Ruoanvalmistus puupolttoaineilla voi tuottaa päästöinään jääaktiivisia pienhiukkasia

Tutkimuksessa huomattiin, että puupolttoaineita käyttävien keitinlaitteiden hiukkaspäästöt muodostivat jääkiteitä yleisesti 1–1,5 ⁰C korkeammissa lämpötiloissa kuin mitä puhtaasta vedestä muodostuvan vesipisaran jäätyminen edellyttää. Jääaktiivisuus kuvaa tässä yhteydessä sitä, kuinka paljon korkeammassa lämpötilassa pienhiukkasten päälle tiivistyneet vesipisarat jäätyvät kuin ilman pienhiukkasten myötävaikutusta. Eri tyyppiset pienhiukkaset voivat siten edistää jääpilvien muodostumista ja osaltaan viilentää ilmastoa, koska jääpilvet heijastavat auringonsäteilyä takaisin avaruuteen ennen kuin se pääsee maan pinnalle.

Lisäksi tutkimuksessamme havaittiin, että palamisolosuhteiden pienikin muuttaminen tai muuttuminen voi lisätä hiukkasten jääaktiivisuutta merkittävästi. Tällaisia muutoksia palamisolosuhteisiin voi aiheutua esimerkiksi huonokuntoisen tai puhdistamattoman keitinlaitteen käyttämisestä. Tutkimuksessa havaittiin, että palamisolosuhteiden heikentäminen johti hiukkasten jäätymiseen enimmillään 5,9 ⁰C korkeammassa lämpötilassa kuin puhtaan veden jäätyminen, mikä puolestaan tarkoittaa, että ne edistivät merkittävästi jääkiteiden muodostumista ilmakehälle tyypillisissä olosuhteissa.

Eri kokeissa tuotettujen hiukkaspäästöjen mitattu kemiallinen koostumus tai fysikaaliset ominaisuudet eivät selittäneet tätä merkittävää eroa jääaktiivisuudessa. Hiukkasten jääaktiivisuuden ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien tutkiminen rinnakkain tuotti uutta tieteellistä tietoa fysikaalisesta ilmiöstä (jäänukleaatio), ja tuloksia voidaan käyttää ilmastomallien epätarkkuuden vähentämiseen.

Kehittyvässä maailmassa yleisten keitinlaitteiden ja puupolttoaineiden päästöjen ominaisuuksia mitattiin SUSTAINE-mittauskampanjassa yhteistyössä Itä-Suomen, Uumajan ja Lundin yliopistojen kanssa. Jääaktiivisuusmittaukset suoritettiin SPIN-jääydinlaskurilla, joka simuloi ilmakehässä esiintyviä jäätymisolosuhteita ja mittaa näytehiukkasten jääaktiivisuutta. Hieman alle puolet ihmiskunnasta, noin 2,8 miljardia ihmistä, käyttää puupolttoaineita päivittäiseen ruoanvalmistukseen. Kiinteiden polttoaineiden käyttö ruoanvalmistukseen tuottaa globaalisti merkittävän määrän hiukkaspäästöjä, ja jopa noin neljännes maailman mustan hiilen päästöistä on peräisin keitinlaitteista.

Lisätietoja:

Kimmo Korhonen, Itä-Suomen yliopisto, 045 8814252, kimmo.korhonen@uef.fi

Mika Komppula, Ilmatieteen laitos, 050 5207500, mika.komppula@fmi.fi

Korhonen, K., Kristensen, T. B., Falk, J., Lindgren, R., Andersen, C., Carvalho, R. L., Malmborg, V., Eriksson, A., Boman, C., Pagels, J., Svenningsson, B., Komppula, M., Lehtinen, K. E. J., and Virtanen, A.: Ice-nucleating ability of particulate emissions from solid-biomass-fired cookstoves: an experimental study, Atmos. Chem. Phys., 20, 4951–4968, https://doi.org/10.5194/acp-20-4951-2020, 2020.