Ainevirta-analyysi esimerkki Suomen typpi- ja fosforivirroista

Transkriptio

1 Ainevirta-analyysi esimerkki Suomen typpi- ja fosforivirroista Materiaalivirrat ja ilmastonmuutos Teollisen ekologian seuran seminaari Riina Antikainen, Suomen ympäristökeskus

2 Teoreettinen lähestymismalli I Linear material flows avoin järjestelmä Energy & unlimited resources Ecosystem component Unlimited waste Energy II Quasi-cyclic material flows osittain suljettu järjestelmä Energy & limited resources Ecosystem component Ecosystem component Ecosystem component Limited waste Energy III Cyclic material flows suljettu järjestelmä Energy Ecosystem component Ecosystem component Ecosystem component Energy Based on Graedel 1994

3 Ainevirta-analyysi Substance Flow Analysis (SFA) Materiaalivirta-analyysin alalaji Tutkii aineen tai aineryhmän virtoja ja varantoja tietyssä järjestelmässä kehdosta hautaan tai kierrätykseen Tavoitteena mm. Ongelmavirtojen tunnistaminen Hävikkien ja tehottomuuksien tunnistaminen Seuranta Mahdollisten tulevien muutosten tunnistaminen

4 Tutkimuksen tarkoitus Tuottaa systemaattinen kokonaisanalyysi Suomen N ja P virroista neljässä järjestelmässä Tutkimuskysymykset I Mitkä ovat suurimmat N ja P virrat Suomessa? II Ovatko tutkitut ravinnejärjestelmät avoimia vai suljettuja? III Miten tutkitut järjestelmät voisivat olla tehokkaampia N ja P käytössä ja kierrossa? IV Miten tämän tyyppistä tutkimusta voidaan hyödyntää päätöksenteossa?

5 Tutkitut järjestelmät I. Metsäteollisuus ja puupolttoaineiden käyttö II. Ruoan tuotanto ja kulutus III. Energia IV. Yhdyskuntajätteet Nykytilanne + historia

6 22.3: :2.4 Metsäteollisuus ja puupolttoaineiden käyttö ATMOSPHERE FOREST 6.6: 4.4:0.5 ENERGY PRODUCTION FOREST INDUSTRY IMPORTS* OTHER INDUSTRY SECTORS 5.0: :4.5 3: : :6.3 FRESHWATER SYSTEM 0.2:0.02 WOOD-PRODUCTS Inventories PULP AND PAPER 1.2: :0.3 WASTEWATER TREATMENT 7.5:0.1 DOMESTIC CONSUMPTION 0.7: : : :0.08 LANDFILLS 0.1: : 0.3 EXPORTS* 4.4:2.5 SEA 1.7:0.1 Mean flows of nitrogen and phosphorus in Finland in (1000 t a -1 ). Imports and exports do not include secondary products, e.g. packaging materials. (Antikainen et al. 2004)

7 Metsäteollisuus teollisuus ja puupolttoaineiden käytt yttö Metsäteollisuuden käyttö Päästöt vesiin (metsäteollisuus)

8 Calculated average stocks (1000 t) and flows (1000 t a -1 ) of N in the Finnish agricultural and food system between 1995 and (Antikainen et al. 2005) ATMOSPHERE SOIL PLANT PRODUCTION ANIMAL PRODUCTION 15.2 AGRICULTURAL PRODUCTION SYSTEM FERTILIZER INDUSTRY FOOD AND FODDER PROCESSING INDUSTRY IMPORTS EXPORTS DOMESTIC CONSUMPTION 0.4 FOREST FOOD PRODUCTION SYSTEM SOLID WASTE MANAGEMENT 3.3 WASTEWATER TREATMENT N 1000 t a -1 < >100 WATER SYSTEM

9 t N a t N a Deposition N fixation Manure Fertilization Output Inputs: deposition, biological N fixation, manure, fertilization Outputs: crop and pasture yield Antikainen et al. Water, Air, & Soil Pollution, forthcoming A B C A = Probable inputs outputs B = Probable minimum surplus (= maximum inputs minimum outputs) C = Probable maximum surplus (= minimum inputs maximum outputs) 2000

10 Energiajärjestelm rjestelmä Coal Peat Wood Oil Coal Peat Wood NOx ton N /year ton P / year Nitrogen and phosphorus in fuels and NOx -emissions in Finland, (Saikku et al. 2007)

11 The flows of N in the Finnish municipal waste system as an average of (Sokka et al. 2004) PRODUCTION 0.9 INDUSTRIAL PRODUCTION 1.2 AGRICULTURE 0.9 CONSUMPTION URBAN CONSUMPTION RURAL CONSUMPTION TREATMENT MUNICIPAL SOLID WASTE 0.9 RECYCLING BIOLOGICAL TRATMENT 0.4 INCINERATION MUNICIPAL WASTE WATER TREATMENT LANDFILLING N 1000 t a -1 < > ENVIRONMENT ATMOSPHERE MARINE WATERS 16.3 FRESH WATERS

12 N and P in wastewaters (households households)

13 Tuloksia ja johtopäätelmiä I Mitkä ovat suurimmat N ja P virrat Suomessa? N: Ruoantuotanto ja kulutus, energia P: Ruoantuotanto ja kulutus, myös energia ja metsäteollisuus Ihmisen aiheuttamat virrat moninkertaistuneet viimeisten 100 vuoden aikana II Ovatko tutkitut ravinnejärjestelmät avoimia vai suljettuja? Kaikki tutkitut järjestelmät avoimia, vaikkakin tiettyjä piirteitä sulkeutumisesta III Miten tutkitut järjestelmät voisivat olla tehokkaampia N ja P käytössä ja kierrossa? 1. Ravinteiden kokonaiskäytön vähentäminen ( sisäänotto seis ) 2. Hävikkien pienentäminen ( matkan varrella hanat kiinni ) 3. Kierrätyksen tehostaminen ( takaisin alkuun )

14 Tuloksia ja johtopäätelmiä, jatkuu IV Miten tämän tyyppistä tutkimusta voidaan hyödyntää päätöksenteossa? Tieto, kokonaiskuva Suhteuttaminen Monitorointi, seuranta Suuntaviivat Lisäksi! Rajaukset Epävarmuudet Todelliset vaikutukset ympäristössä

15 Kuvaaja: Jouko Lehmuskallio Antikainen, R Substance Flow Analysis in Finland Four Case Studies on N and P Flows. Väitöskirja. Helsingin yliopisto, Biotieteellinen tiedekunta, Bio- ja ympäristötieteiden laitos. Antikainen, R., Haapanen, R., Lemola, R., Nousiainen, J.I., Rekolainen, S. Nitrogen and phosphorus flows in the Finnish agricultural and forest sector in Water, Air and Soil Pollution, painossa.