Laura Sokka: ”Näin syntyi IPCC:n ilmastoraportti”

Jaamme VTT:n blogissa aiemmin tällä viikolla julkaistun, VTT:n erikoistutkija Laura Sokan blogikirjoituksen ”Näin syntyi IPCC:n ilmastoraportti” myös kaikille Ilmastotiedon lukijoille.

Näin syntyi IPCC:n ilmastoraportti

Hallitustenvälisen ilmastopaneelin IPCC:n uusimman eli viidennen arviointiraportin kolmas, ilmastonmuutoksen hillintää käsittelevä osaraportti julkaistiin eilen sunnuntaina Berliinissä. Minulla on ollut viimeisen kahden vuoden aikana erittäin mielenkiintoinen tehtävä osallistua raportin kirjoittamiseen avustavana kirjoittajana (contributing author) sekä niin sanottuna tieteellisenä avustajana.

IPCC:n arviointiraportit ovat prosessina ainutlaatuisia. Raporttien kirjoittajien lisäksi työhön osallistuu satoja muita asiantuntijoita ja päätöksentekijöitä kommentoijina.

Vaikka työ on vaativaa ja perustuu vapaaehtoisuuteen, paikka johtavana kirjoittajana on erittäin tavoiteltu. Raportit muodostavat tärkeän hakuteoksen ja viitelähteen ilmastonmuutoksesta. Niiden merkitys YK:n ilmastoneuvotteluiden tieteellisenä pohjana on tärkeä.

Valvottuja öitä

Päätehtäväni on ollut avustaa kuudennen, skenaarioita käsittelevän luvun pääkirjoittajaa (coordinating lead author). Vaikka työ on ollut ajoittain raskasta, on se ollut myös erittäin antoisaa. Ennen kulloisenkin luonnoksen valmistumista työtä on tehty iltoja, viikonloppuja ja jopa öitä.

Raportin valmisteluun osallistuminen näin lähellä pääkirjoittajaa sekä raportin teknistä tukiyksikköä on tarjonnut todellisen näköalapaikan siihen, miten näitä raportteja tehdään.

Työ on myös vakuuttanut minut siitä, että raportteja pyritään todella tekemään niin, että tulokset olisivat puolueettoman ja avoimen prosessin tulosta. Viitatun kirjallisuuden on oltava ennen tiettyä päivää hyväksyttyä (epäselvissä tapauksissa tästä kerätään kirjalliset todisteet julkaisijalta) ja kuhunkin luonnoksista annettuun kommenttiin vastataan kirjallisesti.

Prosessi huipentuu viikon kokoukseen, jossa hallitusten edustajat vääntävät raportin päätöksentekijöille suunnatun tiivistelmän jokaisesta sanasta. Kun prosessi on ohi, varmasti jokainen siihen osallistunut on uupunut, mutta samalla myös ylpeä. Vaikka lopputulos ei ehkä ole täydellinen, on se parasta ja laaja-alaisinta mitä aiheesta julkaistaan.

Päästöt saatava lähes nollaan

Mitä sitten saatiin aikaiseksi? Kolmannen arviointiraportin viesti on selvä – ilman lisäpäästövähennystoimia kasvihuonekaasupäästöt kaksinkertaistuvat vuoteen 2050 mennessä. Skenaariot osoittavat, että ilmaston lämpenemisen rajoittaminen alle kahteen asteeseen vaatii globaalien kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistä lähelle nollatasoa vuoteen 2100 mennessä.

Mitä aiemmin hillintätoimet aloitetaan, sitä todennäköisemmin kahden asteen tavoite saavutetaan.

On selvää, että tavoitteeseen pääseminen tulee olemaan erittäin haastavaa. Päästöjen hillintään ei ole yhtä tietä vaan tehokas päästöjen vähennys vaatii toimia kaikilla sektoreilla. Keskeisiä keinoja ovat siirtyminen vähäpäästöisiin energialähteisiin, kuten uusiutuvaan energiaan ja ydinvoimaan sekä hiilidioksidin talteen ottoon ja varastointiin (CCS).

Energiantuotantoratkaisujen lisäksi tarvitaan energiaa säästäviä innovaatioita sekä elintapojen muutosta kohti pienempää energiankulutusta. Näissä kaikissa teknologian rooli on suuri.

Cleantech on vientituote

Vaikka ilmastonmuutoksesta aiheutuu yhteiskunnallisia kustannuksia, se tarjoaa myös uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Cleantech-sektori on viime vuosina ollut yksi Suomen voimakkaimmin kasvavista aloista. Tiukat päästövähennystoimet tarjoavat paljon liiketoimintamahdollisuuksia ympäristöteknologian alalla. Myös VTT kehittää ilmastopäästöjä hillitseviä teknologioita hyvin laajalla rintamalla.

Ilmastonmuutoksen hillintää ei tule nähdä vain kustannuksena: se voi olla myös suuri mahdollisuus. Merkittävä osa päästöjen vähennystoimista tulee kohdistumaan kehittyviin maihin. Viennin osuus cleantech-alan liikevaihdosta on jo nykyisellään suuri. Lisääntyvät päästövähennystoimet tulevat luomaan entistä suuremmat markkinat Kiinaan ja muihin kehittyviin maihin.

Laura Sokka, erikoistutkija, VTT

Lähde: Perustuu IPCC:n 5. arviointiraportin WG3-osaraportin tietoihin. VTT & ympäristöministeriö

Lisää aiheesta:

IPCC:n englanninkielinen kolmas osaraportti ”Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change” IPCC:n nettiportaalissa.

Ilmastomuutoksen hillintä suomenkielisinä infograafeina.

Pasi Toiviainen haastattelee VTT:n erikoistutkijoita Laura Sokkaa ja Tommi Ekholmia Yle Radio 1:n Tiedeykkönen -ohjelmassa teemasta ”Miten maapallon lämpeneminen saataisiin pysäytettyä alle riskirajana pidetyn kahden asteen?”: Yle areena (20 min)

 

 

Luentovideosarja, osa 3. Ilmastomuutoksen hillintästrategiat – Wicked problem?

Helsingin yliopiston ympäristötutkimuksen ja -opetuksen yksikkö HENVI järjesti syksyllä 2012 avoimen seminaarisarjan Ilmastonmuutoksen säätely – pakotteita vai vapaaehtoisuutta. Seminaarisarjassa luennoivat monet suomalaiset ilmastotieteen, -politiikan, ja -hillinnän tunnetuimpiin lukeutuvat tutkijat ja asiantuntijat.

Olemme tehneet muutamista seminaarisarjan luennoista seminaarikalvoihin ja ääninauhoitteeseen perustuvat luentovideot ja julkaisemme ne yksitellen Ilmastotiedossa lähiviikkojen aikana.  Luentovideosarjasta on julkaistu aiemmin osa 1 ja osa 2. Luennot ovat englanninkielisiä, Ilmastotieto-blogin yleisestä linjasta poiketen.

Tässä kolmannessa HENVI-luentovideossa Helsingin yliopiston ympäristömuutoksen professori Atte Korhola luennoi aiheesta Mitigation strategies of climate change – wicked problem?

Luentovideosarja, osa 2. Mitä Hallitustenvälinen ilmastopaneeli IPCC oikeastaan tekee?

Helsingin yliopiston ympäristötutkimuksen ja -opetuksen yksikkö HENVI järjesti syksyllä 2012 avoimen seminaarisarjan Ilmastonmuutoksen säätely – pakotteita vai vapaaehtoisuutta. Seminaarisarjassa luennoivat monet suomalaiset ilmastotieteen, -politiikan, ja -hillinnän tunnetuimpiin lukeutuvat tutkijat ja asiantuntijat.

Olemme tehneet muutamista seminaarisarjan luennoista seminaarikalvoihin ja ääninauhoitteeseen perustuvat luentovideot ja julkaisemme ne yksitellen Ilmastotiedossa lähiviikkojen aikana.  Luentovideosarjassa on aiemmin julkaistu osa 1. Luennot ovat englanninkielisiä, Ilmastotieto-blogin yleisestä linjasta poiketen.

Tässä toisessa HENVI-luentovideossa Helsingin yliopiston aerosolifysiikan professori Veli-Matti Kerminen luennoi aiheesta IPCC – International Panel for Climate Change – what does it actually do?

Luentovideosarja, osa 1. Ilmasto muuttuu Suomessa, mutta miten?

Helsingin yliopiston ympäristötutkimuksen ja -opetuksen yksikkö HENVI järjesti syksyllä 2012 avoimen seminaarisarjan Ilmastonmuutoksen säätely – pakotteita vai vapaaehtoisuutta. Seminaarisarjassa luennoivat monet suomalaiset ilmastotieteen, -politiikan, ja -hillinnän tunnetuimpiin lukeutuvat tutkijat ja asiantuntijat.

Olemme tehneet muutamista seminaarisarjan luennoista seminaarikalvoihin ja ääninauhoitteeseen perustuvat luentovideot ja julkaisemme ne yksitellen Ilmastotiedossa lähiviikkojen aikana.  Luennot ovat englanninkielisiä, Ilmastotieto-blogin yleisestä linjasta poiketen. Jos kommenttiketjuun tulee paljon pyyntöjä videoiden tekstittämisestä suomeksi, niin teemme niin mahdollisuuksien mukaan.

Ensimmäisenä HENVI-luentovideona on Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen meteorologian lehtori Jouni Räisäsen luento Climate changes in Finland but how?

Mihin tietoon luottaa palmuöljydieseliin liittyen?

Neste Oilin pääosin palmuöljystä valmistama NExBTL-diesel (arkikielessä palmuöljydiesel tai biodiesel) on ollut lähiaikoina näkyvästi esillä mediassa. Kati Juuruksen toimittama ohjelma MOT: Nesteen pulmaöljy esitteli maanantai-iltana 18.10. YLE TV1:ssä palmuöljypohjaiseen biodieseliin liittyviä todennäköisiä ongelmia mm. tutkijahaastatteluihin perustuen (katsottavissa YLE-areenalla). Neste Oil reagoi jo ennen MOT-ohjelman tv-esitystä lehdistötiedotteella, jossa kerrottiin että kyseisen ohjelman väite EU:n kriteereihin nähden riittämättömistä päästövähenemistä on väärä. Yhtiö ei ole antanut uutta lehdistötiedotetta ohjelman televisioesityksen jälkeen. Myös eri ympäristöjärjestöt (Greenpeace ja WWF) ovat olleet aktiivisia palmuöljyyn liittyvässä viestinnässä. Palmuöljyyn liittyy paljon ristiriitaisia viestejä, joten asiaan paneutumattoman on vaikea päättää mihin tietoon voi luottaa. Mikä oikein on todellinen tilanne näiden EU:n kriteerien täyttymisen suhteen? Ja jos nämä kriteerit täyttyvät, niin saavutetaanko Neste Oilin palmuöljypohjaisella biodieselillä kasvihuonekaasupäästövähenemiä myös todellisuudessa? Vai voiko palmuöljyn lisääntyvä käyttö jopa kasvattaa kasvihuonekaasupäästöjä kriteerien täyttymisestä huolimatta? Olen päässyt perehtymään tutkimustöissäni tähän aiheeseen, joten haluan osaltani antaa vastauksen näihin osin avoimeksi jääneisiin kysymyksiin.

Metaanipäästöt palmuöljypuristamoilta ja EU:n kriteerien täyttyminen

Maanantain MOT-ohjelmassa haastateltu EU:n energiakomissaarin tiedottaja Marlene Holzner kertoi seuraavaa:

”Jos haluaa tuottaa biodieseliä palmuöljystä, silloin pitää myös rakentaa puristamo, jossa metaani otetaan talteen. Eli jos dieseliä tuotetaan palmuöljystä jonka metaania ei ole otettu puristamossa talteen, se ei ole meidän standardiemme mukaista.”

Ohjelmassa myös todettiin, että metaania ei oteta tällä hetkellä talteen Neste Oilillekin palmuöljyä toimittavilla Kaakkois-Aasian palmuöljypuristamoilla. Neste Oilin lehdistötiedote vaikuttaa siis olevan ristiriidassa energiakomissaarin tiedottaja Holznerin MOT:lle antaman lausunnon kanssa. Mikä siis on todellinen tilanne näiden EU direktiivin päästövähenemäkriteerien täyttämisen suhteen?

Yllättävää kyllä, molemmat tahot ovat nähdäkseni oikeassa. Neste Oil viittaa lehdistötiedotteessaan siihen, että se aikoo käyttää direktiivin mukaisesti omia elinkaarilaskelmia tuotantoketjun kasvihuonekaasupäästöjen todentamiseksi. Toki näitä laskentamenetelmiä ei ole vielä lyöty lopullisesti lukkoon. MOT-ohjelman mukaan Neste Oilin ympäristöjohtaja Simo Honkanen oli kuitenkin ilmoittanut, ettei elinkaarilaskelmia ole toistaiseksi saatavilla ohjelman käyttöön. Tämä lausunto voi monien silmissä vaikuttaa epäilyttävältä, mutta todellisuudessa se ei sitä ole. Palmuöljypohjaisesta NExBTL-dieselistä on julkisesti saatavilla elinkaariarviointeja ja esimerkiksi tässä julkisessa konferenssiesitelmässä ja -artikkelissamme on perehdytty palmuöljypuristamojen päästötaseisiin. Näiden tietojen perusteella voidaan laskea, että Neste Oil tulisi saavuttamaan 35 % laskennallisen päästövähenemän palmuöljydieselillä. Näin riippumatta siitä, otetaanko metaania talteen palmuöljypuristamojen jätevesialtailta vai ei. Palmuöljypuristamon teknisistä ratkaisuista riippuen saavutetaan laskelmissa n. 32…80 % päästövähenemät. Ja alle 35 % laskennallisiin päästövähenemiin jäädään vain siinä tapauksessa, että metaanipäästöjen lisäksi puristamon öljynpuristusprosessi on huomattavasi tehottomampi kuin se keskimäärin näillä puristamoilla on. Toki plantaaseilla maaperästä vapautuvien päästöjen laskennan vielä toistaiseksi avoimet kysymykset voivat vaikuttaa lopullisiin lukuihin (VTT 2010).

Edellä kuitenkin kirjoitin, että myös Marlene Holznerin lausunto oli täysin oikeassa. Tavallaan. Tämä johtuu siitä, että Marlene Holzner viitannee lausunnossaan EU direktiivissä annettuihin päästöjen oletusarvoihin. Näissä komission antamissa oletusarvoissa tälle kriteerien täyttymisen kannalta merkitykselliselle puristamovaiheelle lasketaan rasitteeksi noin 1,5 kertaa todellisia päästöjä suurempi arvo (tätä on selvitetty yksityiskohtaisesti edellä annetuissa konferenssimateriaaleissa). Näiden oletusarvojen perusteella EU:n 35 % kriteeri ei täyttyisi. Mutta säännöthän ovat sellaiset, että näitä suurempia oletusarvoja ei sovelleta, jos biopolttoaineen toimittaja pystyy toimittamaan varsinaiset elinkaarilaskelmat tuotteelleen. Komissaarin tiedottaja Holzner ei siis ilmeisestikään ole tietoinen siitä, että Neste Oil aikoo toimittaa tällaiset elinkaarilaskelmat laskennan perusteiksi. Palmuöljyä raaka-aineena käyttävä NExBTL-diesel tullee siis täyttämään EU:n asettamat kriteerit ilman metaanin talteenottoakin. Toki edellä mainittu ja toistaiseksi avoin plantaasin maaperästä vapautuvien päästöjen laskentamenetelmä voi vielä muuttaa tilanteen.

Aiheutuuko toiminnasta maankäytön muutoksia ja siten lisäpäästöjä?

Vaikka siis EU:n asettamat laskentakriteerit täyttyvät, niin saavutetaanko Neste Oilin palmuöljypohjaisella biodieselillä päästövähenemiä myös todellisuudessa? VTT:n erikoistutkija Sampo Soimakallio, Lappeenrannan teknillisen yliopiston ympäristöjohtamisen professori Lassi Linnanen ja CIFOR:n tutkimusjohtaja Markku Kanninen kertoivat asiasta MOT-ohjelmassa näin:

Kanninen:
”[Bioenergiakäytön mielekkyys] riippuu niin paljon siitä mikä on ollut sen palmuviljelmän alkuperäinen maankäyttö. Jos se tuotetaan näillä maataloustuotannosta poistuneilla huonotuottoisilla mailla, niin se negatiivinen puoli ei ole mikään suuri. Jos siitä on kaadettu iso täysikäinen sademetsä pois se on ihan selvä että siinä menee 400-500 vuotta ennen kuin siinä saavutetaan se hiilitasapaino.”

”Viime vuosina Indonesiassa on istutettu noin 400-500.000 hehtaaria uutta palmuöljytuotantoa viljelmää niin näistä noin puolet on soilla.”

Linnanen:
”[Epäsuora maankäytön muutos] kannattaisi ottaa mukaan, koska silloin huolimatta siihen aiheeseen liittyvistä monista epävarmuuksista ja sen laskelmien tekemisen vaikeudesta, niin se tuo hyvin tärkeitä näkökulmia päätöksen tekoon mukaan siitä, että mihin, mihin maapallon rajalliset resurssit, biomassaresurssit mukaan lukien, niin riittää”

”Ei palmuöljyn hiilijalanjälki [epäsuorien maankäyttövaikutusten huomioinnilla] parane”

Soimakallio:
”Se suuri ongelma tässä on oikeastaan juuri nämä tällaiset epäsuorat vaikutukset ja tämän hallitsematon kysynnän kasvu.”

”On todennäköistä, että keskimäärin palmuöljyn tuotanto aiheuttaa fossiilisia polttoaineita suuremmat päästöt.”

Näiden kolmen alan asiantuntijan näkemykset perustuvat julkisesti saatavilla olevaan puolueettomaan tutkimustietoon. Neste Oilin palmuöljydieselin elinkaaren välittömät kasvihuonekaasupäästöt ovat siis luokkaa 20-60 g CO2e/MJ, mistä tulee tuo laskennallinen n. 30-80 % päästövähenemä verrattuna perinteiseen dieseliin. Lukuisat vertaisarvioidut tutkimustulokset antavat kuitenkin viitteitä siihen suuntaan, että maankäytöstä aiheutuvat päästöt ovat monta kertaa näitä puristamon metaanipäästöjä suurempia (mm. Fargione ym. 2008, Reijnders & Huijbregts 2006, Upham ym. 2009 ja Wicke ym. 2008). Maankäytön muutoksista aiheutuvien päästöjen suuruus eri lähteiden perusteella on kyllä epävarma (mm. Liska & Perrin 2009), mutta tutkimustulosten perusteella näiden päästöjen taso olisi luokkaa 0-800 g CO2e/MJ. Tämän seurauksena on todennäköistä, että biopolttoaineen tuotanto palmuöljystä aiheuttaakin fossiilisia polttoaineita suuremmat päästöt (mm. UNEP 2009, kuva alla).

EU:n nykyisten laskentasääntöjen täyttäminen ja todelliset ympäristövaikutukset ovat siis kaksi täysin eri asiaa. Nuo EU direktiivin nykyiset laskentasäännöt ovat sellaiset, että palmuöljyä raaka-aineena käyttävä NExBTL-diesel tullee ne täyttämään ilman metaanin talteenottoakin Kaakkois-Aasian palmuöljypuristamoilla – ainakin vuoteen 2017 asti, milloin kriteerit päästövähenemistä tiukkenevat 50 %:iin. EU selvittää parhaillaan, miten myös nuo välillisestä maankäytöstä aiheutuvat päästöt voitaisiin luotettavimmin sisällyttää laskentasääntöihin.

Neste Oil Oyj:n Rotterdamin ja Singaporen NExBTL-dieseljalostamot avataan 2012 mennessä, minkä seurauksena aiheutuu 5 % suuruinen lisätarve tuottaa palmuöljyä maailmanmarkkinoille (Neste Oil 2010). Pelkästään tämän johdosta lisääntyneen palmuöljyn tarpeen tyydyttämiseen tarvitaan noin EDIT 26.10. 5 700-7 000 km2 uusia plantaaseja (* ei 11 – 14 000 km2) eli alue joka vastaa Uudenmaan maakunnan pinta-alaa. Voiko todella olla niin, että tämän suuruisesta lisääntyvästä viljelyalan tarpeesta ei aiheudu välillistä trooppista metsäkatoa? Alueella, jossa jo nyt hakataan arviolta yli 7000 km2 sademetsää vuosittain maa- ja metsätalouden tarpeisiin?

Jos toiminnasta todella aiheutuu metsäkatoa, niin silloin syntyy lisäpäästöjä tästä maankäytön muutoksesta johtuen, yllä viitattujen tutkimustulosten mukaisesti. Tämä ongelma koskettaa yhtälailla kaikkea palmuöljyn käyttöä – ei vain biopolttoaineita. Noin 75 % kaikesta viljellystä palmuöljystä päätyy elintarviketeollisuuden käyttöön (Panapanaan ym 2009 s. 14). Se on tällä hetkellä edullisin kasviöljy ja siten lukuisat kaikkien päivittäin käyttämät kasvirasvapohjaiset tuotteet sisältävät palmuöljyä. Nykyinen julkinen keskustelu ainoastaan biopolttoaineiden yhteydestä trooppiseen metsäkatoon on siis aivan liian kapeakatseista.

Taustatietoja:

(*) Palmuöljyn satoisuus on Malesiassa keskimäärin (EDIT 26.10.) 4,2 t/ha ja Indonesiassa 3,4 t/ha (ei 2,1 ja 1,7 t/ha, kuten aiempi lähde, FFD 2009 väitti). Pinta-ala laskettu 2,4 Mt palmuöljyn tarpeelle. Lähde: FAOSTAT

Forest Footprint Disclosure Annual Review 2009

GLOENER-hanke

FinLCA-hanke ja maankäyttö

EDIT 26.10: Tekstiä korjattu palmuöljyn satoisuuden osalta Forest Footprint Disclosure Annual Review 2009 -raportissa olleen virheen vuoksi.

Suuret odotukset leväenergiaa kohtaan – realismia vai ei?

Maailmalla etsitään tällä hetkellä kuumeisesti ratkaisuja kahteen suureen haasteeseen. Niin uhkaava ilmastonmuutos kuin öljyn odotettavissa oleva hinnannousukin luovat paineita suurten muutosten toteuttamiselle energiantuotannossa. Katseet onkin suunnattu kohti uusiutuvia ja hiilineutraaleja energianlähteitä. Sähkön ja lämmöntuotantoon on jo saatavilla lukuisia vähäpäästöisiä ratkaisuja, mutta myös liikenteeseen kaivattaisiin pikaisesti öljyn korvaajaa.

Liikenteessä on jo otettu käyttöön lukuisia ns. ensimmäisen sukupolven biopolttoaineita, joista tällä hetkellä merkittävimpänä Euroopassa on kasviöljyistä jalostettu biodiesel. EU:n virallisena tavoitteena on nostaa uusiutuvien liikennepolttoaineiden osuus 10 %:iin jo vuoteen 2020 mennessä. Nykyiset ensimmäisen sukupolven liikenteen biopolttoaineet kilpailevat kuitenkin maankäytöstä ruoantuotannon ja luonnonmetsien kanssa. Siksi nykyisten biopolttoaineiden käyttö onkin kytketty moniin ei-toivottuihin seurauksiin, kuten riskiin ruoan hinnannoususta ja trooppisen metsäkadon kiihtymisestä. Aiheutetut haitat voivat osoittautua saavutettuja hyötyjä suuremmiksi. Viitteitä tähän suuntaan on jo julkaistu laajalti vertaisarvioidussa kirjallisuudessa. Siksi tarvitaan pikaisesti toisen sukupolven biopolttoaineita, kuten metsätähteistä, jätteistä tai levästä tuotettuja polttoaineita, jotka eivät kilpaile ruoantuotannon tai luonnonmetsien kanssa tuottoisasta maa-alasta.

Monet odottavatkin levistä (engl. microalgae) pikaista korvaajaa kasviöljyille biodieselin raaka-aineena. Osallistuin viime kesänä Hampurissa järjestettyyn Euroopan suurimpaan bioenergiakonferenssiin, 17th European Biomass Conference and Exhibition Hamburg, ja siellä yksi keskeisistä teemoista oli levät energiantuotannossa. Minkälainen on siis levien energiakäytön lähitulevaisuus konferenssiesitysten perusteella?

Leväenergialla suuri potentiaali

Levät ovat yksi lupaavimmista bioenergian lähteistä. Koska kilpailu maa-alasta tulee jatkossa kiristymään eri käyttötarkoitusten kesken, on tärkeätä että biopolttoaineiden tuotanto vaatii mahdollisimman vähän pinta-alaa. Levillä biomassan tuotto l. saanto on ylivertainen muihin eliöihin verrattuna, 20-100 tonnia biomassaa per hehtaari ja vastaavasti 15 000 – 80 000 litraa öljyä per hehtaari. Öljyn saanto on 3-13 kertaa suurempi kuin palmuöljyllä ja jopa 10-60 kertaa suurempi kuin Euroopassa kasvatettavalla rapsilla.

Edut eivät kuitenkaan jää tähän. Leviä voidaan kasvattaa niin maa-alueilla, jotka eivät ole kelvollisia maanviljelyyn tai otollisia metsän kasvuun, kuin myös teoriassa merivedessäkin. Siten niiden kasvatuksesta ei aiheudu käytännössä lainkaan kilpailua ruoantuotannon kanssa, jollei itse leviä aleta käyttää laajalti ravinnon lähteenä. Luonnostaan korkean proteiinipitoisuutensa puolesta ne voisivat ravinnoksi hyvinkin sopia. Toisin kun perinteiseen maatalouteen, levien tuotantoon ei tarvita lainkaan makeaa vettä eikä torjunta-aineita. Suljetuista levien kasvatusaltaista tai -putkistoista ei myöskään aiheudu rehevöittävien lannoitteiden huuhtoutumia vesistöihin.

Kuva 1. (klikkaa) Bioenergiapotentiaali Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa. Lähde: Skarka J, Karlsruhe Institute

Pienten ympäristövaikutusten lisäksi myös energiantuotannon potentiaali vaikuttaa lupaavalta. Erään arvion mukaan levistä voitaisiin saada Euroopassa ja Pohjois-Afrikassa 350 PJ (10¹⁵ J) energiaa vuosittain, kuva 1. Tämä vastaa Suomen kaiken liikenteen kahden vuoden kulutusta. Potentiaalia rajoittaa se, että levien kasvatukseen tarvitaan teollinen hiilidioksidin lähde, runsaasti auringon valoa sekä riittävän suuri maa-ala teollisen hiilidioksidin lähteen lähellä. Ilman hiilidioksidipitoisuudet ovat liian pieniä levien teolliseen kasvatukseen. Täytyy kuitenkin muistaa, että bioenergiapotentiaalien arviointi on hankalaa ja eri tutkimusten tulokset vaihtelevat suurestikin. Leväenergian tuotanto voidaan myös yhdistää jäteveden käsittelyyn ja teollisten hiilidioksidipäästöjen kierrätykseen, jolloin saavutetaan yhdistettyjä etuja.

Lukuisia teknisiä ja taloudellisia haasteita ratkaisematta

Levien energiapotentiaaleista ja tuotannon positiivisista ympäristövaikutuksista puhuttaessa usein kuitenkin unohtuu toistaiseksi ylitsepääsemättömät tekniset, taloudelliset ja päästöihin liittyvät haasteet.

Teknisiä haasteita on lukuisia. Eräs keskeisimmistä on tunnistaa ja eristää bioöljyn tuotantoon otollisimmat levälajikkeet kymmenien tuhansien tai jopa sadantuhannen eri lajikkeen joukosta ja jalostaa ne esimerkiksi geenitekniikan avulla riittävän tehokkaiksi bioöljyn tuottajiksi. Toinen keskeinen haaste on riittävän edullisten ja valonsaannin kannalta tehokkaiden levien kasvatusjärjestelmien kehittäminen. Tällä hetkellä harkitut vaihtoehdot ovat avoimet kasvatusaltaat ja valoa läpäisevät bioreaktoriputkistot, kuva 2. Riippumatta valitusta kasvatusjärjestelmästä, suurin ratkaisua vailla oleva tekninen haaste liittyy levien keräilyyn. Levät kasvavat suolavedessä, erittäin pienissä pitoisuuksissa. Avoimissa bioreaktoreissa leviä voi maksimissaan kasvaa 0,5 grammaa litrassa vettä ja bioreaktoreissa 3 grammaa litrassa. Jotta leviä voitaisiin hyödyntää energianlähteenä, täytyy ne pystyä ensin erottamaan vedestä. Edullisen ja vähän energiaa kuluttavan erotustekniikan löytäminen on ehkä keskeisin vielä ratkaisematon tekninen haaste.

Kuva 2. Levien kasvatusaltaat ja bioreaktoriputkistot

Jotta bioenergian tuotanto levistä olisi mielekästä, täytyisi niiden tuotannon ja jalostuksen kuluttaa vähemmän energiaa kuin mitä levien tuottamasta bioöljystä on saatavissa. Myös tuotannossa vapautuneiden kasvihuonekaasupäästöjen määrä täytyisi olla pienempi kuin mitä fossiilisen öljyn poltosta aiheutuu, jotta energiantuotanto levien avulla olisi ilmaston kannalta mielekästä. Kumpikaan näistä ehdoista ei tällä hetkellä täyty. Levien tarvitsemien ravinteiden teollinen tuotanto, viljelyvaihe ja erityisesti levien erottaminen kasvuliuoksena toimivasta vedestä vaatii liian paljon energiaa. Huomattavia läpimurtoja tarvitaan etenkin erotustekniikan osalta ennen kuin levientuotannon energia- ja hiilidioksiditase saadaan positiiviseksi ja siten energiakäyttö mielekkääksi. Myös korkea ravinteiden tarve sitoo paljon luonnon resursseja ja viljelmät vaativat paljon pinta-alaa, vaikkei sen tarvitse maa- tai metsätaloudelle arvokasta maa-aluetta ollakaan. Kasvatus meressä ei ole kustannusten puolesta realistinen vaihtoehto ainakaan lähitulevaisuudessa.

Myös levien kasvatuksen korkeat kustannukset täytyisi saada huomattavan paljon pienemmiksi ennen kuin kaupallinen energiantuotanto levistä voi tulla kannattavaksi. Vuonna 2009 leväbiomassan tuotantokustannus oli noin 25-30 €/kg ja edistyneimmillä teknisillä ratkaisuilla voitiin saavuttaa 10 €/kg tuotantokustannus. Jotta leväbiomassa voisi olla kilpailukykyinen bioenergian lähteenä, täytyisi tuotantokustannusten olla alle 0,50 €/kg. Nykyisellä tuotantokustannuksella levästä tehdyn biopolttoaineen hinta olisi 3 €/l dieseliä. Vertailun vuoksi nykyisten fossiilisten liikennepolttoaineiden veroton markkinahinta on luokkaa 0,2-0,4 €/l dieseliä ja 1. sukupolven biodieselin raaka-aineena käytettävän malesialaisen palmuöljyn hinta markkinoilla on yli 0,6 €/l (MPOB 2010).

Levistä ei ole liikenteen polttoaineen raaka-aineeksi vielä tällä vuosikymmenellä?

Konferenssissa esitettyjen julkisten tietojen perusteella voidaan sanoa, että olemme vielä hyvin kaukana kilpailukykyisestä, liikenteen hiilidioksidipäästöjä vähentävästä polttoaineen lähteestä. Valitettavasti. Tarvitsemme vielä lukuisia edistysaskeleita ainakin biotekniikassa ja erotustekniikassa. Lähes ainoa keino saada energiantuotanto levistä lähitulevaisuudessa kaupallisesti kannattavaksi, on se että levistä tuotetaan samalla arvokkaita kemikaaleja esimerkiksi lääke- ja kosmetiikkateollisuudelle. Samalla levien tuotanto täytyisi integroida esimerkiksi jätevesien puhdistukseen tai muuhun palveluun, josta saadaan integroinnin myötä kustannusetuja. Biokaasun tuotanto tai muu kaasutus voi osoittautua tehokkaammaksi leväbioenergian tuotantoketjuksi kuin öljyn tuotanto biodieselin raaka-aineeksi. Nykyisin jalostettujen levälajien proteiinipitoisuus on öljypitoisuutta korkeampi. Siten voi olla että leviä tullaankin käyttämään tulevaisuudessa ennemmin rehun tai ravinnon lähteenä kuin energiantuotannossa.

Toki aina on mahdollista että yksityiset yritykset ovat pidemmällä tuotekehityksessä kuin mitä julkisuudessa on tiedossa. Oma näkemykseni kaiken levistä kuulemani ja lukemani perusteella on kuitenkin se, ettei niistä ole biodieselin raaka-aineeksi ainakaan vielä kuluvalla vuosikymmenellä. Liikenteeseen tarvitaan siis joitakin muita vaihtoehtoja kuin levät ennen vuotta 2020 – nykyisten fossiilisten ja 1. sukupolven uusiutuvien liikennepolttoaineiden tilalle.

Suuret kiitokset Arille ja Eskolle hyvistä tekstiä tarkentaneista kommenteista!

Tämän kirjoituksen lähteinä käytettyjä konferenssipapereita ja -esityksiä ei ole valitettavasti ilmaiseksi saatavilla. Otathan yhteyttä niin voin tarvittaessa lähettää näitä alkuperäisiä konferenssimateriaaleja. Lisää luettavaa aiheesta:

International Workshop on Aquatic Biomass: Sustainable Bioenergy from Algae? Berliini 2.11.2009. Esitykset saatavilla julkisella wiki-sivustolla

Rimppi, Heli. 2009. Kandidaatintyö: Leväbiomassan tuotanto energiatarkoituksiin: teknologian nykytila, haasteet ja mahdollisuudet Suomen olosuhteissa. Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Ympäristötekniikan koulutusohjelma.

Video: Juhani Rinne luennoi aiheesta ”Ristiriitainen ilmastonmuutos”

Meteorologian emeritusprofessori Juhani Rinne on yksi pisimpään ilmastonmuutosta seurannut suomalainen tutkija. Hän on tehnyt pitkän uran meteorologian parissa mm. Ilmatieteen laitoksella ja onkin ollut kehittämässä ensimmäistä suomalaista ilmakehämallia jo 1960-luvulla. Rinne tunnetaan myös siitä, että hän oli ensimmäisenä Suomessa nostamassa ilmastonmuutoksen julkiseen keskusteluun kirjoittaessaan artikkelin ilmaston lämpenemisestä Helsingin Sanomiin vuonna 1976. Hän on yksi keskeisistä ilmastotieteen asiantuntijoista Suomessa.

Nykyisin Juhani Rinne on aktiivinen ilmastonmuutoksesta luennoija. Viimeksi hän luennoi aiheesta ”Ristiriitainen ilmastonmuutos: Erot maallikoiden ja ammattilaisten tavassa hahmottaa ilmastonmuutosta” Kirkkonummella 25.11.2009. Luennolla hän käsitteli ilmastotiedettä, ilmastoennusteita sekä viimeaikoina mediassa esitettyjä moninaisia väitteitä ilmastosta. Ohessa on äänitteestä ja kalvoista koostettu video luennosta, jonka katsomista suosittelemmen kaikille ilmastonmuutoksesta ja sen tieteellisistä perusteista kiinnostuneille. Alla on myös Juhani Rinteen mielenkiintoinen haastattelu!

YouTube videosarja on jaettu kahdeksaan kymmenen minuutin osaan. Ensimmäinen osa:

YouTubessa myös osat (2), (3), (4), (5), (6), (7) ja (8). Koko reilun tunnin mittaisen luennon voi seurata yhdessä osassa täältä.

Pahoittelen videon heikohkoa äänenlaatua, kuulokkeet lienevät paras ratkaisu äänentoistoon.

Saimme videon koostamisen yhteydessä Juhani Rinteeltä myös seuraavan haastattelun.

******

Olet kirjoittanut ilmaston lämpenemisestä ensimmäisen lehtijutun jo vuonna 1976 Helsingin Sanomiin. Milloin sinulle alkoi ensimmäistä kertaa valjeta, että ihminen voi toiminnallaan aiheuttaa ilmaston lämpenemistä?

Rinne: Olen jäljittänyt ilmastonmuutoskeskustelun alkamisen Suomessa vuoteen 1969. Tosin meitä keskustelijoita ei alkuun ollut paria tutkijaa enempää mutta alku se oli sekin.

Milloin Suomessa ja maailmalla tehtiin ensimmäiset mallinnukset ilmaston tulevaan kehitykseen liittyen? Mitkä tekijät saivat sinut tutkijana vakuuttuneeksi ilmastonmuutoksesta?

Rinne: Svante Arrhenius laski jo vuonna 1896 kasvihuonekaasupäästöjen vaikutusta ilmastoon. Arrheniuksen mukaan pohjoisessa lämpiää enemmän kuin tropiikissa, yöt lämpiävät enemmän kuin päivät, talvet enemmän kuin kesät ja mantereet enemmän kuin meret. Hänen tuloksistaan ei ennusteiden pääsisältö ole olennaisesti muuttunut. Tarkemmat laskut jäivät kuitenkin odottamaan ilmakehämalleja. Itse katson, että ensimmäiset ratkaisevat malliaskeleet tehtiin USA:ssa vuonna 1967.

Ilmastoennusteet ovat koko ajan tulleet yksityiskohtaisemmiksi ja niihin liitetään myös virhearviot. Näitä joutui vielä 1970-luvulla itse arvioimaan. Aluksi aiheesta ilmestyi suomeksikin vain tiedeyhteisön sisäisiä artikkeleita. Puntaroituani vastakkain ennusteiden luotettavuutta ja ilmastonmuutoksen seurauksia kirjoitin lopulta v. 1976 Helsingin Sanomiin ilmastonmuutoksesta päättäen tekstini hiilidioksidivaroitukseen. Tilanne oli siis suunnilleen sama kuin on meteorologilla hänen harkitessaan myrskyvaroituksen antamista.

Minulla oli onni päästä 1960-luvulla mukaan siihen vaiheeseen, jossa ilmakehän mallitus tuli Suomeen. Siksi ilmaston mallintaminen on minulle ollut luonnollinen asia. Missään vaiheessa ei ole ollut tarvetta muodostaa mielipidettä ilmaston muutoksesta, koska kyseessä on fysikaalinen laskenta. On vain mallien antama tulos ja sen luotettavuuden arviointi.

Pystytkö arvioimaan miten hyvin nuo varhaiset ennustukset ovat toteutuneet? Ja miten ilmastotutkimus nykyään poikkeaa siitä mitä se oli urasi alkupuolella?

Rinne: Ilmaston laskemisessa ei ole koko aikana tapahtunut mitään periaatteellista muutosta, vain jatkuvaa kehitystä.  Niinpä vuonna 1979 julkaistu ennuste antoi oikean (maailmanlaajuisen) lämpötilan nykyhetkelle. Merkittävänä yksittäisenä askeleena pitäisin ns. vuokorjauksen selvittämistä. Ratkaisun merkittävä sisältö ei mitenkään ole näkynyt ulkopuolisille ja on tieteenkin osalta jo historiaa. Uusia yksittäisiä asioita ilmaantuu. Ehkä noin kymmenkunta vuotta sitten havaittiin, että ennusteiden perusteella Amazonas näyttäisi kuivuvan. Uusia ratkaisemattomia kysymyksiä ilmaantuu. Miksi Pohjoinen Jäämeri sulaa syyskesällä nopeammin kuin on ennustettu?

Mitkä ovat Suomessa tehdyn ilmastotutkimuksen painopisteet ja mikä on kotimaisen tutkimuksen rooli kansainvälisessä ilmastotutkimuksessa?

Rinne: Meteorologia on voimavaroiltaan pieni tiede ja siksi se on käytännössä maailmanlaajuista. Pienet maat eivät muuten olisi voineet edes olla mukana, koska ilmastomallinnus vaatii suuret tietokoneet ja riittävän tutkimusryhmän. Tänä päivänä mahdollisuudet ovat paremmat mutta edelleenkin Suomi on osa kansainvälistä yhteistyötä.

Onko urasi aikana näkemissäsi ilmastoa käsittelevissä tutkimuksissa ilmennyt jotain sellaista, mikä on ilmestyessään saanut sinut epäilemään johtopäätöksiä ihmiskunnan kyvystä aiheuttaa ilmaston lämpenemistä?

Rinne: Ei. Tulokset perustuvat laskentaan, ei johtopäätöksiin.

Entä viimeaikoina?

Rinne: Viime aikojen huomattava kohu on pelkästään ilmastonmuutoksen karnevalisointia negatiivisella tavalla. En tiedä mitään, mihin se olisi tieteen tuloksissa voinut vaikuttaa tai voisi vaikuttaa.

Miten osallistut nyt työurasi jälkeen ilmastotieteen tutkimukseen ja siitä viestintään?

Rinne: Luen aktiivisesti tuoreimpia tieteellisiä artikkeleita ja käyn niitä läpi kollegoiden kanssa. Pidän esityksiä. Kommentoin joillekin kiinnostuneille kysyjille.

******

Juhani Rinteelle suuri kiitos haastattelusta ja yhteistyöstä videon koostamisessa! Lisäksi Kaitsulle suuret kiitokset osallisuudestasi videon koostamisessa ja Arille hyvistä kommenteista.

Ohessa on vielä lisätiedoksi kaksi Juhani Rinteen kirjoitusta tästä 2000-luvulla eriskummallisia piirteitä saaneesta ilmastokeskustelusta:

Kuinka te saatoitte? Tieteessä tapahtuu 4/2007

Miksi julkisuudessa ollaan niin eri mieltä ilmastonmuutoksesta? Tieteessä tapahtuu (2002 tai 2003)