ELINKAARIARVIOINNIN MENETELMÄKUVAUS JA KEHITTÄMISHAVAINNOT

Transkriptio

1 Tutkimuskokonaisuus ELINKAARIARVIOINNIN MENETELMÄKUVAUS JA KEHITTÄMISHAVAINNOT Projektiryhmä menetelmä kehitettiin Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa projektin yhteydessä, projektipäällikkönä Vesa Imponen ja tutkijana Jouko Örn Rahoittajat A. Ahlström Osakeyhtiö, Koskitukki Oy, Kuhmo Oy, Metsähallitus, Metsäliitto Osuuskunta, Metsäteollisuus ry, Pölkky Oy, Stora Enso Oyj, UPM-Kymmene Oyj, Vapo Timber Oy ja Visuvesi Oy WoodWisdom ja FIBRE -tutkimusohjelmat Kumppanit KCL, Joensuun yliopisto ja Metsätalouden kehittämiskeskus Tapio Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 1

2 Projektin tavoite ja tehdyt raportit Tutkimuskokonaisuus Tavoite Teollisuuden ja metsätalouden elinkaariarviointi-sovellusten kehittäminen modulaariseksi ohjelmistokokonaisuudeksi Alueellisen ja metsikkökohtaisen tarkastelutavan demonstrointi Raportit Kaila, S Can LCA be a tool for developing sustainable forest management? In: HelSIE, Helsinki Symposium on Industrial Ecology and Material Flows. August 30th - September 3rd Conference Proceedings. University of Jyväskylä. ISBN X. Kaila, S., Imponen, V. & Pitkänen, S Integrating forestry into the life cycle assessment (LCA) of forest products. Metsäteho report 116, Kaila, S Metsätalouden integrointi metsäteollisuuden tuotteiden elinkaariarviointiin. Metsätehon raportti 117, Lyhennelmä raportista 116 Integrating forestry into the life cycle assessment (LCA) of forest products. Imponen, V., Alden, S., Kaila, S., Kellomäki, S, Korpilahti. A., Pennanen, O., Pitkänen, S., Wessman, H., Örn, J., Puuraaka-aineen tuotanto elinkaarilaskennassa. Metsätehon raportti 119, Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 2

3 Tutkimuskokonaisuus PUUHUOLLON YMPÄRISTÖJOHTAMISEN VÄLINEET -tutkimuskokonaisuus Osallistujat Projektit Tutkijakuukaudet Toimeksiantajat: metsäteollisuus ja Metsähallitus Monimuotoisuuden mittausosa 9 Ympäristöjärjestelmäosa 12 Elinkaarilaskentaosa 18 Metsikön kehitys ja sen energia-, hiili- 73 ja ravinnetaseet Yksityismetsätalous elinkaarilaskennassa 9 Rahoittajat Wood Wisdom FIBRE-ohjelmissa: Tekes, Metsäteollisuus ry ja MTK Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 3

4 Tutkimuskokonaisuus Johtoryhmä / ohjausryhmä Päivi Salpakivi-Salomaa (pj.) UPM-Kymmene Metsä Jarkko Hukkanen UPM-Kymmene Painopaperit Veli-Matti Rytkönen Stora Enso Metsä Janne Soimasuo Metsäliitto-Yhtymä, Metsämannut Oy Kimmo Lahti-Nuuttila Metsäliitto-Yhtymä, M-real Oyj Juhani Karjalainen Metsähallitus Suvi Raivio Metsäteollisuus ry Petri Heino Metsäteollisuus ry Christine Hagström-Näsi Tekes Juha Hakkarainen MTK Leena Paavilainen Wood Wisdom -tutkimusohjelma Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 4

5 Tutkimuskokonaisuus Elinkaariarvioinnin kehittämisen tarve puuraaka-aineen tuotannon kattavia elinkaariarviointeja ei ole ollut ISO : ympäristövaikutuksia tarkastellaan tuotteen koko elinajalta raaka-aineen hankinnasta valmistukseen, käyttöön ja loppusijoitukseen muotoilu jättää ulos raaka-aineen tuottamisen: epätyydyttävää uudistuvaan luonnonvaraan perustuvissa tuotteissa, kun sen hoidolla suuri merkitys! LCAn kehitystyössä tilanne on yritetty ratkaista kehittämällä vaikutusarviointia: maankäyttö erityiseksi vaikutuskategorialuokaksi tuloksena on metsänhoidon ja sen vaikutusten tarkastelun keskiarvoistuminen ja kokonaisuuden epämääräisyys Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 5

6 Tutkimuskokonaisuus Mitä LCA:sta voitaisiin periaatteessa saada? Työkalupakki, jolla tarkastellaan metsäteollisuuden koko tuotantoketjun aine- ja energiavirtoja kestävyyttä biodiversiteettivaikutuksia alkuvaihe mukaan lukien. Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 6

7 Projektitulos Metsätalouden elinkaarilaskennan kehittäminen - tulokset Sovellus puuntuotannon ja hankinnan konetöiden päästöjen laskentaan Metsätalouden ja teollisuuden LCA sovellusten välisten rajapintojen määrittely ja testaus Menetelmä päästöjen allokointiin tavaralajeille Toimenpideketjujen vaikutukset metsiköiden hiilen ja typen kiertoon Selvitys metsäsuunnittelujärjestelmän hyödyntämisestä alueellisessa ympäristölaskennassa Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 7

8 Arviointimenetelmän periaatekaavio: ainespuu Työlajien kokonaistai pt-lajien työmäärät Puuntuotanto- ja perusparannus Polttoaineen kulutus, l/h ja tuottavuustekijät, käyttäjä/oletus P-aineen kulutuksen laskenta, l/m3, l/ha, l/km Kalustotiedot, käyttäjä, M-tehon kalustoselvitys/ VTT Tyko 99: teho, ikä Projektitulos Päästökertoimet: g/p-ainekg, g/kwh (VTT Tyko 99, KCL EcoData) Puunkorjuu Kaukokuljetus P-aineen kulutuksen laskenta, l/m3km, KWh/m3km P-ainekulutus: toiminnoittain, työlajeittain, pt-lajeittain, 1000 l, l/m3 ja l/m3km Kaukokuljetus ja yhteensä käyttöpaikalle Päästöt: toiminnoittain, työlajeittain, pt-lajeittain, tonnia, kg/m3 ja g/m3km Kaukokuljetus ja yhteensä käyttöpaikalle Kokonais- tai puutavaralajimäärät ja matkat kuljetustavoittain Polttoaineen kulutus, käyttäjän arvot/oletus Metsävaihe Metsävaihe Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 8

9 Projektitulos Arviointimenetelmän periaatekaavio: energiapuu Työlajien työmäärät Energiapuun keruu Polttoaineen ja sähkönkulutus, l/h ja kwh, tuottavuustekijät, käyttäjä/oletus P-aineen kulutuksen laskenta, l/m3, kwh/m3 Kalustotiedot, käyttäjä, M-tehon kalustoselvitys/ VTT Tyko 99: teho, ikä Päästökertoimet: g/p-ainekg, g/kwh (VTT Tyko 99, KCL EcoData) Haketus P-ainekulutus: toiminnoittain, työlajeittain, pt-lajeittain, 1000 l, l/m3 Päästöt: toiminnoittain, työlajeittain, pt-lajeittain, tonnia, g/m3 Hakkeen ja hakkuutähdeiden kaukokuljetus P-aineen kulutuksen laskenta, l/m3 Polttoaineen ja energian kulutus Päästöt ilmaan Kuljetusmäärät ja matkat Polttoaineen kulutus, käyttäjän arvot/oletus Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro 105 9

10 Projektitulos Arvioinnin syöttötiedot Toimintojen työsuoritteet, tuottavuuteen vaikuttavat olosuhteet, työmenetelmät ja kaluston moottorityyppi-, teho- ja ikäjakautumat. Työmäärä- ja olosuhdetietojen oletusarvot ja -jakautumat saadaan Metsätehon metsänhoitotöiden tilastosta sekä korjuu- ja kaukokuljetustilastosta. Tietolähteenä käytetään myös Metlan markkinahakkuu- ja metsänhoitotilastoja. Kalustotiedot saadaan Metsätehon kalustotiedustelun perusteella. Edellä olevat tiedot voi antaa myös arvioinnin tekijä kokonaan tai osittain. Puuttuvat tiedot korvataan em. oletusarvoilla. Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

11 Projektitulos Arvioitavat työlajit Puuntuotanto- ja perusparannustyöt: yritysten omien metsien töiden lisäksi voidaan arvioida hankintamäärän suhteessa yksityismetsien maanmuokkaus- ja taimikonhoitotyöt, taimikuljetukset, lannoitteiden levitys, ojitus sekä metsäteiden rakentaminen ja perusparannus kaluston siirtoineen ja työmatkoineen. Puunkorjuu: hakkuutavoittain ja puutavaralajeittain hakkuu moottorisahalla ja hakkuukoneella, metsäkuljetus, kaluston siirrot ja työmatkat. Kaukokuljetus: autolla tehtaalle, rautatie-, uitto- ja aluskuljetusketjut autokuljetuksineen. Energiapuun hankinta: risun keruu ja käsittely, metsäkuljetus, haketus ja risun tai hakkeen kaukokuljetus kaluston siirtoineen ja työmatkoineen hankinta-ketjuissa: haketus palstalla, haketus välivarastolla, paalaus ja haketus käyttöpaikalla, irtorisun kuljetus käyttöpaikalle ja haketus käyttöpaikalla. Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

12 Projektitulos Arviointiperusteet Poltto- ja käyttöaineiden kulutuksen oletusarvoina käytetään Metsätehon ao. töiden kustannuslaskentamallien arvoja, KCL Ecodatan ja VTT:n Lipaston kulutustietoja. Arvioija voi laatia arvion myös omien kulutuslukujen perusteella. Puuntuotanto- ja puunkorjuukaluston päästökertoimina käytetään Kari S.Mäkelän & al. VTT:n Tyko 1999 Työkoneiden päästöt-raportin mukaisia kertoimia. Kaukokuljetuksen päästöt lasketaan KCL EcoDatan päästökertoimien perusteella. Puutavara-auton päästöt lasketaan Liikenneministeriön ja Metsätehon suorittamien simulointiajojen tulosten perusteella. Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

13 Projektitulos Arvioinnin tulokset Toimintokohtainen energian ja käyttöaineiden kokonais- ja yksikkökulutukset ja päästöt lähinnä ympäristöraportointia varten. Toiminto- ja osatoimintokohtaiset energian ja käyttöaineiden kokonais- ja yksikkökulutukset ja päästöt. Puutavaralajikohtaiset energian ja käyttöaineiden kokonais- ja yksikkökulutukset sekä kokonais- ja yksikköpäästöt. Metsävaiheen toimintojen ja osatoimintojen energian ja käyttöaineiden yksikkökulutukset ja yksikköpäästöt hakkuutapa- ja puutavaralajikohtaisesti. Kaukokuljetusketjujen ja niiden osien energian ja käyttöaineiden yksikkökulutukset ja yksikköpäästöt puutavaralajikohtaisesti. Energiapuun hankintaketjujen energian ja käyttöaineiden kokonais- ja yksikkökulutukset ja päästöt. Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

14 Tutkimuskokonaisuus Systeemin rajausongelmia Puun korjuu ja kuljetus teknisiä prosesseja, osa teollisuuden prosessia selkeä tapahtumien kulku, aikakehikko ~ viikkoja - kuukausia Puuntuottaminen luonnonprosesseja, metsänhoitotoimenpiteiden ohjaamia epävarma tapahtumien kulku, aikakehikko ~ 100 vuotta Puun korjuu ja kuljetus Puuntuottaminen mittaaminen laskennallinen mallinnus määrällinen arviointi laadullinen arviointi Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

15 Tutkimuskokonaisuus Miten puuntuottaminen mallintetaan LCA:ssa Mitä metsässä on tapahtunut aikaisemmin? - korjuukohde, miinus 100 vuotta ei kiinnostava LCAssa - datan saanti ongelma Mitä metsässä tapahtuu nyt? -metsäalue, miinus 1 vuosi ekotaselähtöinen, - tulokset suoraan inventaariodatasta aluemalli Mitä metsässä tapahtuu tulevaisuudessa? - korjuukohde, plus 100 vuotta raaka-ainelähtöinen, -tulokset mallilla inventaariodatan avulla korjuukohdemalli Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

16 Tutkimuskokonaisuus Biodiversiteetti vaikeutena ei ole johdonmukaisesti ennustettavissa ympäristön muutoksista ja reagoi niihin osin viiveellä on tulos ison metsäalueen pitkän aikavälin metsänkuvasta riippuu ilmastosta maan viljavuudesta ekosysteemin sukkessiosta, joka aiheutuu maankäytöstä, mutta myös luonnon häiriöistä ja lajien leviämisestä Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

17 Tutkimuskokonaisuus Yleiset päätelmät LCA-mallia ei saada valmiina muilta sovellusaloilta Puun korjuu ja kuljetus saadaan helposti LCA-kehikkoon Puuntuottaminen saadaan mukaan systeemiä laajentamalla metsätalouden omaa tiedonkeruuta ja mallinnusta käyttäen Biodiversiteettia ei LCA-käyttöön voida määrittää kvantitatiivisena: erityisiä indikaattoreita on kehitettävä Erilaisen spesifisyyden omaavat LCA:t tarvitaan eri tarkoituksiin: kehittäminen, tuoteanalyysit, tuotannonalat ylittävä vertailu - mutta niiden tulee perustua yleiseen tutkimus- ja tietopohjaan Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

18 Tutkimuskokonaisuus Päätelmiä metsätalouden elinkaarilaskennan kehittämisestä Metsätalouden konetyöt olivat kuvattavissa LCA:ssa teollisten tuotantoprosessien tapaan Metsien luonnonprosesseja voidaan tarkastella ympäristölaskennassa kehittyneiden simulointimallien avulla Toimenpideketjujen vaikutukset metsien ainekiertoihin on vaativa, vielä alkuvaiheessa oleva tutkimusalue Metsäsuunnittelujärjestelmät antavat hyvän pohjan metsätalouden ympäristölaskennan kehittämiselle Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

19 Projektitulos Normaalimetsätilassa olevien VT männiköiden puustoon sitoutunut hehtaarikohtainen hiilimäärä kahdessa eri kiertoaika-vaihtoehdossa t/ha v 105v 80v 100v Luontainen Kylvö Istutus Uudistamistapa 80v 100v Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

20 Projektitulos Normaalimetsätilassa olevien VT männiköiden puustoon sitoutunut hehtaarikohtainen typpimäärä kahdessa eri kiertoaikavaihtoehdossa kg/ha v 100v 80v 100v 80v 100v 0 Luontainen Kylvö Istutus Uudistamistapa Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

21 Normaalimetsätilassa olevien VT männiköiden maaperään sitoutunut hehtaarikohtainen hiilimäärä kahdessa eri kiertoaika-vaihtoehdossa Projektitulos t/ha v 100v 80v 100v 80v 100v Luontainen Kylvö Istutus Uudistamistapa Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro

22 Normaalimetsätilassa olevien VT männiköiden maaperään sitoutunut hehtaarikohtainen typpimäärä kahdessa eri kiertoaikavaihtoehdossa Projektitulos kg/ha v 100v 80v 100v 80v 100v 0 Luontainen Kylvö Istutus Uudistamistapa Puuntuotanto- ja hankintavaiheet metsäntuotteiden elinkaarilaskennassa, projekti nro