Metsäbioenergian kestävyyden rajat Antti Asikainen, professori, METLA Päättäjien metsäakatemia 36. kurssi 07.05.2014 Majvik
Storyline Metsä, vedet ja biomassan intensiivinen korjuu Metsien ja metsäenergian hiilitaseet Mihin metsävarat riittävät Suomessa ja EU:ssa?
Bioenergia ja metsäluonto Muutos metsien käsittelyssä: Enemmän ravinteita poistuu metsistä, kun oksia ja neulasia korjataan energiaksi Enemmän mikrobien ja muiden eliöiden käyttämää energiaa poistuu maaperästä Maaperän rakenne muuttuu Maan kasvillisuus (peittävyys ja lajisuhteet muuttuvat) Hakkuutähteet korjataan 30% ja kannot 10 % avohakkuualoista
Energiapuun korjuun vaikutukset maaperäeliöstöön (Ilvesniemi 2013) Hajotukseen osallistuvat eliöryhmät: mikrobit (bakteerit ja sienet) hajottajaeläimet: mikrofauna (< 200 μm; esim. alkueläimet ja sukkulamadot) mesofauna (100 μm - 2 mm; hyppyhäntäiset, punkit, änkyrimadot) makrofauna (> 2 mm; lierot, maasiirat, etanat)
Hakkuutähteiden korjuu ja kantojen nosto Vaikuttavat maaperän lämpö- ja kosteusoloihin, happamuuteen ja ravintolähteenä käytettävissä olevan biomassan määrään Vaikutukset eri maaperäeliöryhmiin vaihtelevia ja usein samaa suuruusluokkaa kuin lajiston vuosien välinen vaihtelu. 20-30 vuotta seuratuissa kokopuukorjuukokeissa kuitenkin useiden maaperäeliöryhmien runsaudet laskivat
Puuston tilavuus, m 3 /ha 250 Kantojen nosto kiihdytti kasvua 200 150 100 Kantojen korjuu Kannot jätetty 50 0 Mänty Kuusi Kaikki Karlsson & Tamminen 2013, Metla
kg/ha 1400 Kantojen nosto ei vaikuttanut ravinnetasapainoon 1200 1000 800 600 Kantojen nosto Kannot jätetty 400 200 0 N (humus+maa) Ca(humus) K(humus) Mg(humus) P(humus) Karlsson & Tamminen 2013, Metla
Energiapuun korjuun vaikutukset aluskasvillisuuteen Avohakkuun vaikutus kasvilajistoon suuri; hakkuutähteiden poiston lisävaikutus marginaalinen Hakkuutähteen poisto vähentää tiettyjen kasvilajien runsauksia, mutta toisaalta lisää toisten lajien runsauksia typensuosijat (maitohorsma, vadelma) vähenevät puolukka, kanerva, poronjäkälä runsastuvat Vaikutukset sammallajistoon suurempia: peitto väheni 50 %; noin 1/3 maksasammallajeista hävisi hakkuutähteen poiston seurauksena (Åström ym. 2005) Kannonnostosta kärsivät useimmat kasvullisesti lisääntyvät kloonikasvit kuten mustikka
Pohjavesi Metsäluonto ja vedet Maaperän muokkaantuminen voi vaikuttaa veden laatuun Poistuvat ravinteet voivat vaikuttaa veden laatuun Valumavedet Hienoaineksen huutoutuminen pohjavesivaikutusten lisäksi
Metsän ja ilmakehän hiili Kuva: Richardson el al. 2006, IEA)
Systeemirajaus
Metsien hiilitase, MtCO 2 ekv./vuosi Kasvu 128 Luonnonpoistuma 4 Tase 33 Hakkuut 87 Turvemaat 3 Mineraalimaat 3
Metsähakkeen käyttö Suomessa 2000-2011 Lähde: Esa Ylitalo 2012
milj. tco 2 ekv. Suomen mesien nettohiilimäärän kasvu 1990-2010 800 700 600 500 400 300 metsähake nettokertymä 200 100 0 14
Suomen metsien nettohiilensidonta kasvaa (Kallio et al. 2012, Metla) 2007 harvest level 25 TWh bio CHP 25 TWh bio CHP + 7 TWh traffic fuels 15
Hakkuutähteen käytön tase 2009 2002-2011 2007 Anttila ym. 2013, Metla 16
Metsähake sähkön- ja lämmöntuotannossa, TWh Kilpailua raaka-aineesta? 30 Tuki metsähakkeelle, ei nestemäisiä biopolttoaineita 25 20 15 10 5 Ei tukea metsähakkeelle, 3 suurta nestem. polttoaineen tuotantolaitosta 0 0 5 10 15 20 25 30 Päästöoikeuden hinta, /CO2 tonni Kallio ym. 2012, Metla 17
Metsähakkeen riittävyys Anttila ym. 2013, Metla 8.5.2014 18
Bioenergian taloudellinen kestävyys? Lähde: Tilastokeskus 2014 8.5.2014 19
Hakkuutähteiden Ruotsi ja pienpuun Suomi Source: Esa Ylitalo & Rolf Björheden
4000 EU:n metsävaranto kasvaa nopeasti (metsien puuvarat, milj. m 3 ) 3500 3000 2500 2000 2003 2011 1500 1000 500 0 Suomi Saksa Latvia Metsätilastollinen vuosikirja 2004, 2012 21
Million tonnes C in growing stock EU:n puuston hiilivarasto kasvoi 30% (1990-2010, Global Resource Assessment 2010) 1600 1400 1200 1000 800 1990 2010 600 400 200 0 Finland France Germany Sweden Latvia Global forest resource assessment, 2010, FAO 22
Boreaalisen metsän hakkuut laskevat (milj. m 3 ) 600 500 400 300 2002 2011 200 100 0 Suomi Kanada USA Metsätilastollinen vuosikirja 2003, 2012 23
Metsä puu- ja hiili-investointikohteena Metsä (t=0) Poistuma (m 3 ja ) Metsänhoito, suojelu ja investoinnit Metsä (t=t+1) 24
Mitä jos olisi jatkettu 60 luvun malliin? 25
Pohdintoja Metsiemme kasvu kiihtyy edelleen Hiilitase pysyy positiivisena Suomessa Biomassaa riittää 25TWh sähkön- ja lämmöntuotantoon ja 7 TWh muuhunkin käyttöön Biomassatoimitusten hintakilpailukyky määrää käyttömäärien kasvunopeuden Raaka-aine (hake) 60-70% lämmön, sähkön ja biopolttoaineen tuotantokustannuksesta 26
Kestävyys Millä päivämäärällä näin ei voi enää jatkaa? Taloudellinen: Kilpailukyky ja liikevoitto, 1a Ekologinen: Metsäluonto ja vedet, 100a Ilmasto: Metsän ja ilmakehän hiili, 100a Sosiaalinen: Maankäytön muutos, energiaomavaraisuus, for good 27
www.forestenergy2020.org