekä kemiallista hapenkulutusta merkittävästi. Humusta poistui huomattavassa määrin, mikä näkyi selkeänä veden värin kirkastumisena.
Sammalkolonnit oli koostettu rahkasammaleesta, kaupallisesta adsorbentista sekä kantajakappaleista. Suotautuminen tapahtui sammalkolonneissa huomattavasti hitaammin kuin kuorikolonneissa, ja tämä todennäköisesti edisti biofilmin kasvua ja kolonnin ravinteita suodattavaa vaikutusta.
Maastokokeet
Hankkeen aikana biosuodattimia testattiin pilottimittakaavassa käytännön metsätalouden vesiensuojelukohteissa. Hankkeen aikana perustettiin viisi pilottikohdetta, joista yksi sijaitsee metsäbiomassan varastointialueella, kolme kunnostusojituskohteen vesiensuojelurakenteissa ja yksi entisellä turvetuotantosuolla.
Rakenteeltaan suodattimia oli kolmenlaisia; kehikko-, katiska- ja rysäsuodattimet. Kehikko-mallinen suodatin rakennettiin paikan päällä puutavarasta ja rautaverkosta. Suodattava materiaali aseteltiin joko vapaasti tai ”porkkanasäkeissä” kehikon sisään. Kehikkomallisissa suodattimissa käytettiin suodattavina materiaaleina lehtipuuhaketta ja biohiiltä. Katiska-mallinen suodatin perustui Weke-katiskasta muokattuun suodattimeen. Katiskoissa suodatinmateriaaleina käytettiin Nord-kalkin sivukiveä ja muovisia kantajakappaleita. Rysä-mallisessa suodattimessa rakenne koostui suursäkistä, rumputkista ja maapadosta. Vesi padottiin maapadon avulla ja ohjattiin rumpuputkeen, josta vesi virtasi suursäkkiin. Suodattavana materiaalina suursäkissä oli Vapo Oy:n palaturvetta.
Kokeiden aikana monitoroitiin ja analysoitiin muun muassa pH, sameus, johtokyky, lämpötila ja happi. Näytteistä analysoitiin laboratoriossa online-mittausten lisäksi kiintoaine-, typpi- ja fosforipitoisuudet sekä muu ravinnekuormitus. Vesinäytteistä analysoitiin myös kokonaismetallipitoisuudet ennen biosuodatinta ja pitoisuudet käsittelyn jälkeen.
Pilottikokeiden osalta voidaan sanoa, että luonnossa tapahtuvat prosessit ovat hitaita. Biofilmin kehittyminen suodatinmateriaalien pinnalle kestää oman aikansa. Lisäksi veden laatu hankkeen kohteissa on ollut hyvä, eli veden ravinnepitoisuudet ovat olleet hyvin pieniä.
Tulosten mukaan suodattimet eivät mainittavasti pidätä, mutta eivät myöskään lisää orgaanista hapettuvaa ainesta. Niillä ei ole selkeästi alentavaa vaikutusta kokonais- ja liukoisen typen ja fosforin määrään, joskaan suotimet eivät toimi ravinteiden lähteenäkään. Toisaalta suotimet pienentävät humuspitoisuutta indikoivien orgaanisen kokonaishiilen (TOC) ja liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuutta tutkittavissa suo- ja hulevesissä.
Varsinkin metsätalouden kunnostusojituskohteilla huomattiin, että suodatinratkaisut pidättivät melko vähän ravinteita. Eri suodatinmateriaalit pidättivät niitä jonkin verran, mutta määrät olivat hyvin vähäisiä. Havaitut muutokset olivatkin niin pieniä, että niiden oletetaan mahtuvan virhemarginaaliin. Yleensä ottaen ravinteita (typpi, fosfori) on metsätalouden vesissä sen verran vähäisesti, että niiden kiinnisaaminen mekaanisin menetelmin on hankalaa.
Erilaisten biosuodatinratkaisuiden hyöty voisi olla ennemmin siinä, että niillä voidaan tehostaa kiintoaineen kiinniottamista. Lisäksi laboratoriotesteissä huomattiin, että jotkin suodattimet pienensivät humuspitoisuutta indikoivien orgaanisen kokonaishiilen (TOC) ja liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuutta tutkituissa näytevesissä. Humuspitoisuuden lisääntymistä vesistöissä voidaan ainakin metsätalouden vesiensuojelun näkökulmasta pitää ravinnepäästöjä suurempana ongelmana.