Yrjö Virtanen Kirsi Usva Juha-Matti Katajajuuri Mallasohra -toimintoverkon kestävyyden parantamisen työkalut (MOKE) Suomalaisen keskioluen ympäristövaikutusten elinkaariarviointi Tiivistelmä Ohran jalostaja Varastointi ja kauppa Panimo Kauppa Viljelijä Mallastamo Jakelu Kuluttaja
2 (8) Suomalaisen keskioluen ympäristövaikutusten elinkaariarviointi Panimolaboratorion (PBL Oy), teollisuuden, viljelijöiden, VTT:n ja MTT:n yhdessä toteuttama suomalaisen keskioluen ympäristövaikutusten elinkaaritutkimus on valmistunut. Tutkimuksessa on selvitetty Suomessa ja suomalaisista raaka-aineista valmistetun keskioluen elinkaaren ympäristövaikutukset raaka-aineviljan tuotantopanoksista käyttövalmiiksi olueksi kuluttajilla. Hanke käynnistettiin vuoden 2004 keväällä. Hankekokonaisuudessa kehitetään työkaluja, joiden avulla etsitään ratkaisuja ekologisten resurssien, kuten luonnon raaka-aineiden ja energian tehokkaampaan käyttöön olutketjussa. Hankkeen ovat rahoittaneet Panimolaboratorio (PBL), Oy Hartwall Ab, Oy Sinebrychoff Ab, Polttimo Yhtiöt Oy, Ravintoraisio Oy, Altia Oyj, Kemira GrowHow Oyj, Tekes, Maa- ja metsätalousministeriö ja Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT. Tutkimusmenetelmä pohjautuu elinkaariajatteluun Suomalaisen keskioluen ympäristövaikutusarviointi perustui elinkaariajatteluun. Suomalaisen keskioluen elinkaari muodostuu Suomessa tapahtuvasta mallasohran tuotannosta, tärkkelysohran tuotannosta ja oluen valmistuksesta, pakkauksesta ja kaupasta sekä oluen Suomessa tapahtuvasta kulutuksesta panosketjuineen ja tukitoimintoineen. (kuva 1). Elinkaaren aikana muodostuvien sivutuotteiden hyödyntäminen ja uusiokäyttö eri muodoissaan (kuva 1) eivät ole olutketjun toimintoja, ja ne on rajattu tarkastelun ulkopuolelle. Oluen pakkauksen, jakelun, kaupan ja kulutuksen malleissa käytettiin aikaisemmin tehdyn juomapakkaustutkimuksen tietoja tarpeellisilta osin päivitettyinä. Arviointi käsitti tärkeimmät ympäristövaikutukset: primäärienergian kulutuksen, ilmastonmuutoksen, happamoitumisen, alailmakehän otsonin muodostumisen, vesien rehevöitymisen ja vesistöjen happivajauksen muodostumisen suomalaisen keskioluen elinkaaressa. Näiden lisäksi selvitettiin elinkaaren eri vaiheissa syntyvien sivuvirtojen hyötykäyttö sekä kaatopaikkajätteiden määrät. Kaikkia ympäristövaikutuksia ei vielä voida luotettavasti laskea elinkaariarvioinneissa. Näitä ovat ihmisten altistuminen terveydelle vaarallisille aineille ja pienhiukkasten vaikutuksille, aineiden haitalliset vaikutukset eliöille (ekotoksisuus), vaikutukset luonnon monimuotoisuuteen, maankäyttö ja vaikutukset maan tuottavuuteen sekä yläilmakehän otsonikerroksen heikentyminen, joten nämä ympäristövaikutukset eivät olleet mukana arviossa Elinkaariarviointi on toteutettu siitä annettujen standardien (SFS/ISO 14040 -sarja) ohjeita seuraten.
3 (8) Torjunta-aineet Torjunta-aineet Lannoitteet Mallasohra-toimintoverkko Lannoitteet Tukitoiminnot Energia Kalkki Ostosiemen Kalkki Ostosiemen Polttoaineet Jäteveden käsittely Kaatopaikka Mallasohran tuotanto Mallastus Panimo Pakkaus, jakelu ja kauppa Kuluttaja Tärkkelysohran tuotanto Ohratärkkelyksen valmistus Oluen pakkaus, jakelu, kauppa ja kulutus Tukitoimintojen ja uusiokäytön lähteiden alue Uusiokäyttö -välineinä -materiaaleina -energiana Kuva 1. Suomalaisen keskioluen elinkaari ja sen perusrajaukset. Tutkimukseen sisältymätön uusiokäyttö käsittää kaikkien elinkaaressa syntyvien, sen ulkopuolelle suuntautuvien sivuvirtojen käsittelyn ja käytön, kuten mallastuksen, ohratärkkelyksen tuotannon ja panimoiden rehujakeiden jatkojalostuksen rehuiksi, käytöstä poistettujen pakkausten käytön energiantuotannossa, jne. Tutkimuksessa tehtiin standardimenettelyjen lisäksi arvio elinkaaren kokonaisympäristövaikutuksesta Suomessa kehitetyllä ns. Mittatikkumenetelmällä. Arvio kokonaisympäristövaikutuksesta on painotettu yhdistelmä (painot suluissa) vaikutuksista primäärienergian kulutukseen (18 %), ilmastonmuutokseen (30 %), happamoitumiseen (16 %), alailmakehän otsonin muodostumiseen (10 %) ja vesien rehevöitymiseen (26 %). Mittatikkumenetelmällä on Suomen olosuhteisiin soveltuva tieteellinen perusta, mutta se ei ole elinkaariarviointistandardien mukainen, koska eräitä ympäristövaikutuksia ei vielä voida luotettavasti laskea elinkaariarvioinneissa. Tiedot kattavia ja peräisin todellisista prosesseista Tutkimuksessa käytetyt teollisten prosessien tiedot perustuvat todelliseen tuotantoon edustaen noin 85 prosenttia Suomessa valmistetusta keskioluesta. Mallilaskelmat varmennettiin asiantuntijatyöryhmissä. Prosessitietojen varmennusmenettely perustui eri yritysten samoista prosessivaiheista hankkimiin perustietoihin ja tietojen vaihtelun analysointiin ja tarkennuksiin. Ohran tuotanto mallinnettiin ProAgria Maaseutukeskusten Liiton keräämiä lohkotietoja hyväksi käyttäen. Tärkkelysohran tuotannon mallissa käytettiin lisäksi hankkeessa suoritetun viljelijäkyselyn tuottamia tietoja viljelypanosten käytöstä ja ohrasadoista. Peltolohkoilta
4 (8) huuhtoutuvien ravinteiden arviointiin käytettiin MTT:n ja Suomen Ympäristökeskuksen yhdessä kehittämiä malleja. Oluen pakkaamisen, jakelun, kaupan ja kulutuksen arviot perustuvat pääosin aiemmin tehdyn, juomapakkausjärjestelmiä koskeneen tutkimuksen tuloksiin, jotka päivitettiin tarpeellisilta kuten pakkausmuutosten osalta vastaamaan nykyistä tilannetta. Torjunta-aineita ja kasvun säätelyaineita ei huomioitu ympäristövaikutusarviossa, koska niiden, ja ylipäätään päästöjen ekotoksisten vaikutusten arviointiin soveltuvia menetelmiä ei vielä ole saatavilla. Tutkimus alistettiin kriittiseen arviointiin, johon osallistui sekä toimintoverkon yrityksissä toimivia että ulkoisia arvioijia. Arvion mukaan tutkimus oli huolellisesti ja käypien periaatteiden mukaisesti toteutettu ja täytti standardin vaatimukset. Tuotantoprosessien sivuvirrat hyvin hyödynnetty Noin 98 prosenttia teollisten tuotantoprosessien sivuvirroista on ohjattu hyötykäyttöön. Kaatopaikoille päätyvää, hyödyntämätöntä sivuvirtaa oluen elinkaaren tuotantoprosesseista syntyy hyvin vähän. Oluen pakkauksen, jakelun, kaupan ja kulutuksen piirissä syntyvät sivuvirrat ovat suhteellisen suuria, ja niiden hyödyntäminen paljon pienempää kuin tuotantoprosesseissa. Vain noin 51 % tämän elinkaaren alueen sivuvirroista hyödynnetään. Pääosa kiinteistä jätteistä syntyy kulutuksesta ja koostuu palauttamatta jääneistä primääripakkauksista, sulkimista (teräskorkit) ja kuluttajaryhmäpakkauksista (12 -pack). Tutkimuksen tuloksissa sivuvirtojen positiivista vaikutusta ympäristövaikutusten vähentymiseen ei kuitenkaan ole otettu huomioon, vaan ne on jätetty tarkastelun ulkopuolelle. Energiaperäiset ympäristövaikutukset teollisuudesta - ravinneperäiset ohran tuotannosta Kuvassa 2 nähdään ympäristövaikutusten jakautumat keskioluen elinkaaren päävaiheisiin. Esitystapa on suhteellinen, eli koko elinkaaren vaikutus on 100 % kussakin ympäristövaikutusluokassa. Energiaperäisistä ympäristövaikutuksista, joita ovat primäärienergian kulutus, ilmastonmuutos, happamoituminen ja alailmakehän otsonin muodostuminen, pääosa (86 %...96 %) syntyy keskioluen elinkaaren teollisissa vaiheissa. Oluen valmistus, pakkaus, jakelu, ja kauppa kuluttavat yhdessä 73 % keskioluen elinkaaren primäärienergiasta ja aiheuttavat 66 % ilmastonmuutosvaikutuksesta, 77 % happamoitumisvaikutuksesta ja 85 % alailmakehän otsonin muodostumisvaikutuksesta. Pakkausten, jakelun, kaupan ja kulutuksen osuus on suurin yksittäinen osa-alue energiaperäisistä ympäristövaikutuksista. Ohran raaka-aineketjun osuus on huomattavasti vähäisempi. Energiasta riippuvien ympäristövaikutusten synnyssä ohran tuotannolla on vähäinen osa. Sen sijaan ravinnekuormituksista johtuvista ympäristövaikutuksista eli vesistöjen rehevöitymisestä ja happivajauksen muodostumisesta pääosa aiheutuu ohran tuotannosta. Mallasohran ja tärkkelysohran tuotanto aiheuttavat yhdessä 81 % vesistöjen rehevöitymisvaikutuksesta ja 49 % vesistöjen happivajauksen muodostumisvaikutuksesta. On kuitenkin syytä huomauttaa, että ravinnehuuhtoumaarviot ovat jonkin verran epävarmoja, koska niihin vaikuttavat monet sellaiset tekijät, joita ei nykyisillä arviointimalleilla ja käytettävissä olevilla lohkotiedoilla pystytä riittävästi ottamaan huomioon.
5 (8) Raaka-aineketjun 100 % Lannoitteiden ja kalkin tuotanto 90 % 80 % Ohran tuotanto 70 % 60 % Mallastus ja ohratärkkelyksen valmistus Oluen valmistus 50 % 40 % 30 % 20 % Oluen pakkaus, jakelu, kauppa ja kulutus 10 % 0 % Ilmaston muutos Happamoituminen Kuva 2. Ympäristövaikutusten jakautumat keskioluen elinkaaren päävaiheisiin (koko elinkaaren vaikutus on 100 % kussakin vaikutusluokassa). 10000 olutlitraa kohden eri ympäristövaikutusten arviot ovat seuraavat: Primäärienergian kulutus: 74984 MJ, ilmaston muutos: 5375 kg CO 2 eq, happamoituminen: 6,6 AEeq, alailmakehän otsonin muodostuminen: 13,4 person ppm hour, rehevöityminen vesistössä: 2,7 kg PO 4 - eq, happivajaus vesistössä: 5,6 kg O 2 eq. Ohran tuotanto suurehko kokonaisympäristövaikutusten aiheuttaja keskioluen elinkaaressa Kokonaisympäristövaikutuksen kertymä keskioluen elinkaaressa nähdään kuvassa 3 arvioituna mittatikkumenetelmällä. Kertymän lisäksi kuvassa näkyvät keskioluen elinkaaren päävaiheiden osuudet kokonaisympäristövaikutuksesta. Mallasohran ja tärkkelysohran tuotannon yhteenlaskettu osuus keskioluen elinkaaren kokonaisympäristövaikutuksesta on 37 %. Se on käytännössä samaa luokkaa kuin oluen pakkauksen, jakelun, kaupan ja kulutuksen osuus (32 %). Oluen valmistuksen, eli panimoiden osuus elinkaaren kokonaisympäristövaikutuksesta on 19 prosenttia. Nämä elinkaaren vaiheet ovat mittatikkuajattelun mukaan ekologisen kestävyyden parantamisen kannalta ensisijaisia., ja niissä tehtävät parannukset vaikuttavat eniten koko elinkaaren kokonaisympäristövaikutukseen. Eri ympäristövaikutusluokkien osuus näissä elinkaaren vaiheissa kuitenkin vaihtelee. Ohran tuotannossa kokonaisympäristövaikutus aiheutuu pääasiassa rehevöittävistä päästöistä (84 %), kun taas oluen pakkauksen, jakelun, kaupan ja kulutuksen kokonaisvaikutus lähes kokonaan energiasta riippuvista ympäristövaikutuksista. Oluen valmistuksen kokonaisympäristövaikutus muodostuu 80-prosenttisesti energiasta riippuvista ympäristövaikutuksista.
6 (8) 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Lannoitteiden ja kalkin tuotanto 3 % Ohran tuotanto 37 % Mallastus ja ohratärkkelyksen valmis tus 8 % Raakaaineketjun 1 % Oluen jakelu, kauppa ja kulutus 32 % Oluen valmis tus 19 % 0 % Lannoitteiden tuotanto Kalkin tuotanto Lannoite tiloille Kalkki tiloille Mallasohran tuotanto tiloilla Tärkkelysohran tuotanto tiloilla Mallasohran Tärkkelysohran Mallastus Ohratärkkelyksen valmistus Maltaan Ohratärkkelyksen Oluen valmistus Oluen jakelu, kauppa ja kulutus Kuva 3. Kokonaisympäristövaikutuksen kertymä keskioluen elinkaaressa Mittatikkumenetelmän perusteella. Keskioluen ympäristövaikutukset suhteellisen vähäiset verrattuna muuhun kulutukseen Kuvassa 4 on oluen päivittäisen kulutuksen kokonaisympäristövaikutuksia verrattu mittatikkutuotteiden keskimääräisten päiväkulutusten ympäristövaikutuksiin. Keskimääräisen, 0,23 litran päivittäisen olutmäärän nauttiminen vastaa ympäristövaikutuksiltaan suurin piirtein ruisleivän päiväannosta tai puolikasta pyykinpesukertaa.
7 (8) 100 = Suomen ympäristövaikutukset henkilöä kohti päivässä 10 9 8 7 6 5 4 Primäärienergiankulutus Alailmakehän otsonin muodostuminen Happamoituminen Vesien rehevöityminen Ilmastonmuutos 3 2 1 0 Oluen päiväkulutus 0,23 l Ruis le ivän päiväkulutus 83 g Juus ton päiväkulutus 30 g Pyykinpesu 0,5 kertaa Automatka 21 km Asuntopäivä 41 m 2 Kuva 4. Oluen päiväkulutuksen ympäristövaikutukset Mittatikkuesitystavalla kuvattuna. Vesien rehevöityminen kriittinen kestävyystekijä Mittatikkumenetelmän tuloksissa rehevöitymisellä on suurin yksittäinen osuus, 40 % keskioluen elinkaaren kokonaisympäristövaikutuksesta (kuva 5). Se on lisäksi keskittynyt yhteen oluen elinkaaren vaiheeseen eli ohran tuotantoon. Muilla ympäristövaikutuksilla on selvästi pienemmät osuudet ja ne ovat tasaisemmin jakautuneet oluen elinkaaressa. Rehevöitymisvaikutusten vähentäminen on tämän perusteella vaikuttava keino vähentää kokonaisympäristökuormitusta ja parantaa mallasohra -toimintoverkon ekologista kestävyyttä. Primäärienergian kulutus 12 % Rehevöityminen vesistössä 40 % Ilmaston muutos 25 % Alailmakehän otsonin muodostuminen 9 % Happamoituminen 14 % Kuva 5. Kokonaisympäristövaikutusten jakautuma eri ympäristövaikutusluokkiin keskioluen elinkaaressa Mittatikkumenetelmän perusteella.
8 (8) Energian käytön tehostaminen tehokas ekologisen kestävyyden parannuskeino Sähkön, lämmön ja polttoaineiden käyttö vaikuttaa paitsi primäärienergiankulutukseen myös kaikkiin muihin Mittatikkumenetelmässä mukana oleviin ympäristövaikutusluokkiin. Uusiutumattomien energialähteiden käyttö aiheuttaa ilmastonmuutosta. Lisäksi energiantuotanto aiheuttaa happamoittavia päästöjä, alailmakehän otsonin muodostumista sekä rehevöitymistä NOx-päästöjen kautta. Näin ollen energian käytön tehostaminen olisi toimiva keino kokonaisympäristövaikutuksen vähentämisessä ja ekologisen kestävyyden parantamisessa. Satotason nosto tehoaisi kokonaisympäristövaikutuksiin Satotason nosto voisi vaikuttaa kokonaisympäristövaikutuksiin kahta kautta. a) vähentämällä ohratonnin tuottamiseen käytettyä peltopinta-alaa ja panoksia b) pienentämällä typpiylijäämää ja sitä kautta peltolohkoilta huuhtoutuvan typen määrää per hehtaari Karkea arvio typpihuuhtouman vähenemisestä voisi olla noin 5,8 % / 100 kg satotason nousu ja fosforihuuhtouman vähentymästä 2,4 % / 100 kg satotason nousu. Kokonaisarvio riippuu valitusta näkökulmasta Tuotejärjestelmien, jollainen suomalaisen keskioluen elinkaarikin on, ympäristövaikutukset ovat moniulotteinen ilmiö. Ne syntyvät useilla eri tavoilla ja vaihtelevat vaikutuspiiriltään maailmanlaajuisista suppeisiin paikallisiin vaikutuksiin. Ne kohdistuvat sekä elottomaan että elolliseen elinympäristöömme ja vaikuttavat yhtäältä suoraan ja välittömästi sekä toisaalta välillisesti ja viiveillä ihmiselämää ylläpitäviin luonnon ja rakennetun ympäristön järjestelmiin. Monien ympäristökuormitusten vaikutusmekanismeja ei myöskään vielä kunnolla tunneta. Sen tähden kysymykseen kokonaisympäristövaikutuksen suuruudesta ei ole yksikäsitteistä vastausta, vaan vastaukset riippuvat valitusta näkökulmasta. Tässä tutkimuksessa näkökulma oli peräisin Mittatikkumenetelmästä. Se perustuu laajan ympäristöasiantuntijajoukon arvioon eri ympäristövaikutusten ajankohtaisesta haitallisuudesta Suomessa. Kirjallisuus Nissinen, A., Grönroos, J., Heiskanen, E., Honkanen, A., Katajajuuri, J.-M., Kettunen, J., Kurppa, S., Mäkinen, T., Seppälä, J., Silvenius, F., Timonen, P., Virtanen, Y., Voutilainen, P. 2004. Development of benchmarking for the environmental impacts of different products, services and consumption patterns. In: Sustainable Consumption: The Contribution of Research, Workshop 10-12 February 2005, Gabels Hus, Oslo, p. 98-114. Norwegian University for Science and Technology (NTNU), Industrial Ecology program, Report 1/2005, Trondheim, Norway. ISBN 82-7948-046-3. Poikkimäki, S., Virtanen, Y. 2003. Supply web integrated life cycle assessment. PTR report NO. 49. ISBN 951-8988-30-7. Seppälä, J. 1999a. Decision Analysis as a Tool for Life Cycle Impact Assessment. LCA Documents, Volume 4. Eco-Informa Press, ecomed publishers 1999. 174 s. Seppälä, J. 1999b. Vaikutusten laskenta elinkaariarvioinnissa - vertailtavana DAIA- ja Ekoindikaattori 95 -menetelmät. Helsinki 1999, Suomen ympäristökeskuksen moniste 172. 30 s.