Metsänhoidon strategiat metsien ja puutuotteiden hiilensidonnan sekä substituution edistämiseksi

Transkriptio

1 Metsänhoidon strategiat metsien ja puutuotteiden hiilensidonnan sekä substituution edistämiseksi Kim Pingoud, Johanna Pohjola, Lauri Valsta ja Kalle Karttunen Puu ilmastonmuutoksen hillitsijänä, Ympäristöministeriö

2 Tavoitteet Metsäsektoria voidaan käyttää ilmastonmuutoksen hillinnässä: metsien biomassan lisäys hiilen nieluna kasvavat puutuotevarastot hiilen nieluna energiasubstituutio materiaalisubstituutio Tässä tarkastellaan miten metsänhoidolla voidaan edistää ko. keinojen käyttöä ovatko eri keinot ristiriidassa keskenään vai onko löydettävissä toimintamalleja näiden tavoitteiden yhteensovittamiseksi

3 Hiilinielu vs. substituutiovaikutus Hiilinielu vs. substituutiovaikutus Cumulative C sequestr. [tc ha 1 ] Model results: fuelwood plantation on agricultural land Fossil fuel input is generally a negative value and brings the top line of the pattern down to the ultimate total (thick black line) Schlamadinger (2005) Time [years] Credit for energy substitution Litter Trees Soil

4 Energia ja materiaalisubstituutio Energia ja materiaalisubstituutio Kun kvantifioidaan puulla korvaamisen eli substituution ilmastovaikutuksia, lähtökohtana on verrata saman funktion toteuttavia asioita toisiinsa (esim. hyötyenergia, rakennus, jne.): puupolttoaineen elinkaaren kasvihuonekaasu(khk)päästöjä verrataan sen korvaaman fossiilisen polttoaineen khk päästöihin (huom: bioenergiassakin fossiilisia panoksia) puutalon rakentamisen khk vaikutuksia verrataan esim. betonitaloon jne. (myös betonitalossa käytetään puumateriaaleja); yksittäisiä, saman funktion täyttäviä rakennusosia voidaan verrata toisiinsa

5 Substituutiokerroin S Substituutiokerroin S Fossiilinen hiilipäästö (t C/v) Puunkysyntä (t C/v) C P C + C P + P Substituutiokerroin S = C/ P

6 Tasapainotarkastelu, jossa puuntarjonta ohjaa puunkysyntää: 1. Tukkipuu rakennuspuutuotteiksi + bioenergiaksi 2. Kuitupuu massan ja paperinvalmistukseen tai bioenergiaksi Laskelmat (i) Laskelmat (i) 3. Energiapuu bioenergiaksi Verrataan eri metsänhoitoskenaarioita Normaalimetsä: kussakin skenaariossa puuntuotanto ja hiilivarasto pysyvät ajan suhteen vakiona; vallitsee tasapainotila Puuntarjonta, puutavaralajien suhteet ja puuston hiilivarasto poikkeavat eri skenaarioissa.

7 Laskelmat (ii): Puuntarjontaskenaariot Laskelmat (ii): Puuntarjontaskenaariot Skenaario Metsänhoitotoimet Tapion suositusten mukainen metsänhoito, keskiläpimittakriteeri päätehakkuussa Kuten 1, mutta kiertoaikaa lisätään 20 vuotta Kuten 1, mutta kiertoaikaa lisätään 40 vuotta Kuten 1, mutta kiertoaikaa lisätään 20 vuotta; puuston pohjapinta alan korotus 4 m 2 /ha Kuten 1, mutta kiertoaikaa lisätään 40 vuotta; puuston pohjapinta alan korotus 4 m 2 /ha Energiapuuharvennys 12 m valtapituusvaiheessa osana metsänkasvatusketjua

8 Tukkipuun tarjonnan ohjaaminen kysynnäksi: 1. Perustarjontaskenaariossa 1 rakennetaan pelkkiä betonitaloja Laskelmat (iii) Laskelmat (iii) 2. Tukkipuun lisätarjonta muissa skenaarioissa ohjataan puutalojen rakentamiseen siten, että talojen kokonaismäärä pysyy samana 3. Kuitupuulle kaksi kysyntäskenaariota: A. Massan ja paperinvalmistus pysyy vakiona, joka määräytyy kuitupuun minimitarjonnasta; mahdollinen lisätarjonta käytetään bionergiana B. Kuidun tarjonta määrää massan ja paperinvalmistuksen tason; kuusikuitu ajetaan mekaaniseksi massaksi, mäntykuitu selluksi.

9 Laskelmat (iv) Laskelmat (iv) Laskentamallit: metsikkötason simulointimalli MOTTI laskentajärjestelmä puu ja betonirunkoisen talon tuottamien päästöjen vertaamiseksi koko elinkaaren aikana

10 Tuloksia: Lisäykselliselle puunkäytölle lasketut substituutiokertoimet Tukkipuu (ruotsalainen puukerrostalo) Tukkipuu (suomalainen puukerrostalo) Kuitupuu, skenaario A (vakiomäärä m/p teoll., ylimäärä bioenergiaksi) Kuitupuu (kuusi), skenaario B (kaikki m/p teoll.) Kuitupuu (mänty), skenaario B (kaikki m/p teoll.) Energiapuu 2,05 1,31 0,89 0,48 0,13 0,89 Laskelmat perustuvat tuloksiin julkaisuissa: Gustavsson Pingoud Sathre(2005) ja Pingoud Lehtilä(2002

11 Tuloksia: Metsänhoitoskenaariot ja ja laskettu puun tarjonta puun tarjonta vuodessa, m3/ha MÄNTY KUUSI kiertoaika, v Tukkipuu Kuitupuu Tukkipuu, tiheämpänä kasvatus Kuitupuu, tiheämpänä kasvatus kiertoaika, v.

12 Tuloksia: Tarjonta (tn C/v) ja varastot (tn C) Tuloksia: Tarjonta (tn C/v) ja varastot (tn C) PUUSTON PUUN TARJONTASKENAARIO HIILIVARASTO Kuusi Tukki Kuitu Energiapuu YHTEENSÄ Skenaario tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha 1 0,74 0,47 0,30 1,51 41,16 2 0,91 0,35 0,26 1,52 57,31 3 1,00 0,27 0,29 1,55 79,65 4 0,98 0,45 0,30 1,73 67,50 5 1,11 0,35 0,33 1,78 92,90 6 0,76 0,36 0,68 1,80 48,54 Mänty Tukki Kuitu Energiapuu YHTEENSÄ Skenaario tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha 1 0,68 0,50 0,21 1,39 47,64 2 0,71 0,42 0,17 1,29 57,10 3 0,68 0,38 0,17 1,23 66,47 4 0,78 0,46 0,21 1,44 66,18 5 0,75 0,42 0,21 1,37 77,98 6 0,70 0,36 0,54 1,59 49,88

13 Tuloksia: Kuusi Hiilipäästöt suhteessa tarjontaskenaarioon 1 Tukki ruotsalaiseen kerrostaloon, marginaalienergia kivihiili 0,4 Päästöt (tn C/ha/v) 0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Tukki Energiapuu Kuitu SkenA Kuitu SkenB YHT (kuitua) YHT (kuitub) Sken 2 1 Scen 3 1 Scen 4 1 Scen 5 1 Scen Kuusi Hiilivarastot suhteessa tarjontaskenaarioon 1 Tukki ruotsalaiseen kerrostaloon 80 Hiilivarasto (tn C/ha) Sken 2 1 Scen 3 1 Scen 4 1 Scen 5 1 Scen Puusto Puutuotteet YHT

14 Tuloksia: 0,2 Mänty Hiilipäästöt suhteessa tarjontaskenaarioon 1 Tukki ruotsalaiseen kerrostaloon, marginaalienergia kivihiili 0,1 Päästöt (tn C/ha/v) 0 0,1 0,2 0,3 Tukki Energiapuu Kuitu SkenA Kuitu SkenB YHT (kuitua) YHT (kuitub) Sken 2 1 Scen 3 1 Scen 4 1 Scen 5 1 Scen 6 1 0,4 0, Mänty Hiilivarastot suhteessa tarjontaskenaarioon 1 Tukki ruotsalaiseen kerrostaloon, Puusto Puutuotteet YHT Sken 2 1 Scen 3 1 Scen 4 1 Scen 5 1 Scen 6 1

15 Johtopäätöksiä (i) Johtopäätöksiä (i) Puun käyttöketjut eroavat toisistaan ilmastovaikutuksiltaan Edullista, jos: 1) puutuotteen valmistusprosessin energiapanokset pieniä, 2) sillä on uusiokäyttöineen pitkä elinkaari, 3) se voidaan kierrättää bioenergiaksi elinkaarensa lopussa, 4) sillä voidaan korvata erityisen päästöintensiivisiä tuotteita

16 Johtopäätöksiä (ii) Johtopäätöksiä (ii) Substituutiokertoimissa suuria eroja Substituutiovaikutusten maksimointi ei välttämättä edellytä biomassan vuosituoton maksimointia Ratkaisevaa mitä puutavaralajeja tuotetaan, mihin puuraaka ainetta voidaan käyttää Metsän kiertoajan pidentäminen ja keskimääräisen hiilivaraston lisäys saattaa pitemmällä aikavälillä lisätä myös substituutiovaikutuksia: ns win win tilanne

17 Johtopäätöksiä (iii) Johtopäätöksiä (iii) Innovaatiot voisivat edistää myös pieniläpimittaisen puutavaran sekä muuntyyppisen biomassan materiaalikäyttöä Puu on uusiutuva mutta äärellinen resurssi: ilmaston kannalta olisi hyvä, jos sen käyttöä voitaisiin ohjata tehokkaammaksi Kulutustottumusten muuttaminen: pienempi osuus energiaintensiivisiin ja lyhytkestoisiin puutuotteisiin

18 Johtopäätöksiä (iv) Johtopäätöksiä (iv) Metsien hiilinielut ja puutuotteiden tehokas käyttö eivät väistämättä ristiriidassa keskenään Nielujen ylläpito ei välttämättä merkitse metsien museoimista Nielut voivat olla seurausta metsäpinta alan kasvusta ja näin olla osaltaan luomassa laajenevaa pohjaa kestävälle metsätaloudelle Nielut voivat myös olla seurausta paremmista metsänhoitotoimista tai ikäluokkajakauman muutoksista, jotka pidemmällä aikavälillä edistävät myös substituutiopotentiaalia.

19 Tutkimustarpeita Tässä hankkeessa kehitetty uutta metodologiaa substituutiovaikutusten arvioimiseksi Substituutiokertoimista ja potentiaalista tarvittaisiin paljon enemmän empiiristä aineistoa; lisää tapaustutkimuksia Selvitettävä todellisia potentiaaleja makrotasolla; staattisista tarkasteluista dynaamisiin, joissa lähdetään metsien todellisista ikäluokkajakaumista ja puun käytön potentiaaleista

20 Tutkimustarpeita Metsät / puutuotteet, erillistarkastelu Integroiva tarkastelu Makrotaso Mikrotaso Tasapainotarkastelu Dynaaminen tarkastelu

21

22 Laskentatuloksia Ruotsalainen puutalocase PUUTUOTTEIDEN PÄÄSTÖT PUUN KÄYTTÖKETJUISTA VARASTO Kuusi Tukki Kuitu A Energiapuu YHTEENSÄ Rak.materiaalit Puutaloja Skenaario tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C /ha % 1 0,50 0,05 0,27 0,19 38,18 0 % 2 0,15 0,06 0,23 0,02 45,03 42 % 3 0,03 0,13 0,25 0,16 48,66 64 % 4 0,00 0,03 0,27 0,30 48,06 61 % 5 0,27 0,06 0,29 0,49 53,30 93 % 6 0,46 0,05 0,61 0,10 38,99 5 % PÄÄSTÖT PUUN KÄYTTÖKETJUISTA PUUTUOTTEIDEN HIIILIVARASTO Mänty Tukki Kuitu A Energiapuu YHTEENSÄ Rak.materiaalit Puutalojen osuus Skenaario tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C /ha % 1 0,48 0,05 0,19 0,34 35,72 0 % 2 0,42 0,12 0,15 0,40 36,74 7 % 3 0,48 0,16 0,15 0,48 35,72 0 % 4 0,28 0,08 0,18 0,18 39,59 25 % 5 0,33 0,12 0,18 0,27 38,57 19 % 6 0,44 0,17 0,47 0,14 36,33 4 %

23 Suomalainen puutalocase PÄÄSTÖT PUUN KÄYTTÖKETJUISTA PUUTUOTTEIDEN HIIILIVARASTO Kuusi Tukki Kuitu A Energiapuu YHTEENSÄ Rak.materiaalit Puutalojen osuus Skenaario tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C /ha % 1 2,42 0,05 0,27 2,11 39,64 0 % 2 2,20 0,06 0,23 2,03 47,52 6 % 3 2,08 0,13 0,25 1,96 51,69 9 % 4 2,10 0,03 0,27 1,81 51,00 8 % 5 1,93 0,06 0,29 1,70 57,03 12 % 6 2,40 0,05 0,61 1,84 40,56 1 % PÄÄSTÖT PUUN KÄYTTÖKETJUISTA PUUTUOTTEIDEN HIIILIVARASTO Mänty Tukki Kuitu A Energiapuu YHTEENSÄRak.materiaalit Puutalojen osuus Skenaario tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C/ha/v tn C /ha % 1 2,27 0,05 0,19 2,13 37,08 0 % 2 2,24 0,12 0,15 2,21 38,25 1 % 3 2,27 0,16 0,15 2,28 37,08 0 % 4 2,15 0,08 0,18 2,05 41,53 3 % 5 2,18 0,12 0,18 2,12 40,36 3 % 6 2,25 0,17 0,47 1,95 37,78 1 %