Ilmasta typpeä - typpilannoituksella kattavat vaikutukset
Eläinten ja kasvien kasvulle välttämätön valkuainen sisältää 16 prosenttia typpeä. Sen kiertoa ylläpitää kasvien maasta juurillaan ottama typpi, joka siirtyy kasveista edelleen eläinkunnan käyttöön ja palautuu kasvi- ja eläinkunnan jätteiden mukana maahan tai haihtuu osittain ilmaan.
Viljelykasveille käyttökelpoisen typen määrää ylläpidetään lannoituksella. Typpilannoitteiden teollinen valmistus alkoi, kun Fritz Haber vuonna 1908 kehitti menetelmän, jolla voitiin tuottaa ammoniakkia ilmakehän typestä. Karl Bosch jatkoi kehitystyötä niin, että ensimmäinen ammoniakkia valmistanut tehdas aloitti toimintansa vuonna 1913.
Ammoniakkia käytettiin aluksi räjähdysaineiden valmistukseen. Typpilannoitteiden käyttö lisääntyi merkittävästi vasta 1950-luvulta lähtien, kun niiden hinta laski. Typpilannoitus lisääntyi varsin nopeasti seuraavien vuosikymmenten aikana niin, että typpilannoitteita käytettiin 1980-luvun loppupuolella yli 100-kertainen määrä 1950-luvun levitysmäärään verrattuna.
Haber-Bosch-menetelmän vaikuttavuus ulottuu nykyisin kaikkialle. Noin 80 prosenttia ihmiskunnan kudoksissa olevasta typestä on peräisin sen sitomasta ammoniakista ja typpilannoitus tuottaa 30-50 prosenttia maailman sadosta. Typen käyttö yhdessä fosforilannoituksen, keinokastelun ja kasvinjalostuksen kanssa on mahdollistanut riittävän ruuantuotannon nopeasti lisääntyneelle maailman väestölle.
Typpilannoitusta rajoittavat ympäristöhaitat
Typpilannoituksen lisääntyessä yhä enemmän lannoitetypestä jää sitoutumatta satoon. Maailmanlaajuisesti arvioidaan, että levitetystä typestä korjataan sadon mukana noin puolet, Suomessa ehkä noin 40 prosenttia. Typpilannoituksella olisi edelleen saatavissa hyvä satovaste kehitysmaissa, mutta paikallisilla viljelijöillä on harvoin varaa lisätä lannoitusta.
Typpihävikeillä on moninaiset ympäristövaikutukset. Erityisesti kotieläinten lannasta ammoniakkina haihtuva typpi aiheuttaa maaperän happamoitumista, ympäristön rehevöitymistä ja luonnon monimuotoisuuden yksipuolistumista. Lannasta ja typpilannoitteista haihtuva typpioksiduuli on puolestaan voimakas kasvihuonekaasu.
Pelloilta valunnan ja huuhtouman mukana vesiin kulkeutuva nitraatti aiheuttaa yhdessä fosforin kanssa pintavesien rehevöitymistä ja pohjavesiin päätyessään niiden pilaantumista. Suomessa kuormitus kohdistuu voimakkaimpana pintavesiin.
Typpilannoitteiden vuotuinen levitysmäärä on maassamme tilastojen mukaan noin 70 kiloa hehtaarille. Kotieläinten ruokintaan käytettyjen rehujen typestä 70-85 prosenttia erittyy lantaan ja virtsaan niin, että lannassa vuosittain levitettävä typpimäärä on laskennallisesti noin 50 kiloa hehtaaria kohti. Siitä on satovaikutukseltaan väkilantatyppeen rinnastettavissa kuitenkin vain noin puolet.
On syytä pitää mielessä, että lannassa ja muissakin kierrätyslannoitteissa oleva typpi on usein peräisin typpilannoitteesta.
Hinta sidoksissa fossiiliseen energiaan
Typpilannoitteiden nopeasti kohonnut hinta rajoittaa niiden käyttöä. Epävarmuutta nykyisessä maailmanpoliittisessa tilanteessa lisää se, että noin 80 prosenttia lannoiteteollisuuden käyttämästä ammoniakista oli aiemmin peräisin Venäjältä samoin kuin prosessissa käytettävä maakaasu.
Typpilannoitteiden valmistus kuluttaa 1-2 prosenttia maailman energiantuotannosta. Energian runsasta kulutusta kuvaa käytännössä se, että säilörehunurmelle kesän aikana tyypillisesti levitetyn typpimäärän (250 kiloa/hehtaari) valmistuksen energiakulutus vastaa runsaan 200 polttoöljylitran energiasisältöä. Vertailun vuoksi todettakoon, että rehunkorjuu kuljetuksineen kuluttaa polttoöljyä 20-40 litraa hehtaaria kohti.
Kestävämpää ammoniakin synteesiä
Ammoniakin teollista tuotantoa pyritään kehittämään. Tavoitteena on fossiilisen energian korvaaminen vesi-, tuuli- tai aurinkovoimalla. Pyrkimyksenä on myös, että maakaasusta peräisin oleva ja typpeen liitettävä vety saataisiin jatkossa irrotettua vedestä.
Se, mitä teollisuudessa vasta tavoitellaan, on luonnossa jo valmiina ja käytettävissä. Biologisessa typensidonnassa tietyt bakteerit kykenevät tuottamaan ammoniakin aurinkovoimalla ilmakehän typestä ja maavedestä. Bakteerit saavat energian isäntäkasvinsa yhteyttämästä sokerista ja luovuttavat korvaukseksi itseltään ylijäävää ammoniakkia isäntäkasville.
Palkokasveilla voidaan korvata osa lannoitetypestä
Palkokasvien viljely vähentää typpilannoitustarvetta ja valkuaisväkirehujen tarvetta. Palkokasvien viljelyllä ei voida kuitenkaan korvata kokonaan typpilannoitusta. Niiden sitoma typpimäärä on viime vuosina ollut maassamme lopultakin ainoastaan muutamia prosentteja lannoitetypen levitysmäärästä.
Typpilannoitteiden hinnannousu varmaan lisää palkokasvien viljelyä, mutta palkokasvien viljelyä rajoittaa jatkossakin se, että ne eivät sovellu kaikkien peltojen viljelykasveiksi ja niiden viljelyssä joudutaan lisäksi tyytymään pienempään ja riskialttiimpaan satoon. Palkokasvien viljely parantaa kuitenkin viljelymaan kasvukuntoa ja kasvattaa ruokaturvaa. Palkokasvien viljelyvarmuutta voi lisätä helpoimmin seosviljelyllä muiden viljelykasvien kanssa.
Kirjoittaja:
Erkki Joki-Tokola
erityisasiantuntija
Luonnonvarakeskus (Luke)
