Puunpolton ja kiukaiden päästökertoimet ja uudet ilmastovaikutusarviot Niko Karvosenoja, SYKE, Kulutuksen ja tuotannon keskus, Ilmasto ja ilmansuojelu ryhmä Ilmansuojelupäivät 21.8.2019 1
Esityksen sisältö Taustaa puun pienpoltosta: käyttömäärät, päästöt, terveysvaikutukset Uusia tutkimustuloksia puun pienpolton päästöistä ja vaikutuksista Puukiukaiden päästömittaukset ja uudet päästökertoimet Puun pienpolton mustan hiilen päästöt ja ilmastovaikutukset Johtopäätökset 2
Puun pienpoltto Suomessa Puun pienpoltto = talokohtaista polttoa keskuslämmityskattiloissa, takoissa, uuneissa ja kiukaissa Kattiloita käytetään pääasiassa haja-asutusalueilla Takkoja, kiukaita yms. käytetään paljon myös taajama-alueilla Puun kokonaiskäytöstä 2/3 haja-asutusalueilla; ilmanlaatuongelmia aiheutuu kaupunkien pientaloalueilla Pienpoltto lisääntynyt viime vuosikymmeninä, tasaantunut 2010-luvulla Suurimpina syinä kasvuun varaavien takkojen määrän ja käytön lisääntyminen Puun pienkäyttö Suomessa 1970-2017 (PJ/a) Lähde: Energiatilastot 2018; 3 Puun pienpolton määräarviot viime vuosikymmeniltä perustuvat LUKE:n kyselytutkimuksiin (1992/93, 2000/01, 2007/08, 2016/17)
Puun pienpolton pienhiukkaspäästöt Pienhiukkasten ja mustan hiilen (noki) päästöt syntyvät pääasiassa epätäydellisen palamisen seurauksena Puun pienpoltto aiheuttaa vajaa 50 % Suomen kokonais-pm 2.5 päästöistä ja yli 50 % nokipäästöistä Suomen PM 2.5 -pienhiukkasten päästöt 1990-2017 (1000 ton/a) RWC = puun pienpoltto 4 Lähde: SYKE, kansallinen päästöinventaario
Puun pienpolton terveysvaikutukset Pienhiukkaset (PM 2.5 ) on merkittävin terveydelle haitallinen ympäristöaltiste Suomessa Mallinnetut PM 2.5 pitoisuudet puun pienpoltosta 2015 Puun pienpolton pienhiukkaset aiheuttaa Suomessa noin 200 ennenaikaista kuolemaa vuosittain μg/m 3 Savolahti ym. Int. J. Environ. Res. Public Health, hyväksytty Hänninen, Karvosenoja, Kukkonen, Ilmansuojelu 1/2019
Puukiukaat pienhiukkasten päästölähteenä Kiukaat vastaa 15 % puun pienkäytöstä, mutta 40 % puun pienpolton pienhiukkaspäästöistä (aiempien päästöarvioiden mukaan) Aiemmat päästöarviot perustuvat melko vanhoihin 2000-luvun alkupuolen mittauksiin Kiukaat ovat kehittyneet jossain määrin viime vuosina (erityisesti CE-merkintä 2013 alkaen). Ovatko päästötkin laskeneet? Puun pienkäytön jakaantuminen polttolaitetyypeittäin 2015 Lähde: Savolahti ym. Atm. Environ. 2016 140:495-505
Kiukaiden uudet päästömittaukset Kiukaiden päästöt ja niiden vähentäminen (KIUAS) hanke 2017-18 Itä-Suomen yliopiston SIMO-pienpolttosimulaattorissa mitattiin kiukaiden tehokkuutta sekä pienhiukkas- ja kaasupäästöjä Hankkeen tavoite päästöinventaarioiden näkökulmasta: arvioida kattavasti markkinoiden yleisimpien puukiukaiden päästökertoimet Testattiin 8 eri kiuasta vaihdellen käyttöolosuhteita, polttotapaa jne.
KIUAS-hanke - Tulokset Päästöt vaihtelivat voimakkaasti eri kiuastyypeillä ja käyttötavoilla Päästöinventaarioita varten arvioitiin keskimääräiset päästökertoimet normaalille ja huonolle poltolle Tissari ym. 2019 KIUAS-hankkeen loppuraportti
KIUAS-hanke Vaikutukset päästöarvioihin Uusien kiukaiden päästöt ovat keskimäärin alhaisempia kuin 2000-luvun alun mittauksissa Silti kiukaiden päästökertoimet ovat selvästi korkeampia kuin esim. varaavilla takoilla Uusien päästökerrointen käyttöönotto laskee päästöarvioita inventaarioissa Vaikutus vuoden 2015 PM 2.5 -päästöihin: Kiukaiden päästöt laskee 38 % Puun pienpolton päästöt laskee 15 % Suomen kokonaispäästöt laskee 7 % Puun pienpolton päästöt aiemmalla ja päivitetyllä laskennalla PM 2.5 ja musta hiili (BC) 2015 ja skenaario 2030 Tissari ym. 2019 KIUAS-hankkeen loppuraportti
Mustan hiilen ilmastovaikutukset Mustan hiilen (noki) päästöillä on merkittävä vaikutus erityisesti Arktisten alueiden lämpenemisessä Nokihiukkaset absorpoivat auringon säteilyä ja vaikuttavat maan pinnan heijastavuuteen, erityisesti lumi/jääpeitteisillä alueilla Vaikutukset lumen/jään heijastavuuteen voimakasta pohjoisten alueiden talviaikaisilla päästöillä
Mustan hiilen ilmastovaikutukset Päästö- ja ilmastomallinnuksia hyödyntäen olemme kehittäneet ilmastometriikoita Suomen nokipäästöjen (BC) vaikutusten arviointiin Talvella tapahtuvien nokipäästöjen ilmastovaikutus on moninkertainen kesän päästöihin verrattuna Suomen v. 2010 khk- ja SLCP-päästöjen ilmastovaikutus sektoreittain, globaali lämpötilavaste 25 v. aikaperspektiivillä (mean ARTP(1-25yrs)) = pienpoltto Globaali ja arktinen lämpötilavaste A) kesän ja B) talven Suomen kokonaispäästöille päästökomponenteittain (mean ARTP(1-25yrs))
Puun pienpolton ilmastovaikutukset Pientalon eri lämmitysmenetelmien ilmastovaikutuksia arvioitiin ilmastometriikkatyötä hyödyntäen State-of-the-art varaavan takan nokipäästöt aiheuttaa merkittävät ilmastovaikutukset 25 vuoden aikaperspektiivillä arvioituna Pientalon lämmitystapojen ilmastovaikutusten vertailu, globaali lämpötilavaste 25 v. (mean ARTP(1-25yrs), pk)
Johtopäätökset Puun pienpoltto on suurin pienhiukkas- ja nokipäästöjen lähde ja aiheuttaa merkittäviä terveyshaittoja Suomessa Nykyisten kiukaiden päästöt on keskimäärin alhaisemmat kuin vuosikymmen sitten Kiukaiden päästökertoimet ovat silti huomattavasti korkeammat kuin esim. varaavilla takoilla ja kiukaiden polttotekniikoiden kehittämistä edelleen tarvitaan Pienpoltto ja takkalämmitys nykyisillä laitteilla aiheuttaa merkittävät nokipäästöt eikä ole suositeltavaa ilmastonäkökulmasta 25 vuoden aikaperspektiivillä Hiilidioksidin vaikutus ilmakehässä kumuloituu vuosikymmeniä tai satoja, toisin kuin noella ja muilla SLCP-ilmansaasteilla Suomen päästöjen kumuloituva lämpötilavaikutus vuodesta 2000 eteenpäin Kupiainen ym. 2019
Kirjallisuutta Karvosenoja N., Tainio M., Kupiainen K., Tuomisto J. T., Kukkonen J. and Johansson M. 2008. Evaluation of the emissions and uncertainties of PM2.5 originated from vehicular traffic and domestic wood combustion in Finland. Boreal Environ. Res. 13:465-474. Kupiainen K.J., Aamaas B., Savolahti M., Karvosenoja N., Paunu V.-V. 2019. Climate Impact of Finnish Air Pollutants and Greenhouse Gases using Multiple Emission Metrics. Atmos. Chem. Phys., 19:7743 7757 Lehtomäki H., Antti Korhonen, Arja Asikainen, Niko Karvosenoja, Kaarle Kupiainen, Ville-Veikko Paunu, Mikko Savolahti, Mikhail Sofiev, Yuliia Palamarchuk, Ari Karppinen, Jaakko Kukkonen and Otto Hänninen 2018. Health Impacts of Ambient Air Pollution in Finland. Int. J. Environ. Res. Public Health 2018, 15, 736. Savolahti M., Lehtomäki H., Karvosenoja N., Paunu V.-V., Korhonen A., Kukkonen J., Kupiainen K., Kangas L., Hänninen O., Karppinen A. 2019. Residential wood combustion in Finland: PM2.5 emissions and health impacts with and without abatement measures. International Journal of Environmental Research and Public Health. Accepted Savolahti M., Karvosenoja N., Soimakallio S., Kupiainen K., Tissari J. and Paunu V.-V. 2019. Near-term climate impacts of Finnish residential wood combustion. Energy Policy 130, 110837. Savolahti M., Karvosenoja N., Tissari J., Kupiainen K., Sippula O., Jokiniemi J. 2016. Black carbon and fine particle emissions in Finnish residential wood combustion: Emission projections, reduction measures and the impact of combustion practices. Atmospheric Environment 140:495 505. Tissari J., Leskinen J., Lamberg H., Nieminen V., Väätäinen S., Koponen H., Myllynen M., Savolahti M., Karvosenoja N. 2019. Kiukaiden päästöt ja niiden vähentäminen (KIUAS) - Loppuraportti. Itä-Suomen yliopisto, Pienhiukkas- ja aerosolitekniikan laboratorio, 4/2019. 57+19 pp.
Kiitos! www.syke.fi/hankkeet/fres Työn rahoittajina ovat toimineet Suomen akatemian hankkeet Ilman pienhiukkasten ympäristövaikutusten arviointi: toimenpide- ja torjuntavaihtoehtojen analyysi (BATMAN), Uusi arvio mustasta hiilestä Euraasian arktisella alueella: historiallisista pitoisuuksista ja päästölähteistä tulevaisuuden ilmastovaikutuksiin (NABCEA) ja Valkoinen Arktis: Lyhytikäisten ilmastoon vaikuttavien yhdisteiden sääntelyvaihtoehtojen kartoitus arktisilla alueilla (WHITE), ympäristöministeriö ja hanke Kiukaiden päästöt ja niiden vähentäminen (KIUAS) sekä NordForsk pohjoismaisessa Terveyden ja Hyvinvoinnin ohjelmassa, projekti #75007: Ilmansaasteiden vaikutusten jakautuminen ja siihen liittyvät terveysvaikutukset ja hyvinvointi Pohjoismaissa (NordicWelfAir) 15
Kiukaille vanhat arviot Puun pienpolton päästökertoimet
Temperature change Miten arvioida SLCF (short-lived climate forcers) päästöjen ilmastovaikutusta? Metriikat GWP, GTP Kupiainen et al. 2019. Climate Impact of Finnish Air Pollutants and Greenhouse Gases using Multiple Emission Metrics Ʃ x Mean(ARTP(1-25yrs)) = ΔT [K] 25 vuoden päästä 17 25 50 100 Years after emission
Miten arvioida SLCF (short-lived climate forcers) päästöjen ilmastovaikutusta? Mean(ARTP(1-25yrs)), Kupiainen et al. 2019. Climate Impact of Finnish Air Pollutants and Greenhouse Gases using Multiple Emission Metrics Mean(1-25yrs), global response in C/Tg Mean(1-25yrs), Arctic response in C/Tg Annual Summer Winter Annual Summer Winter average average CO 2 [CO 2 ] 5.7E-7 5.7E-7 5.7E-7 8.2E-7 8.2E-7 8.2E-7 CH 4 [CH 4 ] 4.8E-5 4.8E-5 4.8E-5 6.9E-5 6.9E-5 6.9E-5 N 2 O [N 2 O] 1.5E-4 1.5E-4 1.5E-4 2.1E-4 2.1E-4 2.1E-4 NO X [NO 2 ] -1.7E-5-2.3E-5-1.1E-5-1.9E-5-2.7E-5-1.1E-5 VOC [VOC] 9.6E-6 1.4E-5 6.1E-6 1.6E-5 1.6E-5 1.6E-5 CO [CO] 4.1E-6 3.9E-6 4.3E-6 5.2E-6 5.0E-6 5.4E-6 BC [C] 2.7E-3 1.5E-3 3.4E-3 2.2E-2 1.0E-2 2.9E-2 OC [C] -4.7E-4-6.7E-4-3.5E-4-1.9E-3-2.7E-3-1.4E-3 SO 2 [SO 2 ] -2-2E-4-3.5E-4-1.0E-4-8.5E-4-1.3E-3-3.7E-4 NH 3 [NH 3 ] -4.3E-5-5.2E-5-3-3E-5-1.4E-4-1.7E-4-1-1E-4 18