Hamppu biopolttoaineena: Fossiilisten polttoaineiden käyttökelpoinen vaihtoehto?

Hampun ja kannabiksen kannattajien keskuudessa on yleinen harhaluulo, että pelkkä siirtyminen fossiilisista polttoaineista hamppubiopolttoaineeseen ratkaisisi kertaheitolla maailman suoraan sanottuna kauhistuttavan fossiilisten polttoaineiden ongelman. Kaukana siitä, että biopolttoaineet olisivat planeetan pelastava ratkaisu, jollaisina ne aivan liian usein esitetään, ne tuovat mukanaan oman joukon ongelmia, jotka aiheuttavat enemmän ongelmia kuin ne ratkaisevat.

Mitä tahansa ei ole olemassa erillään. On elintärkeää tarkastella dominovaikutusta, joka fossiilisten polttoaineiden korvaamisella biopolttoaineilla olisi koko planeetalle. Verrattaessa hamppua muihin biopolttoaineiden raaka-aineisiin on kuitenkin nähtävissä joitakin etuja.

Hampusta voidaan valmistaa sekä biodieseliä että etanolia

Biopolttoaineita on kahta tyyppiä: biodieselja etanoli. Etanolia valmistetaan jyvistä (maissi, ohra, vehnä jne.) tai sokeriruo’osta, mutta sitä voidaan valmistaa myös useimpien kasvien syötäväksi kelpaamattomista osista. Sitä käytetään usein biopolttoaineena, mutta yleensä se sekoitetaan bensiiniin.

Bensiinikäyttöön suunnitellut autot sietävät vain 10 prosentin etanolilisäystä bensiiniin; joustavan polttoaineen autoissa voidaan käyttää jopa 80 prosentin etanoliseosta. Brasiliassa, jossa viljellään valtavia määriä sokeriruokoa biopolttoaineen tuotantoa varten, jotkut autot voivat kulkea 100-prosenttisella etanolilla.

Biodieseliä valmistetaan jalostamalla kasveista tai eläimistä saatavia öljyjä ja rasvoja, tavallisimmin kasviöljyä, ja siihen tarvitaan metanolia.Tavallista dieseliä sekoitetaan usein biodieselin kanssa 4:1-suhteessa, mutta sekoitussuhde vaihtelee 2 %:sta 100 %:iin biologista dieseliä. Biodieselin käytännöllinen etu on se, että sillä voi ajaa millä tahansa dieselautolla.

Jos hamppua viljeltäisiin biopolttoaineen raaka-aineena, sillä voitaisiin tuottaa molempia biopolttoaineita. Hampunsiemen sisältää 30-35 painoprosenttia öljyä, joten sen polttoainesato on noin 780 litraa hehtaarilta (207 gallonaa hehtaarilta). Se on huomattavasti pienempi kuin palmuöljyn ja kookospähkinän, mutta yli kaksi kertaa suurempi kuin rypsiöljyn, maapähkinän ja auringonkukan ja neljä kertaa suurempi kuin soijapavun. Loput kasvista voidaan valmistaa etanoliksi käymällä alhaisessa happipitoisuudessa.

Biopolttoaineiden tuotannon luonnolliset seuraukset

Yleisimmät biopolttoaineiden raaka-aineet ovat soija ja maissi (Yhdysvallat), sokeriruoko ja sokerijuurikas (Etelä-Amerikka), palmuöljy (Kaakkois- ja Itä-Aasia) ja rypsi (Eurooppa). Kaikki nämä vaativat kukoistukseensa huomattavia määriä hedelmällistä maata.

Suuret sademetsäalueet on tuhottu öljypalmuille tilan luomiseksi, ja metsäkato on hälyttävää ja ennennäkemättömän laajamittaista kaikilla näillä alueilla. Tämä on tuhonnut monien lajien elinympäristön, joista monet (kuten oranki) ovat jo nyt uhanalaisia.

Näitä raaka-aineita kasvatetaan myös peltoaloilla, joita käytetään tavallisesti ihmisravinnoksi tarkoitettujen viljelykasvien viljelyyn, mikä nostaa näiden kasvien hintoja ja vie ne köyhien ulottumattomiin. Lisäksi tapahtuu niin sanottua toissijaista metsäkatoa, kun tarvitaan lisää maata ruokakasvien viljelyyn.

Maailman eri hallitusten asettamat biopolttoainetavoitteet saattavat aiheuttaa enemmän haittaa kuin hyötyä sekä ilmastonmuutoksen että elintarvikehuollon kannalta. Näistä ongelmista kärsivät eniten kehitysmaat eivätkä niinkään vauraat maat.

Mitä etuja hampulla on biopolttoaineiden raaka-aineena?

Hampun etuna on se, että se voi kasvaa heikosti hedelmällisessä maaperässä, ja monet kehuvat sen kykyä kasvaa niin sanotulla ”marginaalimaalla”. ”Marginaalimaa” on pohjimmiltaan taloudellinen termi, joka tarkoittaa maata, jonka viljely maksaa enemmän kuin siitä voidaan saada voittoa. Tämä voi tarkoittaa maata, jonka maaperän laatu on huono, joka on saastunut aiemmasta teollisesta toiminnasta tai jolla on erityisen vaikeita maasto-olosuhteita viljelyn kannalta, kuten jyrkkiä vuorenrinteitä.

Todellisuudessa se tuottaa kuitenkin eniten siemeniä, kun sitä viljellään hedelmällisellä maalla optimaalisissa olosuhteissa. Jos sen käyttö biopolttoaineiden raaka-aineena yleistyy, on hyvin todennäköistä, että hamppuun käytettäisiin peltoalaa samaan tapaan kuin nykyisin kilpaileviin raaka-aineisiin, millä olisi sama kielteinen vaikutus elintarvikkeiden hintoihin.

Marginaalimaiden muut ongelmat ovat seuraavat: ensinnäkin ne tukevat usein lajeja ja prosesseja, jotka ovat arvokas osa ekosysteemiä. Toiseksi se on luonteeltaan yleensä paikoissa, joita on epäkäytännöllistä viljellä, kuten vuorten rinteillä.

Kysymystä siitä, miten hamppu korjataan vaikeapääsyisissä paikoissa ja miten se kuljetetaan biopolttoaineen jalostuslaitokseen, ei voida sivuuttaa. Koska molemmat toiminnot tuottavat hiilidioksidia polttamalla fossiilisia polttoaineita, tämä on otettava huomioon sen tehokkuudessa hiilineutraalina viljelykasvina. Tämä koskee kaikkia biopolttoaineiden raaka-ainekasveja kaikilla alueilla, ei ainoastaan marginaalimaalla viljeltävää hamppua. Kyntöön, kylvöön, sadonkorjuuseen, kuljetukseen ja jalostukseen liittyvät hiilikustannukset ovat korkeammat kuin fossiilisten polttoaineiden tuotantokustannukset.

Vaikka tämä tarkoittaa sitä, että siirtyminen hamppupolttoaineeseen kaikissa moottoriajoneuvoissa ei ratkaise energiakriisiä eikä pysäytä ilmastonmuutosta, voisi olla pienimuotoisempi, mutta silti hyödyllinen sovellus. Jos maatilat pystyvät kasvattamaan ja jalostamaan hamppua paikan päällä maatilojen ajoneuvojen ja koneiden biopolttoaineiden valmistamiseksi, ne voivat ehkä luoda itsekantavan ja vähän hiilidioksidipäästöjä aiheuttavan ”kierron”. Tämä voi pienessä mittakaavassa auttaa lopettamaan riippuvuuden fossiilisista polttoaineista. Hamppua voitaisiin käyttää vuoroviljelykasvina nykyisessä ruokakasvien viljelyssä, mikä vähentäisi vaikutusta sekä elintarvikkeiden hintoihin että fossiilisten polttoaineiden käyttöön.

Hamppua viljellään tällä hetkellä hyvin kapeilla markkinoilla, joten siitä ei ole samanlaista riippuvuutta kuin esimerkiksi maissista. Tämä tekee siitä kuitenkin tällä hetkellä kustannustehottoman suuren mittakaavan biopolttoainetuotannon kannalta.

Hampun viljelyyn tarvitaan vain vähän lannoitteita ja vettä

Toinen osa-alue, joka vaatii tarkastelua biopolttoaineita tarkasteltaessa, on niiden viljelyyn tarvittavat lannoitteet. Nämä lannoitteet ovat pohjimmiltaan öljystä ja kaasusta – kyllä, fossiilisista polttoaineista – peräisin olevia nitraatteja, joiden avulla tuotetaan energiaintensiivisellä Haber-Bosch-prosessilla ammoniakkia, jota puolestaan käytetään kaikkien muiden typpilannoitteiden raaka-aineena.

Kun lannoitteet on kerran tuotu maahan, ne eivät vain istu maaperässä. Ne joko huuhtoutuvat vesistöihin, joissa ne häiritsevät ekosysteemiä, tappavat kaloja ja saastuttavat juomavesivarastoja, tai kulkeutuvat ilmakehään, jolloin niistä muodostuu dityppioksidia. Dityppioksidi on hiilidioksidia pahempi kasvihuonekaasu. Ne kulkeutuvat myös ilmakehään ja muuttuvat typen oksideiksi NO ja NO₂, jotka edistävät alailmakehän otsonin muodostumista (toinen terveysriski).

Hamppu vaatii maaperän hedelmällisyyttä, joka vastaa suunnilleen maissin hedelmällisyyttä kasvaakseen hyvin. Kuitenkin noin 70 prosenttia sen ravinnetarpeesta palautuu maaperään kasvukauden aikana ja sen jälkeen. Lisäksi pieni määrä ravinteita tuottaa suuren sadon. Tämä vähentää huomattavasti sen tarvitsemien lannoitteiden määrää pitkällä aikavälillä. Tämä on selvä etu kaikkiin muihin biopolttoaineiden raaka-aineisiin nähden.

Samaa voidaan sanoa sen vesitarpeesta. Yksi biopolttoaineiden suurimmista ongelmista on se, että niiden tuotantoon tarvitaan enemmän vettä kuin fossiilisten polttoaineiden tuotantoon, noin kaksi kertaa – 48 kertaa enemmän. Hamppu tarvitsee sadon tuottamiseen noin 30-40 cm vettä kasvukautta tai vastaavaa sademäärää kohti, kun taas maissi tarvitsee noin 56 cm vettä.

Koko kasvi voidaan käyttää

Hampun suurimpia etuja biopolttoaineena on ehkä se, että kaikki kasvin osat voidaan käyttää. Kun siemenistä on puristettu öljyä, jäljelle jäävät kuoret ja siementen ainesosat voidaan puristaa ”kakuiksi”, joista saadaan ravitsevaa eläinrehua. Sadonkorjuussa syntyvät tähteet ja kasvun aikana putoavat lehdet palaavat juurien mukana maaperään, joka täydentyy seuraavaa satoa varten. Runkokuidut ja harsot käytetään muun muassa kuituna, paperina ja rakennusmateriaaleina.

Biopolttoainetutkimuksen kehitys ja sen soveltaminen hamppuun

Pyrolyysiprosessi on verrattain uusi hampun biopolttoainekäytön kannalta. Pyrolyysissä kuituselluloosapitoinen kasviaines (teknisesti lignoselluloosapitoinen biomassa) altistetaan voimakkaalle lämmölle polttoöljyjen saamiseksi. Prosessi on erittäin taloudellisesti toteuttamiskelpoinen, koska prosessissa voidaan käyttää periaatteessa jätebiomassaa. Tekniikkaa voidaan soveltaa hamppuun ja jopa siihen valtavaan määrään biomassaa, jota hampun ja marihuanan maailmanlaajuinen viljely jo tuottaa.

Tämä kehitys liittyy tapoihin, joilla koko kasvi voidaan käyttää, jopa yksinkertaisesti koko kannabisteollisuuden tuottamaa jätettä. Esimerkiksi pelkästään Washingtonissa tuotettiin 1,7 miljoonaa kiloa kannabiskasvijätettä kolmen ensimmäisen vuoden aikana laillistamisen jälkeen (2014).

Sen jälkeen monet Euroopan maat ovat laillistaneet hampun viljelyn, samoin Yhdysvallat, joten jätteen määrän odotetaan vain kasvavan. Kaliforniassa kannabisjäteongelma on ollut ajankohtainen jo pitkään. Pyrolyysi tarjoaa mahdollisen väylän, jonka kautta kannabis- ja hamppujätettä voidaan hyödyntää ja käyttää biopolttoaineen valmistukseen ilman, että jo ennestään vaativaa kysymystä siitä, missä sitä viljellään, joudutaan kohtaamaan.

On vielä esteitä sen selvittämisessä, onko hamppu paras biopolttoaine vai ei. Tällä hetkellä suurin este hampun käytölle biopolttoaineena on se, että sitä viljellään niin vähän. Lainsäädäntöä on höllennetty parin viime vuoden aikana erityisesti Yhdysvalloissa, jossa hampun viljely on laillistettu.

Mutta suurin osa Euroopassa, Kiinassa ja Yhdysvalloissa viljellystä hampusta käytetään elintarvikkeiden, CBD-tuotteiden, kosmetiikan ja tutkimuksen tuotantoon. Osaa siitä käytetään kehrättyjen erikoistuotteiden, kuten hamppupaperin ja hamppuköyden, valmistukseen.

Monet hampun edut biopolttoaineena jäävät teoreettisiksi, koska hamppua on käytetty niin vähän biopolttoaineeksi kaupallisessa mittakaavassa. Toivotaan hartaasti, että näin ei jatkuisi vielä pitkään aikaan.