Teollisuuden jätteestä ruokaturvan pelastajaksi: metsäteollisuuden sivuvirrat voivat ylläpitää ja palauttaa maaperän tuottavuutta
Maaperän köyhtyminen on yksi vakavimmista globaaleista ruokaturvan uhista. Metsäteollisuuden sivuvirroista saadaan raaka-ainetta maaperän kestävyyden ja mikrobiomin vahvistamiseksi.
Yhdistyneiden kansakuntien alaiset UNESCO ja Food and Agriculture Organization (FAO) ovat varoittaneet, että merkittävä osa maailman viljelymaista on menettämässä tuotantokykynsä.
YK:n raportin mukaan jo noin 15 miljoonaa neliökilometriä maaperää on heikentynyt, ja heikentynyt ala kasvaa arviolta miljoonalla neliökilometrillä vuodessa. Tämä laatuvaje tarkoittaa, paitsi sadon määrän, niin myös sen ravitsemuksellisen arvon orastavaa katastrofia.
Eniten maaperän tuoton ja tasapainon heikkenemisestä kärsivät alueet, joissa pitkään jatkunut tehoviljely ja sen aiheuttama maaperän rapautuminen kuormittavat viljelymaita.
Mikrobit ovat maaperän huoltotiimi
Dosentti ja mikrobiologian asiantuntija Elias Hakalehdon mukaan maaperän heikkeneminen on seurausta vuosikymmenten aikana kertyneestä eroosion vaikutuksesta, ilmastostressistä, maaperän rakenteen rapautumisesta ja vapaita suoloja sisältävien mineraalilannoitteiden liiallisesta käytöstä.
Hakalehdon mukaan maaperän elinvoiman ytimessä ovat mikrobit: bakteerit, sienet ja muut mikro-organismit. Ne muodostavat elävän verkoston, joka ylläpitää ravinteiden kiertoa, tasapainottaa veden ja mineraalien saatavuutta ja lieventää eroosion sekä ilmastostressin vaikutuksia.
Hakalehto painottaa, että liiallinen maatalouden kemikalisaatio vaarantaa biologisen tasapainon. Kaikessa lannoittamisessa on tärkeää noudattaa kohtuullisuusperiaatetta.
”Mikrobien yhteisöt tunnistavat maaperän epätasapainon, hajottavat orgaanista ainesta, vapauttavat ravinteita ja muodostavat biofilmejä, jotka vahvistavat maaperän muutosten kestävyyttä ja muun muassa mururakennetta. Ne toimivat luonnon omana huoltotiiminä, joka korjaa maaperän ongelmia jatkuvasti ja itsenäisesti”, Hakalehto kuvailee.
Mikrobien toimintaa voidaan tehostaa metsäteollisuudesta peräisin olevilla prosessoiduilla biomassoilla.
”Näiden sivuvirtojen vaikutus maan mikrobien toimintaan ja sitä kautta kasvien hyvinvointiin on pitkäkestoinen, esimerkiksi kolmesta viiteen vuotta. Niiden vaikutus voi näkyä sekä sadon suuruudessa että maan mururakenteen paranemisena. Erityisen tärkeää on myös sadon ravitsemuksellinen laatu”, Hakalehto sanoo.
Kuitupohjaiset sivuvirrat parantavat maan ominaisuuksia monipuolisesti
Metsäteollisuuden sivuvirtoja on hyödynnetty maataloudessa maaperän parantamiseen jo pitkään. Hakalehdon mukaan niiden käyttöpotentiaali on kuitenkin paljon nykyistä suurempi.
Esimerkiksi puutuhkaa, joka sisältää runsaasti kaliumia, kalsiumia ja hivenaineita, on käytetty lannoitteena erityisesti happamilla mailla. Hakalehdon mukaan kaikessa lannoittamisessa, myös tuhkan käytössä, on syytä ottaa maan mikrobiomin tasapaino huomioon.
Luonnonvarakeskuksen (Luke) mukaan kuitusavi – eli metsäteollisuuden prosesseissa syntyvä, saven ja kuitujen seos – sekä muut kuitupohjaiset sivuvirrat vaikuttavat maaperään usealla samanaikaisella tavalla.
Kuidut parantavat maaperän vedenpidätyskykyä. Elias Hakalehdon mukaan kuitujen ja mikrobiomin vedenpidätyskyky myös tasapainottaa kastelun vaikutuksia kuivilla alueilla. Orgaaninen kuitu sitoo vettä itseensä ja toimii ikään kuin varastona, josta kosteus vapautuu kasvien käyttöön kuivina jaksoina. Tämä on erityisen tärkeää kevyillä kivennäismailla, joilla vesi läpäisee maan nopeasti.
Toiseksi kuitupohjaiset materiaalit lisäävät maaperän orgaanisen aineksen määrää. Orgaaninen aines on keskeinen tekijä maan hedelmällisyydessä: se vaikuttaa ravinteiden sitoutumiseen, mururakenteeseen ja mikrobitoimintaan. Kun orgaanisen aineksen määrä kasvaa, myös maan biologinen aktiivisuus vilkastuu.
Kolmanneksi sivuvirroista saatava biomassa tukee maaperän mikrobitoimintaa. Kuidut toimivat mikrobeille ravintona, ja niiden hajotessa syntyy yhdisteitä, jotka liimaavat maahiukkasia yhteen. Hakalehto painottaa, että myös biofilmit toimivat keskeisesti tässä tehtävässä. Tämä vahvistaa mururakennetta, vähentää eroosiota ja pienentää fosforin huuhtoutumista vesistöihin.
Suomessa syntyy vuosittain noin 420 000 kuiva-ainetonnia kuitulietettä. Jalostettuna nämä massat voivat toimia pitkävaikutteisina maanparannusaineina, jotka samanaikaisesti sitovat hiiltä.
”Samalla niiden käyttö tukee maatalouden siirtymää kohti kiertotaloutta”, Hakalehto sanoo.
Nollakuidusta maaperän voimavaraksi
Hakalehto nostaa esiin metsäteollisuuden prosesseista peräisin olevan nollakuidun (zero fibre). Nollakuitu on selluteollisuuden sivuvirta, joka koostuu erittäin hienosta puukuidusta. Aiemmin nollakuitua on päätynyt teollisuuden prosessien mukana vesistöihin. Nykyisin sitä ei vesistöihin käytännössä enää päädy, sillä ympäristövaatimukset ovat tiukentuneet ja teollisuuden puhdistusprosessit tehostuneet.
Metsäteollisuuden prosessien kehittymisen myötä nollakuitua myös syntyy nykyisin huomattavasti vähemmän. Samalla sen käyttö on laajentunut esimerkiksi arvokkaiden kemikaalien ja muiden biotalouden tuotteiden raaka-aineeksi, esimerkiksi fossiilipohjaisten muovien ja tekstiilien korvaajaksi.
Hakalehdon mukaan nollakuitua voidaan hyödyntää esimerkiksi laktaatin eli maitohapon tuotannossa, jota käytetään laajasti kemian-, elintarvike- ja kosmetiikkateollisuuden sovelluksissa.
”Tutkimuskohteissa tehdyissä kokeissa on havaittu, että kun nollakuitua lisätään peltoon, mikrobit aktivoituvat, hajottavat kuitua ja vapauttavat ravinteita kasvien käyttöön. Samalla syntyy yhdisteitä, jotka vahvistavat maan rakennetta ja vähentävät ravinteiden huuhtoutumista”, Hakalehto kertoo.
Vaikutukset voivat näkyä nopeasti mikrobitoiminnan vilkastumisena, mutta osa hyödyistä, kuten rakenteen paraneminen ja hiilen sitoutuminen, ilmenee viiveellä.
”Kun mikrobeille tarjotaan ravintoa ja kasvualustaa, niiden vaikutus voi kestää vuosia”, Hakalehto sanoo.
Tutkimus ja pilotit tukevat kehitystä
Suomessa on tutkittu metsäteollisuuden sivuvirtojen hyödyntämistä jo 2000-luvun alusta lähtien. EU:n Baltic Sea Region -ohjelman ABOWE-hankkeessa kehitettiin siirrettävä biojalostamo. Myöhemmässä Elyn tukemassa Zero Waste from Zero Fibre -hankkeessa Tampereella selvitettiin nollakuidun ympäristövaikutuksia ja jatkokäyttöä.
Maaperän kunnostuspotentiaalia on kartoitettu myös EU:n CircInWater-ohjelman Hakalehdon vetämässä BioResque-hankkeessa vuosina 2023–2025. Lisäksi Luke on toteuttanut hankkeita Pohjois-Afrikassa yhteistyössä UPM-Kymmenen kanssa.
“Viime vuosien tutkimukset Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa viittaavat johdonmukaisesti siihen, että yhdistetyt biomassavirrat voivat palauttaa köyhtyneitä ja eroosion vaurioittamia maita takaisin viljelykuntoon”, Hakalehto sanoo.
Kyse ei ole vain sadosta
Hakalehdon mukaan maailman metsäteollisuudella voisi olla paljon nykyistä suurempi rooli maaperän tuottavuuden ja kestävyyden vahvistamisessa.
Teollisuus tuottaa vuosittain kymmeniä tuhansia tonneja orgaanisia sivuvirtoja, ja lisäksi järvien, jokien ja merialueiden pohjiin on kertynyt vuosikymmenten aikana suuria määriä biomassaa. Näissä varannoissa on Hakalehdon mukaan miljoonia tonneja potentiaalisia raaka-aineita, jotka voisivat tukea maaperän kunnostusta ja samalla edistää vesistöjen ja ekosysteemien puhdistumista.
Toistaiseksi vain pieni osa tästä resurssista on käytössä.
”Suurin este laajamittaisemmalle hyödyntämiselle ei ole tekninen, vaan strateginen. Teollisuuden ja maatalouden pitäisi siirtyä yksittäisistä tuotteista kohti ekosysteemiratkaisuja, joissa sivuvirrat nähdään resurssina, ei jätteenä”, Hakalehto sanoo.
”Kun mikrobit saadaan takaisin maaperän liittolaisiksi ja metsäteollisuuden sivuvirrat osaksi ravinnekiertoa, vaikutus ulottuu paljon satotasoja pidemmälle. Kyse on ruokaturvasta, vesistöjen puhdistamisesta ja ilmastotyöstä – kaikki samassa paketissa.”