Jaguaari kehrää matalasti piilopaikassaan. Kirkkaan vihreä papukaija lehahtaa lentoon läheisestä banaanipuusta. Maanviljelijä Ricardo Romero juo aamukahviaan maatilallaan Meksikon Veracruzin vuoristossa. Pico de Orizaba -vuoren 5636 metrin korkeuteen kohoava luminen huippu on tänä aamuna pilviverhon peitossa.

Samaan aikaan Kilpiän tilalla Lohjan Pusulassa Tuomas Mattila on ollut työn touhussa jo kahdeksan tuntia. Harjumaisema kylpee iltapäivän syksyisessä auringossa. Peurat odottavat metsän suojissa illan hämärtymistä päästäkseen ruokailemaan Mattiloiden viljapellolle.

Romeron ja Mattilan maatilat sijaitsevat kymmenentuhannen kilometrin päässä toisistaan, mutta viljelijöillä on yksi yhteinen päämäärä: molemmat yrittävät hidastaa ilmastonmuutosta sitomalla ilmakehän hiiltä maaperään ja biomassaan.

Tilannekuvaukset olivat toimittajan mielikuvituksen tuotetta, mutta kyseiset maatilat ja viljelijät ovat todellisia.

Hiilen sitominen maatalousmaahan ei sekään ole fantasiaa, vaan pohjaa kaikille tuttuun ilmiöön: yhteyttämiseen eli fotosynteesiin.

 

Maanviljelijä ilmastosoturina

Maanviljelijöillä on periaatteessa käytössään kaksi tapaa poistaa hiiltä ilmakehästä: he voivat lisätä hiiltä maanviljelysmaahan tai varastoida hiiltä pitkäikäisiin kasveihin, kuten puihin. Romero ja Mattila harjoittavat molempia näistä.

Hiilen sitominen maaperään ei kuitenkaan riitä – hiili täytyy myös saada pysymään siellä. Maanmuokkaus kyntämällä vapauttaa hiilen nopeasti takaisin ilmakehään, siksi kumpikin viljelijä välttää sitä visusti.

 

Maaperän hiili on karannut ilmakehään

Maapallon maaperä ja biomassa ovat yhteensä menettäneet noin 300 miljardia tonnia hiiltä sen jälkeen, kun ihmiskunta alkoi harjoittaa maanviljelyä. Suurin osa tästä maan päältä ilmakehään karanneesta hiilestä on peräisin metsien raivauksesta viljelysmaaksi. Jos kaikki maa-ala voitaisiin palauttaa metsiksi, olisi teoriassa mahdollista palauttaa maaperään kaikki ilmakehän ylimääräinen hiili. Ylimääräistä hiiltä nimittäin on ilmakehässä tällä hetkellä “vain” 120 miljardia tonnia.

Näin suuria maa-aloja ei kuitenkaan ole metsittämistarkoitukseen käytettävissä. Jos hiilen sitominen sen sijaan voidaan yhdistää ruoantuotantoon, avautuu uusia mahdollisuuksia.

 Tropiikissa voitaisiin sitoa jopa 135 miljoonaa tonnia hiiltä

Maailman peltometsäviljelykeskus (The World Agroforestry Center) arvioi maapallolta löytyvän noin 900 miljoonaa hehtaaria peltometsäviljelmiksi soveltuvaa maata. Hiiltä voitaisiin keskuksen asiantuntijoiden mukaan parhaassa tapauksessa sitoa jopa 135 miljoonaa tonnia viljelmien elinaikana, jos kaikki soveltuva maa-ala muutettaisiin peltometsäviljelmiksi. Suuri osa soveltuvasta maasta sijaitsee tropiikissa.

Entä me täällä Pohjolassa?

Mikä olisi paras tapa sitoa hiiltä suomalaiseen peltomaahan?

”Tehokkain tapa sitoa hiiltä meidän oloissamme on muuttaa peltomaa kasvamaan keskieurooppalaisia lehtopuita ja lannoittaa metsikköä esimerkiksi jätevesillä. Tällä viljavalla maalla saataisiin biomassaa kasvatettua ehkä noin 30-40 kuutiometriä hehtaarille vuodessa, eli hiilivarasto kasvaisi noin 10 tonnilla hehtaarille vuodessa”, Tuomas Mattila vastaa.

Tämä ei kuitenkaan olisi maanviljelyä, vaan puhtaasti metsänhoitoa. Jos lehtopuut vuorottelisivat peltokaistaleiden kanssa, kyse olisi peltometsäviljelystä. Ruoantuotantoon painottuvassa peltometsäviljelyssä puut voisivat olla vaikkapa omenapuita. Peltometsäviljelymenetelmien soveltaminen on Kilpiän tilan tulevien projektien listalla. Vetovastuu hankkeessa on tilan emännällä, Iiris Mattilalla.

Metsäluonto viljelysten mallina

Peltometsäviljelykset tuottavat jo satoa Ricardo Romeron johtamalle Las Cañadas -maatalousosuuskunnalle. Romero ottaa peltometsäviljelyksiä suunnitellessaan mallia ympäröivästä metsäluonnosta. Viljelykset toimivat näin ekokäytävinä, joiden kautta uhanalaisen pilvimetsän eläimet voivat siirtyä metsäalueelta toiselle.

Ekokäytävät tulevat tarpeeseen: alkuperäisestä metsästä on jäljellä enää kymmenen prosenttia ja sekin on pirstaloitunut pieniksi metsäsaarekkeiksi. WWF:n mukaan Veracruzin pilvimetsissä elää useita uhanalaisia nisäkkäitä ja lintuja, joista monet ovat kotoperäisiä eli endeemisiä eikä niitä tavata missään muualla maailmassa.

Keräilijä ja hiilen sidonnan pioneeri

Romero on kerännyt tiluksilleen mittavan kokoelman monivuotisia satokasveja. Monivuotiset maissin ja pavun vastineet kasvavat puiden, köynnösten ja ruohovartisten kasvien seassa. Tällaiset monikerroksiset peltometsäviljelmät edustavat maatalouden hiilen sidonnan terävintä kärkeä.

Peltometsäviljelyn professori P.K. Nair Floridan yliopistosta arvioi monikerroksisten viljelysten sitovan tropiikissa jopa 30 – 40 tonnia hiiltä hehtaarille vuodessa. Agroekologian professori Juha Helenius Helsingin yliopistosta arvioi, että tästä määrästä peltometsäviljelmän maaperän orgaanisen hiilen varastoon voisi sitoutua useita satoja kiloja hiiltä hehtaarille alkuvuosina. Jossain vaiheessa maaperän hiilen kartunta tasaantuu viljelyjärjestelmän luontaisesti ominaiselle tasolle.

Ekomaatila kuin oppikirjasta?

Las Cañadas -tila näyttää kuin suoraan ekologisten maanviljelystapojen oppikirjasta otetulta. Aina näin ei kuitenkaan ole ollut. Ricardo Romeron aloittaessa uransa vuonna 1988 tilalla kasvatettiin karjaa samaan ympäristölle tuhoisaan tapaan kuin alueella oli tapana. Romero huomasi maaperän kunnon ja ympäristön tilan jatkuvasti heikentyvän.

Vuonna 1995 Romero teki jotain poikkeuksellista: myi lehmänsä ja ryhtyi korjaamaan ekologisia tuhoja. Hän istutti 50 000 paikallista puuta kuudellekymmenelle hehtaarille ja antoi neljänkymmenen hehtaarin maa-alan uudistua luontaisesti takaisin metsäksi. Taloudellisesti mahdolliseksi tämän teki ekoturismi. Istutettuaan puita kahdenkymmenen hehtaarin laitumelle Romero osti jälleen karjaa. Ekologisesti tuhoisan laiduntamisen sijaan Las Cañadas alkoi harjoittaa metsälaidunviljelyä (engl. silvopasture), jossa hallittu laiduntaminen ja puut sitovat ilmakehän hiilidioksidia. Puut hillitsivät samalla eroosiota – vuoristo-oloissa ensiarvoisen tärkeä näkökohta.

Kokeilunhaluiset Mattilat

Mattiloiden omien sanojen mukaan Kilpiän tila on yksityinen tutkimus- ja opetustila, jonka toimintaa rahoitetaan ekologisella maa- ja metsätaloudella. Pellolla tehdään erilaisia kokeiluja ja tuloksista viestitään viljelijäkollegoille. Tila voitti WWF:n järjestämän Itämeren ympäristöystävällisin viljelijä -kilpailun Suomen osakilpailun vuonna 2018. Tilan kahdestasadasta hehtaarista 75 on peltoviljelyssä, pääosin viljalla. Vuonna 2013 istutettiin vajaan hehtaarin kokoinen hedelmätarha, mutta hedelmät eivät vielä tuota satoa. Mattilat myyvät luomuviljansa pääosin teollisuudelle.

Tiivistymät pois ja kasveille lisää juuristoa

Mattiloiden pellot ovat Nummi-Pusulan Keräkankareen alueella, jossa maalajit vaihtuvat nopeasti moreenista aitosaveen.

”Savimailla pyritään lisäämään juuristokerrosta, eli ne laitetaan viljelykiertoon, jossa on paljon nurmea ja otetaan tiivistymät pois. Nurmea hoidetaan juuriston kokoa kasvattaen ja nurmessa käytetään syväjuurisia kasvilajeja. Hietamailla peltoon lisätään biohiiltä ja puu-haketta,” Tuomas Mattila kuvailee reseptiään parhaan hiilen sidonnan saavuttamiseksi peltoviljelyssä.

Mattilat ovat muuttaneet peltojensa viljelykiertoa ja lisänneet viherlannoitusnurmen osuutta. Vuonna 2005 pellot kasvoivat vuorovuosin ohraa ja kauraa. Nyt viljelykierroksi on muodostunut viherlannoitusnurmi-ruis-kaura. Tällä muutoksella Tuomas Mattila laskee sitoneensa yhteensä 1650 hiilidioksidiekvivalenttitonnia kymmenessä vuodessa eli noin 0,6 hiilitonnia hehtaarille vuodessa.

Lisätehoa luomuviljelystä

”Suomalaisessa peltomaassa on keskimäärin 50 tonnia hiiltä hehtaarilla eli aika paljon”, Juha Helenius muistuttaa. Yksipuolisessa tavanomaisessa viljelyssä hiiltä poistuu 200 – 300 kiloa hehtaarilta vuodessa. Kadon voi pysäyttää nurmenviljelyllä ja käyttämällä orgaanisia lannoitteita. Nurmivuosia lisäämällä ja muilla tavanomaisilla keinoilla hiilen sitoutuminen on melko rajallista. ”Hyvänä saavutuksena voi pitää 200 kiloa hiiltä suomalaiselle peltohehtaarille vuodessa. Runsas kartunta on mahdollista alkuvaiheessa, jos maa on menettänyt paljon hiiltä.”

Kilpiän tila siirtyi luomuun vuonna 2007. Biologisen typensidonnan ansiosta tilalla ei enää tarvita typpilannoitteita, joten näiden valmistuksen tuottamilta päästöiltä vältytään. Typpioksiduulia pääsee pelloilta ilmaan vähemmän kuin keinolannoitteita käytettäessä. Typpioksiduuli on voimakas kasvihuonekaasu.

Bambua, energiaa ja ekometsätaloutta

Romeroa ja Mattilaa yhdistää kokonaisvaltainen ajattelu ympäristöasioissa. Maanviljely on tärkeä osa kuviota, mutta ympäristöä suojellaan muillakin tavoin.

Las Cañadas tuottaa osan käyttämistään rakennusmateriaaleista, kemikaaleista ja energiasta. Kahden hehtaarin bambuviljelmä tuottaa riittävästi rakennusmateriaalia osuuskunnan 22 jäsenen tarpeisiin. Samalla sidotaan suuria määriä hiiltä.

Kilpiän tilan metsät on siirretty jatkuvaan kasvatukseen. Mattilan arvion mukaan tällä toimenpiteellä on sidottu kymmenessä vuodessa noin 3000 hiilidioksidiekvivalenttitonnia enemmän kuin jos metsät olisivat tavanomaisen metsänhoidon piirissä. Hiilitonneina ilmaistuna Mattilat sitovat nyt 82 ”ylimääräistä” tonnia hiiltä vuodessa. Mattilat ovat myös lisänneet kuivurin lämmöneristystä ja asentaneet siihen aurinkokeräimen.

Ratkaisu ilmastonmuutokseen?

Entä jos kaikki maailman viljelijät siirtyisivät Romeron ja Mattilan viitoittamalle tielle, olisiko ilmastonmuutos sillä ratkaistu?

”Hiiltä sitova maanviljely ei yksinään riitä estämään katastrofaalista ilmastonmuutosta, vaikka sitä harjoitettaisiin jokaisella maailman peltoneliömetrillä. Tarvitaan talousjärjestelmän uudistamista, uusiutuvaa energiaa ja muita suuria yhteiskunnallisia muutoksia”, toteaa The Carbon Farming Solution -kirjan kirjoittanut yhdysvaltalainen ekomaatalousasiantuntija Eric Toensmeier. Hiiltä on sidottava päästöjen lopettamisen lisäksi, koska sitä on jo nyt liikaa ilmakehässä.

Juha Helenius on samoilla linjoilla: ”Peltomaiden hiilen sidonta kyllä sieppaa talteen hiilidioksidia, mutta se ei välttämättä riitä kompensoimaan edes maatalouden omia päästöjä, joista suuri osa on metaania ja dityppioksidia.”. Hiiltä kannattaa sitoa maatalousmaahan muistakin syistä: se parantaa viljavuutta, torjuu eroosiota ja lisää maan vedenpidätyskykyä, eli auttaa ilmastonmuutokseen sopeutumisessa.

Kyllä monivuotisille viljelmille, ei soiden raivaamiselle

Tärkein maatalouden ilmastoteko olisi Heleniuksen mielestä lopettaa soiden raivaus viljelymaaksi ja yksivuotisten kasvien viljely turvemailla. Suomessa tämä tarkoittaisi turvemaalla olevien peltojen metsittämistä tai siirtämistä nurmenviljelyyn. Näin turpeen sisältämän hiilen karkaaminen ilmakehään estettäisiin.

Tropiikissa on Heleniuksen mukaan paljon heikkokuntoisia maita, joihin mahtuisi lisää hiiltä. Suosituimmat monivuotiset viljelykasvit banaanista kookospalmuun ja avokadoon ovat trooppisia kasveja. Monivuotisten kasvien kasvatus ei edellytä maan kääntämistä. Toisaalta, ilmastonmuutoksen edetessä kuumuus ja kuivuus lisääntyvät erityisesti tropiikissa. Se vähentää kasvua ja hiilen sidontaa.

Teksti: Nina Jaakkola

Julkaistu Kansan Uutisissa 14.12.2018

Ruoantuotannon ympäristövaikutukset

Ruoantuotanto on vastuussa 44–57 prosentista maailmanlaajuisista ihmisen aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä (GRAIN). Varsinainen maataloustuotanto, mukaan lukien epäsuorat päästöt maatalousmaan raivaamisesta ja metsien hakkaamisesta maatalouskäyttöä varten, vastaa 80–86 prosentista ruoantuotannon päästöistä (Vermeulen ym. 2012). Loput ovat peräisin ruoan prosessoinnista, kuljetuksista, jäähdyttämisestä, pakkaamista ja hävikistä. Päästöissä on huomattavan suurta alueellista vaihtelua.

NOSTO: Suomessa noin puolet sekä fosforin että typen kuormasta, joka päätyy Itämereen, on peräisin maataloudesta

Maataloudesta aiheutuu myös ravinnepäästöjä. Esimerkiksi Suomessa noin puolet sekä fosforin että typen kuormasta, joka päätyy Itämereen, on peräisin maataloudesta (Luke).^.Ruoantuotanto vaikuttaa myös luonnon monimuotoisuuden vähenemiseen sekä kuluttaa resursseja, kuten vesivaroja, ravinteita ja uusiutumatonta energiaa.

Maanmuokkaus kyntämällä on erityisen tuhoisaa ympäristölle. Se altistaa maaperässä olevan orgaanisen hiilen ilman hapelle muuttaen sen hiilidioksidiksi. Suurin osa maatalouskäytössä olevasta maaperästä on jo menettänyt noin 30–40 tonnia hiiltä hehtaaria kohti, 25–75 prosenttia siitä mitä maassa oli ennen maan raivausta (Lal 2014).

Elinkaariarvioinnit herättävät keskustelua

Elinkaariarviointia on käytetty 1960-luvulta lähtien maataloustuotteiden ympäristökuorman selvittämiseen. Elinkaariarvioinnilla tarkoitetaan tuotteen tai palvelun sen koko elinkaaren ympäristövaikutuksien tutkimista raaka-aineen hankinnasta tuotteen hylkäämiseen asti. Maataloustuotteiden tapauksessa elinkaariarviointeja on käytetty myös vertailtaessa erilaisia viljelymenetelmiä sekä tietyn maataloustuotteen tuottamisen ympäristövaikutuksia eri maissa.

Arviointien tulokset ovat herättäneet paljon keskustelua. Toisten mielestä kukin maataloustuote pitäisi ympäristösyistä tuottaa siellä, missä sen tuotanto elinkaariarvioinnin mukaan onnistuu vähäisimmin päästöin.

Ajaminen yksityisautolla ruokakauppaan on paljon merkittävämpi päästöjen lähde kuin ruoan kuljettaminen ilma- tai laivarahtina, vaikka rahtaaminen tapahtuisi maapallon toiselta puolelta toiselle. Brittiläisen tutkimuksen mukaan lähes puolet kaikista ruoan tuotantoon liittyvistä ajokilometreistä koostui kuluttajan ajoista kauppaan ja kaupasta kotiin (Smith ym. 2005). Pisimmälle vietynä tämä argumentti johtaa päätelmään, että teollistuneiden maiden olisi parempi antaa tropiikin kehitysmaiden tuottaa suotuisissa sääoloissa ja edullisin työvoimakustannuksin lähes kaikki ruoka, ostaa se reiluun hintaan ja kuljettaa tehokkaasti suuriin marketteihin ja keskittyä pohjoisessa johonkin muuhun kuin ruoantuotantoon. Näin säästyisi ympäristöä ja kehitysmaat saisivat kipeästi kaipaamiaan vientituloja.

NOSTO: Maatalous ja ruoka ovat olennainen osa kulttuuria ja kansallista identiteettiä

On kuitenkin monia syitä vastustaa tällaista logiikkaa: Maatalous ja ruoka ovat olennainen osa kulttuuria ja kansallista identiteettiä. Omena kasvatettuna toisella puolella maapalloa ei ole ravinto- tai muilta arvoiltaan sama asia kuin omena kotimaassa kasvatettuna. Lisääntyneet vientitulot eivät myöskään itsestään ratkaise kehitysmaiden köyhien ongelmia.

Puhtaasti ympäristönäkökulmasta katsottunakaan asia ei ole yksinkertainen, vaan siihen liittyy monia kysymyksiä aina ulkomaisen tuotannon laadun valvonnasta ravinteiden kierron katkeamiseen.

Suurin ongelma ruoantuotannon ulkoistamisessa on kuitenkin se, ettei se auta meitä löytämään aidosti kestäviä ratkaisuja itsemme ravitsemiseen.

Kestävä maatalous sopeutuu paikalliseen ekosysteemiin

Aidosti kestävä ratkaisu olisi ruoantuotannon sopeuttaminen kussakin maassa vallitseviin luonnonoloihin. Niin kauan kuin osa ruoantuotannon ympäristöongelmista piilotetaan toiselle puolelle maapalloa, niitä ei tarvitse ratkaista. Jos sen sijaan ottaisimme tavoitteeksi ruokaomavaraisuuden kotimaisin tuotantopanoksin tuotettuna, oppimisprosessimme ekologisesta elämäntavasta käynnistyisi nopeasti.

NOSTO: Aidosti kestävä ratkaisu olisi ruoantuotannon sopeuttaminen kussakin maassa vallitseviin luonnonoloihin

Pienen mittakaavan esimerkki tästä on pientilan pyörittäminen: Muutamassa vuodessa oppii, mitkä kasvit ja eläimet tilalla menestyvät ja mitkä puolestaan vievät liikaa aikaa, työtä tai ulkoisia resursseja ollakseen todella kestäviä. Elämällä luonnon ympäristössä yrittäen saada siitä elantonsa näkee toimiensa vaikutukset yllättävän nopeasti. Tällöin huomaa esimerkiksi, kuinka jokin laidun sammaloituu ja tuottaa yhä heikompilaatuista heinää yhä pienempiä määriä ja kuinka jokin toinen laidun rehevöityy liikaa apilan vallatessa alaa. Myös toiminnan positiiviset vaikutukset, kuten luonnon monimuotoisuuden lisääntymisen ja maaperän humuskerroksen kasvamisen, voi nähdä, kuulla ja jossain tapauksissa jopa haistaa tai maistaa. Luonto on erittäin tehokas opettaja.

Alueelliseen omavaraisuuteen ja suljettuun kiertoon pyrkiminen maataloudessa – myös tuotantopanosten, kuten polttoaineen, lannoitteiden ja rehujen, osalta – auttaisi siirtämään koko yhteiskunnan nopeammin kestävälle uralle. Alueellisessa omavaraisuudessa ”alue” voisi olla vaikkapa tietty kasvillisuusvyöhyke. Hallinnon näkökulmasta valtio tai valtioiden yhteenliittymä lienee kuitenkin helpompi vaihtoehto.

Ihminen on avainlaji

Avainlajilla tarkoitetaan biologiassa ekosysteemin tai eliöyhteisön toimintaan voimakkaasti vaikuttavaa lajia. Esimerkiksi haapa (Populus tremula) on avainlaji, josta riippuvaisten eläinten määrä on suuri. Myös ihminen täyttää avainlajin määritelmän, koska ihminen vaikuttaa erittäin voimakkaasti ekosysteemin toimintaan. Tähän asti länsimaisen ihmisen vaikutus luontoon on ollut pääosin negatiivista, mutta näin ei tarvitse välttämättä olla.

NOSTO: Länsimaisen ihmisen vaikutus luontoon on ollut pääosin negatiivista, mutta näin ei tarvitse välttämättä olla

Niin kutsutut perinneympäristöt ovat klassinen esimerkki ihmisen toiminnan positiivisista vaikutuksista luontoon. Ihminen on laiduntavien kotieläinten avulla luonut hakamaat¹ ja metsälaitumet, jotka lisäävät luonnon monimuotoisuutta. Perinneympäristöissä elää esimerkiksi harvinaisia kasveja, perhosia ja kovakuoriaisia. Ennallistamalla ja laiduntamalla voidaan avata sulkeutuneita perinneympäristöjä ja parantaa niissä elävien lajien elinolosuhteita.

Ihminen voi lisätä myös metsäluonnon monimuotoisuutta. Monet maailman arvokkaimmista sademetsistä eivät suinkaan ole kehittyneet kaikkeen lajirikkauteensa täysin ilman ihmisen toimintaa. Esimerkiksi Amazonasin alueella elävät alkuperäiskansat ovat kautta historiansa muokanneet ja rikastuttaneet sademetsien luontoa (Mann 2005).

Maatalous ratkaisuna ympäristöongelmiin

Maatalous voi olla myös elvyttävää eli se voi parantaa aiempien huonojen viljelymenetelmien seurauksena heikkotuottoisiksi muuttuneita maita. Elvyttävä maatalous (engl. regenerative agriculture) voi käytännössä tarkoittaa esimerkiksi maan kääntämättä jättämistä ja luomuviljelyä (no-till organic cropping), hallittua laiduntamista (managed grazing), peltometsäviljelyä (agroforestry) ja monivuotisia viljelykasveja yksivuotisten sijaan. Monivuotisten viljelykasvien pysyvä juuristo hillitsee eroosiota ja monivuotiset kasvit eivät vaadi maan kääntämistä.

Maatalous voi jopa auttaa ilmastonmuutoksen hillitsemisessä. Maaperä on merien jälkeen maailman suurin hiilivarasto. Yhdistettynä massiiviseen vähennykseen fossiilisten polttoaineiden käytössä niin kutsuttu hiiltä sitova maanviljely voi palauttaa ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden 350 ppm:iin² (Toensmeier 2016).

Hiiltä sitovalla maanviljelyllä tarkoitetaan erilaisia maanviljelymenetelmiä, jotka sitovat hiiltä maaperään ja maanpäälliseen biomassaan. Kasvithan sitovat ilmakehän hiilidioksidia jatkuvasti yhteyttämällä, mutta haasteena on, miten hiili saadaan siirtymään ja ennen kaikkea jäämään maaperään ja biomassaan.

Yksinkertaisimmillaan hiilen sitominen saadaan aikaan pienillä muutoksilla tavanomaiseen peltoviljelyyn. Laitumien hiilen sidontaa voidaan lisätä siirtymällä puulaidunviljelyyn (silvopasture). Näiden toimenpiteiden hiilen sidontakyky hehtaaria kohti on melko vaatimaton, mutta ne ovat toisaalta helposti toteutettavissa laajoilla alueilla maapalloa eivätkä vaadi muutoksia ruokavaliossamme. Peltometsäviljely ja siirtyminen monivuotisiin viljelykasveihin mahdollistavat noin viisinkertaisesti suurempien hiilimäärien sitomisen hehtaaria kohti verrattuna yksivuotisten peltokasvien viljelyn hiilen sidontaan³, mutta vaativat jonkin verran totuttautumista uusiin ravintokasveihin.

Hiiltä sitova maanviljely ei yksinään riitä ratkaisemaan ilmastonmuutoskysymystä, koska jäljellä olevien fossiilisten polttoaineiden sisältämä hiili on moninkertainen verrattuna maaperän ja biomassan teoreettiseen hiilensidontakykyyn (Lal 2010, Toensmeier 2016). Toisaalta pelkkä päästöjen leikkaaminenkaan ei riitä, koska vaikka päästöt loppuisivat tänään, ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuus on jo ylittänyt kriittisen pisteen ja ilmastonmuutos jatkuu kiihtyvällä vauhdilla. Tarvitaan siis sekä päästövähennyksiä että hiilen sidontaa.

Ekosysteemiajattelu Suomen oloissa

Suomi kuuluu lähes kokonaan boreaaliseen havumetsävyöhykkeeseen. Havumetsät ja tuhannet järvemme ovat luonnollisin ”maatalousmaamme”, joita oikein hoitamalla saamme ravintomme kaikkein ekologisimmin. Metsänhoidossa voidaan pienillä toimenpiteillä lisätä metsien monimuotoisuutta ja edistää muun muassa marjasadon määrää ja kanalintujen poikastuottoa. Riista, marjat, sienet, kalat ja niin sanotut villivihannekset ovat ekologista ravintoa, kunhan vain huolehditaan luonnonympäristöjen kestävästä käytöstä ja ruoan vähähiilisestä jakelusta.

Vihannesten ja juuresten viljelyssä voidaan siirtyä biointensiiviseen luomuviljelyyn ja saada pieniltä hyvin hoidetuilta aloilta hyvä sato käyttämättä fossiilisia polttoaineita, mutta tämä edellyttää useamman suomalaisen ryhtymistä maanviljelijäksi.

Kotieläimille on paikkansa boreaalisen havumetsävyöhykkeen ekomaataloudessa

Luonnonlaitumet rikastuttavat Suomen luontoa tarjoten elinpaikan monille uhanalaisille lajeille. Laiduntamisen uudelleen aloittaminen jo hylätyillä luonnonlaitumilla lisää luonnon monimuotoisuutta (Saarinen ym. 2005; Takala ym. 2012). Oikein toteutettuna laidunnus voi mahdollisesti myös Suomessa sitoa hiiltä maaperään, tosin tutkimusnäyttöä tästä ei toistaiseksi ole.

Märehtijät eivät tarvitse viljaa, vaan ne voidaan ruokkia täysin ruoholla, heinällä ja puiden lehdillä. Näin lehmät ja vuohet eivät kilpaile ihmisravinnosta, vaan hyödyntävät kasveja, joita ihmiset eivät pysty hyödyntämään. Lihan ja maitotaloustuotteiden kulutusta on vähennettävä, mutta kokonaan niistä ei ole tarpeellista luopua ympäristösyistä.

NOSTO: Toimenpiteiden aika on nyt

Nykyinen tehdasmainen sian- ja naudanlihan, broilereiden ja kananmunien tuottaminen on paitsi eettisesti kyseenalaista, myös paljon energiaa kuluttavaa. Ekosysteemiajattelussa eläinten ruokkiminen tuontisoijalla ei ole mielekäs vaihtoehto. Sikoja ja munintakanoja voidaan sen sijaan pienimuotoisesti pitää ekologisesti, ruokkimalla niitä ihmisravinnon tähteillä, rikkakasveilla ja hyönteisillä.

Suomessakin maatalous voi oikein toteutettuna auttaa ilmastonmuutoksen hillitsemisessä.

Ilmaston lämpeneminen kuitenkin vaikeuttaa hiilen sitomista maaperään. Kahden ja puolen asteen lämpötilan nousu muuttaisi merkittävän osan maaperästä ja biomassasta hiilen sitojista hiilen nettotuottajiksi. (IPCC 2007.) Toimenpiteiden aika on nyt.

Lähteet

Albrecht, Alain & Kandji, Serigne T. (2003) ”Carbon sequestration in tropical agroforestry systems.” Agriculture, Ecosystems & Environment 99 (1-3), 15-27.

Follett, R.F. (2001) ”Soil management concepts and carbon sequestration in cropland soils.” Soil and Tillage Research 61 (1-2), 77–92.

GRAIN, ”Food, climate change, and healthy soils: The forgotten link.” Wake Up Before It Is Too Late: Make Agriculture Truly Sustainable Now for Food Security in a Changing Climate, UNCTAD. [http://unctad.org/en/PublicationsLibrary/ditcted2012d3_en.pdf– tarkistettu 8.2.2018]

IPCC (2007) Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Summary for Policy Makers. Cambridge University Press, Cambridge.

Lal, Rattan (2010) ”Managing soils and ecosystems for mitigating anthropogenic carbon emissions and advancing global food security.” Bioscience 60, no 9, 708-721.

Lal, Rattan (2014) ”Abating climate change and feeding the world through soil carbon sequestration.” Soil as World Heritage, Springer, Amsterdam.

Luke [https://www.luke.fi/tietoa-luonnonvaroista/ruoka-ja-ravitsemus/ruoan-ilmastovaikutukset/ – tarkistettu 22.1.2018]

Mann, Charles C. (2005) 1491: New Revelations of the Americas Before Columbus. Knopf, New York.

Oelbermann, Maren, Voroney, R.Paul & Gordon, A.M. (2004) ”Carbon sequestration in tropical and temperate agroforestry systems: a review with examples from Costa Rica and southern Canada.” Agriculture, Ecosystems & Environment 104 (3), 359–377.

Powlson, D. S. , Whitmore, A. P. & Goulding, K. W. T. (2011) ”Soil carbon sequestration to mitigate climate change: a critical re-examination to identify the true and the false.” European Journal of Soil Science 62 (1), 42–55.

Saarinen, Kimmo, Jantunen, Juha & Valtonen, Anu (2005) ”Resumed forest grazing restored a population of Euphydryas aurinia (Lepidoptera: Nymphalidae) in SE Finland.” European Journal of Entomology 102(4), 683.

Smith, Alison; Watkiss, Paul; Tweddle, Geoff; McKinnon, Alan; Browne, Mike; Hunt, Alistair; Treleven, Colin; Nash, Chris & Cross, Sam (2005) ”The Validity of Food Miles as an Indicator of Sustainable Development” DEFRA Report ED50254 Issue 7 [http://library.uniteddiversity.coop/Food/DEFRA_Food_Miles_Report.pdf]

Shibu Jose (2009) ”Agroforestry for ecosystem services and environmental benefits: an overview” Agroforestry Systems 76 (1), 1–10.

Takala, Tuomo, Tahvanainen, Teemu & Kouki, Jari (2012) ”Can re-establishment of cattle grazing restore bryophyte diversity in abandoned mesic semi-natural grasslands?” Biodiversity and Conservation 21(4), 981–992.

Toensmeier, Eric (2016) The Carbon Farming Solution: A Global Toolkit of Perennial Crops and Regenerative Agriculture Practices for Climate Change Mitigation and Food Security. Chelsea Green Publishing, Vermont.

Vermeulen, Sonja J., Campbell, Bruce M. & Ingram, John S.I. (2012) ”Climate Change and Food Systems” Annual Review of Environment and Resources 37:195–222.

 

 

Teksti: Nina Jaakkola

Julkaistu Peruste-lehden verkkojulkaisussa 15.2.2018

A brand new needle heat exchanger rests on the floor of the production hall of Retermia Oy in Heinola, ready to travel to Lintuvaara school in Esbo – a school that has undergone a massive indoor air renovation. Right next to it on the floor awaits transportation another piece of equipment. This one is designed for installation on the roof of McDonald’s, where it will recover heat energy from the fast food restaurant’s exhaust air. These devices have three sturdier cousins in Sweden: heat exchanger walls, that transfer heat from the world’s biggest energy reservoir to be used at Arlanda Airport.

Passengers with their bags and compagnions are swarming at Arlanda Sky City. Over twenty million passengers travel via Arlanda every year. They are catered for by 700 enterprises, five hotels and approximately 17500 employees. Around 220 000 take-offs and landings take place annually. The airport has a net surface area of a hundred football fields, about 450 000 square meters.

The energy consumption is also at the higher end of the spectrum. The airport used to consume as much bought energy as a city of 25 000 inhabitants. Then the situation was taken care of with Swedish dedication. And the end result could not be much more ecological.

Nearby Arlanda Airport, deep under ground, lies a post ice age underground lake with a volume of three million cubic meters – nature’s own thermos bottle. Ten wells were drilled in the ground: five for heat and five for cold intake. The principle of heat storage differs from the one in bore wells only in scale, and in that the lake is full of pure water, not heat transfer fluid.

70 similar but smaller energy reservoirs, aquifers, are utilized in Sweden. In other aquifers heat pumps are used for transferring heat and cold. Arlanda decided to use circulating water pumps and heat exchangers instead. In the summer two degree Celsius water is pumped from the lake to the district cooling system. As the water warms up, it returns to the other part of the lake, now twenty Celsius degrees warm.

This energy reservoir covers almost the whole cooling energy demand of the airport in the summer. During the winter the heat of the aquifer is utilized in warming the supply air and keeping the aircraft parking lots free of ice and snow.

The system is designed to store heat and cold energy from one season to another. The return water from the building’s cooling network is also recovered and used in preheating the supply air in wintertime. Therefore the system also transfers thermal energy within the building.

In between, a bit of Finnish technology is needed. Far from the hustle and bustle of Sky City, in an supply air chamber inside thick concrete walls, three walls of needle heat exchangers stand out.

HVAC consultant in leading role

The underground energy reservoir and associated systems were designed by Sweco Ab and the project was carried out by Swedavia Ab. Head consultant for the project, Lars Olof Mattson, gave the specs for the system.

”The consultant was looking for coils with a high heat transfer capacity within a wide range of airflow. Minimal air side pressure loss as possible was also of great importance”, recalls MSc.Tech. Markus Castrén, managing director for Retermia Oy, the company that supplied the heat exchanger walls to Arlanda.

According to Castrén, Arlanda is a perfect example of an engineering project, where the HVAC consultant finds an optimum solution to ventilation heat exchange in co-operation with the equipment supplier.

As a whole, the aquifer system at Arlanda has reduced the airport’s total annual electricity consumption by approximately four gigawatthours (4 GWh) and district heat consumption by ten gigawatthours (10 GWh).

”Case Arlanda was a really good project. It did require a lot of engineering that was time-consuming for us, but it was definitely worthwhile. It was exactly the kind of project, where product and system simulation truly pay off. Particularly when the piping diagram was such, that there was no rule of thumb for dimensioning the heat exchangers”, Castrén says.

Castrén is glad that similar projects where geothermal energy is utilized in passive heating and cooling of supply air getting more popular.

An engineer’s daydream

Originally it was the father of Markus Castrén, engineer Risto Castrén, who had the idea of developing applications for the needle heat exchange technology in the beginning of 1980s. As its name suggests, the surface of the heat exchanger consists of small needle-like aluminium finns. The needle pipe technology was the foundation for the company Retermia Oy launched in 1982. The company is still based in Heinola, but has grown over the years and the next generation has taken the reigns of the family business.

Initially Retermia focused on developing ventilation equipment for detached houses. At the same time the needle pipe machine and needle heat exchanger applications were further developed by skillfull, innovative teamwork. The spirit prevalent in Finland in the 1980s was very different from the currently prevalent eco-thinking.

”My father is innovative and a bit of a visionary. He had the courage and determination necessary to get his ideas through at that time. Air side pressure loss or tightness of ventilation equipment were not given much thought back then. Air handling units were small and no one considered SFP values. And to think of recovering heat – that was just an engineer’s daydream”, Castrén says.

One of the first applications of Retermia’s indirect heat recovery from exhaust air was at Hotel Intercontinental in Helsinki in 1985. It was followed by Hotel Kalastajatorppa’s kitchen application. By the end of the decade run around heat recovering systems had become more common and Retermia still operates with them.

Mission

Over the years the needle heat exchanger has been subject to careful modifications. The heat transfer surface has been modified many times, the number of rows has been increased and the face surface altered.

”If I have a mission, it is to develop a heat exchanger, in which the relationship of conductance to pressure loss is as high as possible within a large range of air flow rate. When intelligent ventilation systems are designed with these heat exchangers, a high annual thermal efficiency and COP are achieved. This is the kind of efficiency, that will lead to small E values. All along I have strived to accomplish this by developing new products and dynamic simulation programs, which make it possible to dimension and simulate different heat recovery systems and also to calculate annual energy consumption”, Castrén says. The associated software is developed to work in the IDA simulation environment.

Supporting products having to do with energy saving projects are also on the agenda. Retermia is developing a service consept for verifying and maximizing life cycle energy savings.

Unlike conventional heat exchangers, the needle heat exchanger has a linear air side and brine side heat transfer capacity as a function of air and brine velocity. The needle heat exchanger does not have a so-called laminar velocity, where the ability to transfer heat suddenly collapses on the air side nor on the brine side. Castrén particularly emphasizes the importance of a low air side pressure loss.

A crucial difference between the needle heat exchanger and other heat exchangers is that there is no filter before the needle heat exchanger. The needle heat exchanger itself protects the main filter from getting dirty and particularly from getting wet. According to Castrén, in conventional systems, on foggy weather, the unheated air meets the filter just as damp as the outdoor air. This means the relative humidity of the filter equals that of the outdoor air. In other words, the filter is wet and does not function as intended or according to the filter rating. The only way to prevent the filter from getting wet on foggy weather is to preheat the supply air.

Sweden as a forerunner

Retermia has had a representative in Sweden since 1994. Strengthening the Swedish representation is currently on the agenda.

”The Swedes are not afraid of new innovative energy saving systems. That has been an advantage to us. A big part of our customer support is collaborating with HVAC consults, finding together the best solution for a particular case. ”

Castrén is delighted to note the recent developments in the HVAC branch. Regulations are stricter and the focus has shifted to the big picture, ie. the building as a whole.

”I am thankful for the European Commission’s energy efficiency requirements, which have created a genuine opportunity for developing passive heating and cooling systems and other intelligent energy saving solutions.”

Retermia’s domestic sales have increased in recent years. Export covers 15-20 percent of turnover these days.

”The more challenging the project the better for us. We’d rather be forerunners in a niche segment than the world’s largest manufacturer of bulk heat exchangers. We want to be involved in challenging projects like the Arlanda Airport and develop products and engineering service, that is in its own class. Naturally we have sales goals, but economic growth is not what matters most to us – it is the technology”, Castrén summarizes the philosophy of his company.

This story was written by Minna Kärkkäinen and published in Talotekniikka-magazine no 1/ 2015.

English translation by Nina Jaakkola.

 

Rakennustuoteasetus-kirjan kirjoittaja, korkeimman hallinto-oikeuden oikeussihteeri Kirsi Martinkauppi, onko toimijoilla riittävästi tietoa CE-merkinnästä, vai onko odotettavissa kaaos 1.7.2013?

– Toimijoille on viety tietoa, mutta se ei vielä välttämättä kaikkia ole saavuttanut. Täyttä kaaosta ei kuitenkaan tarvitse pelätä.

Tiedon laaja leviäminen on osittain Martinkaupin Rakennustuoteasetus-kirjan ansiota. Kirjassa kerrotaan lyhyesti, mistä rakennustuoteasetuksessa on kyse ja mitä CE-merkintä tarkoittaa. Lisäksi Martinkauppi käy rakennustuoteasetuksen läpi artikla artiklalta, selittäen ja kommentoiden lakitekstiä.

Kirja on Martinkaupin mukaan löytänyt tiensä alan tärkeimpien toimijoiden käsiin, mutta tiedon tarve on silti aiheesta vielä melkoinen.

– Vaikka olen ollut ympäristöministeriön lainsäädäntöneuvoksen virastani virkavapaalla talven ajan, lähes joka viikko on tullut yhteydenotto joko kentältä tai YM:stä asiaan liittyen, Martinkauppi paljastaa.

CE-merkki on tuotteen passi

CE-merkintä toimii ikään kuin tuotteen passina sen liikkuessa vapaasti maasta toiseen Euroopan talousalueella. CE-merkintä voidaan kuitenkin liittää vain niihin rakennustuotteisiin, joille on julkaistu eurooppalainen harmonisoitu tuotestandardi (hEN) tai joille on myönnetty eurooppalainen tekninen arviointi (ETA).

CE-merkintä ei takaa tuotteen soveltuvuutta

CE-merkintä on valmistajan vakuutus siitä, että rakennustuotteeseen liitetyt tiedot on hankittu asetuksen mukaisesti ja niitä voidaan pitää riittävinä ja luotettavina. Valmistaja voi valita, mitä harmonisoidun tuotestandardin mukaisia ominaisuuksia hän tuotteestaan suoritustasoilmoituksessa ilmoittaa. Yhden ominaisuuden ilmoittaminen riittää. Valmistaja voi myös valita, minkä jäsenvaltion tai -valtioiden markkinoille hän tuotteen asettaa saataville ja testata tuotteesta ainoastaan ne ominaisuudet, joille on olemassa vaatimuksia kyseisissä jäsenmaissa. Kaikkia hEN-tuotestandardissa mainittuja ominaisuuksia ei tarvitse testata. Tuotteiden suoritustasoilmoitukset voivat siis poiketa toisistaan paljonkin saman tuoteryhmän sisällä.

CE-merkintä ei todista, että tuote täyttäisi kohdekohtaiset määräykset tai että se soveltuisi aiottuun käyttötarkoitukseen tietyssä rakennuskohteessa. Rakennustuotteen soveltuvuus arvioidaan aina rakentamismääräysten pohjalta. Suunnittelijan tai rakentajan sekä viime kädessä valvontaviranomaisen tehtäväksi jää selvittää tuotteen sopivuus aiottuun käyttötarkoitukseen.

Neulalämmönsiirrintä ei voi CE-merkitä

Noin kahdellekymmenelle prosentille rakennustuotteista ei vielä ole olemassa harmonisoitua tuotestandardia (hEN). Jos standardia ei ole, tuotetta ei voi eikä pidä CE-merkitä. CE-merkin puuttuminen ei tässä tapauksessa ole este tuotteen myymiselle tai käytölle – tuotteen soveltuvuus rakennuskohteeseen on vain arvioitava muiden asiakirjojen perusteella. Sen sijaan, jos valmistaja kiinnittää CE-merkin tuotteeseen, vaikka merkin käytölle ei ole edellytyksiä, voidaan tuotteen myynti tai sen käyttö rakentamiseen kieltää.

– Talotekniikkatuotteista suuri osa on vielä CE-merkinnän ulkopuolella, kertoo erityisasiantuntija Mikko Nyman VTT Expert Services Oy:stä ja jatkaa, että osalle talotekniikkatuotteista CE-merkintävaatimus tulee kuitenkin muun sääntelyn kuin rakennustuoteasetuksen mukaan. CE-merkintää voivat edellyttää esimerkiksi koneturvallisuusdirektiivi, pienjännitedirektiivi, EMC-direktiivi ja ekosuunnitteluasetukset.

Retermian neulalämmönsiirtimeen CE-merkkiä ei voi kiinnittää.

– Epäsuorille nestekiertoisille lämmöntalteenottolaitteille ei ole olemassa hEN-standardia eli CE-merkkiä ei siksi voi kiinnittää, Nyman vahvistaa.

Konedirektiivin mukainen CE-merkintävaatimus koskettaa kuitenkin huippuimureita. Retermia LTO-huippuimureissa käytettävät puhaltimet on tästä syystä CE-merkitty, mutta merkintä koskee vain huippuimuria, ei koko laitetta, koska kokonaisuudelle ei ole olemassa hEN-standardia.

Retermia seuraa standardoinnin edistymistä aktiivisesti. Lämmönsiirrinten hEN-standardia odotellessa Retermia toimittaa tuotteistaan suunnittelijalle seikkaperäiset tekniset dokumentit teho- ja energiaperusteisine suoritusarvoineen ja mittakuvineen. Näin tuotteiden soveltuvuus kuhunkin rakennuskohteeseen voidaan todeta.

Teksti: Nina Jaakkola

Ilmestynyt Retermia News -lehden numerossa 2/ 2013.

Olli Ingervolta sujuu taloyhtiönsä energiaremontista kertominen jo rutiinilla – niin paljon huomiota hanke herättänyt. ”Pari-kolmekymmentä henkeä eri taloyhtiöiden hallituksista on jo käynyt meidän asennustamme katsomassa.”

Hanke sai alkunsa Ingervon iltalukemisista: Kiinteistölehden juttu kerrostalojen maalämmityksestä innosti Asunto-osakeyhtiö Vuorikilven hallituksen puheenjohtajaa selvittämään mahdollisuudet asentaa maalämpö omaan taloyhtiöön. Enermix Oy:ltä tilattu ennakkokartoitus osoitti maalämmön kuitenkin kannattamattomaksi. Yli kahdenkymmenen lämpökaivon poraaminen kuudenkymmenen asunnon lämmitystarvetta varten ei olisi maksanut itseään takaisin järkevässä ajassa. Enermix ehdotti sen sijaan poistoilman lämmöntalteenottoa. Taloyhtiössä oli jo aiemmin tehty ikkunaremontti ja yläpohjan lisäeristys.

Kilpailutuksen jälkeen Enermix sai urakan itselleen, ja työt aloitettiin tammikuussa 2013. Urakoitsijan toiminta saa paljon kiitosta hankkeesta vastanneilta: Asennus vei aikaa vain kahdeksan päivää. Asukkaat eivät remonttia juuri huomanneetkaan – lämmitys ja lämmin vesi olivat hetken pois päältä, siinä kaikki. ”Ja nyt vain nautitaan edullisesta lämmityksestä”, Ingervo hymyilee.

Säästöt ovat jopa ylittäneet ennakko-odotukset. Kaukolämmön osto on pudonnut puoleen. Vuotuiset energiansäästöt ovat yli 17 000 €, josta kaukolämmön perusmaksun alenemisen osuus on 6 500 euroa vuodessa. Kymmenessä vuodessa yksinään perusmaksun alentumisella säästetään 65 000 euroa, ja lisäksi lämmitysenergian kokonaiskulutus on pienentynyt 40 prosenttia. Takaisinmaksuajaksi hankkeelle tulee noin seitsemän vuotta.

Janne Heinonen Enermix Oy:stä on mitannut järjestelmän vuotuisen lämpökertoimen (COP) arvoksi 4. Luvussa on otettu huomioon paitsi lämpöpumpun, myös keruu- ja latauspiirin liuospumppujen sähkönkulutus.

Hankkeen kokonaishinnasta, 120 000 eurosta (sisältäen arvonlisäveron), taloyhtiöllä oli sijoittaa omaa rahaa puolet. Puolet eli 60 000 euroa otettiin huoltolainana taloyhtiölle. Laina maksetaan takaisin säästöillä, noin kuudessa vuodessa. Kaupungilta on vielä lisäksi tulossa energia-avustusta.

Retermia Oy:n toimittama lämmöntalteenottojärjestelmä on toiminut ”äärettömän hyvin”. Huolto ja neulalämmönsiirrinten pesu painepesurilla on sujunut Ingervon mukaan helposti.

Myös isännöitsijä Ilkka Kuulasmaa on tyytyväinen. Yhtiövastikkeita ei ole taloyhtiössä tarvinnut korottaa seitsemään vuoteen eikä korotustarvetta ole lähivuosinakaan näköpiirissä – siitä huolimatta, että monet menoerät jätemaksuista veroihin ovat nousseet. Tällaisella matematiikalla on helppo saada energiaremontille yhtiökokouksen hyväksyntä. Kuulasmaalla onkin jo tiedossa 13 -15 taloyhtiötä Jyväskylässä, joihin on suunnitteilla vastaavanlainen järjestelmä.

Teksti: Nina Jaakkola.

Ilmestynyt Retermia News -lehden numerossa 1/ 2014