Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa

Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena on selvittää energiantuotannon pienhiukkaspäästöt (PM2.5, halkaisija alle 2,5 mm) ja verrata laskettuja päästökertoimia eri energiantuotantomuotojen kesken. Tarkoituksena on myös selvittää, mitä pienhiukkaspäästöistä tiedetään ja mitä pitäisi vielä tutkia tai mitata. Lisäksi tarkoituksena on verrata lyhyesti energiantuotannon ja liikenteen pienhiukkaspäästöjä sekä niiden keskinäistä osuutta kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksiin. Työn teoriaosassa on perehdytty kirjallisuuskatsauksessa energiantuotannon pienhiukkasiin, erityisesti niiden muodostumiseen sekä erottamiseen savukaasuista. Lisäksi siinä on esitetty lyhyesti pienhiukkasten aiheuttamia terveysvaikutuksia sekä eri mittauslaitteet. Tulososassa on pyritty selvittämään eri energiantuotantoprosessien pienhiukkaspäästöt laskemalla niille Suomen ympäristökeskuksen VAHTI-tietokantajärjestelmästä saaduista kattilalaitosten vuotuisista kokonaishiukkaspäästöistä (t/a) ominaispäästökertoimet (mg/MJpa) ja arvioimalla käytettävissä olleiden mittaustulosten avulla pienhiukkasten osuus kokonaispäästöstä. Energiantuotantoprosesseista on käsitelty vain ne, jotka aiheuttavat merkittävästi suoria kiintoainepäästöjä (poltinpoltosta pölypoltto ja öljypolttimet, leijukerrosprosessit, arinakattilat, soodakattilat ja dieselmoottorit). Prosessit on pyritty erottelemaan paitsi kattilatyypin, kokoluokan ja käytetyn pääpolttoaineen, myös hiukkasten erotuslaitteiston mukaan, jotta mahdollisimman samankaltaisille osaprosesseille on saatu yhteinen ominaispäästökerroin vertailun mahdollistamiseksi erilaisten energiantuotantoprosessien välillä. Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin kattilan kokoluokasta ja käytetystä pölynerotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Kivihiilen pölypoltossa hiukkasten erotuslaitteena käytetään yleensä vähintään sähkösuodatinta, jolloin hiukkaspäästö koostuu pääasiassa halkaisijaltaan alle 10 mm:n hiukkasista. Noin puolet kokonaispäästön massasta on pienhiukkasia (PM2.5). Kattilan kokoluokasta ja hiukkasten erotinlaitteista riippuen ominaispäästökerroin pienhiukkasille on 1-30 mg/MJ. Turpeen pölypoltossa noin 20-25 % hiukkaspäästön massasta on pienhiukkasia, jolloin ominaispäästökerroin on välillä 5-8 mg/MJ. Soodakattiloiden pienhiukkasosuus kokonaishiukkaspäästön massasta on n. 50-60 %, ja ominaispäästökerroin pienhiukkasille vaihtelee melkoisesti kokoluokan mukaan ollen 12-77 mg/MJ. Öljykattiloille, arinakattiloille ja leijukerrosprosesseille ei voitu määrittää pienhiukkasosuutta kokonaispäästöstä, sillä soveltuvia mittaustuloksia ei ollut käytettävissä. Näiden polttotekniikoiden julkisia mittauksia tarvittaisiin enemmän, jotta pienhiukkasten määrä ja koostumus selviäisivät eri polttoainevalikoimilla. Myös pienpolttoa tulisi tutkia ja mitata enemmän, sillä sen aiheuttama pienhiukkasaltistus voi olla matalan päästökorkeutensa ja puuttuvien hiukkaserotuslaitteistojen vuoksi merkittävää esim. taajamissa, joissa vallitseva lämmitysmuoto on talokohtainen puun tai öljyn poltto. Liikenteellä on matalan päästökorkeutensa vuoksi selvästi suurempi vaikutus kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuteen kuin paikallisella energiantuotannolla. Suurimmat ominaispäästöt on dieselkäyttöisillä ajoneuvoilla, erityisesti raskaalla liikenteellä (linja- ja kuorma-autot).