Typen ja fosforin alhainen kierrätysaste Suomessa Biolaitosyhdistys ry:n seminaari 16.11.2010 Riina Antikainen Suomen ympäristökeskus Kulutuksen ja tuotannon keskus
Sisältö Miksi ravinteet tärkeitä? Miksi kierrätystä pitäisi tehostaa? N ja P globaalisti N ja P Suomessa Johtopäätelmiä 15.11.2010
Miksi ravinteet tärkeitä? Miksi kierrätystä pitäisi tehostaa? Typpi Vesi- ja maaympäristön rehevöityminen Biodiversiteettivaikutukset Hapen kuluminen vesistöissä Ilmastonmuutos Stratosfäärisen otsonin tuhoutuminen Troposfäärisen otsoninen muodostuminen Happamoituminen Pohjaveden pilaantunen N-lannoitteiden energiaintensiivisyys Fosfori Vesi- ja maaympäristön rehevöityminen Biodiversiteettivaikutukset Hapen kuluminen vesistöissä Ehtyvä luonnovara 15.11.2010
N-lannoitteet ja energia + + peak oil =? 15.11.2010 Clark W. Gellings, Kelly E. Parmenter, (2004)
Peak Phosphorus Steen 1998: nykyiset taloudellisesti hyödynnettävissä olevat resurssit käytetty 60-130 vuodessa Cordell, Drangert and White, 2009: Peak Phosphorus 2030 15.11.2010
15.11.2010 Global N cycle
15.11.2010
15.11.2010 Global phosphorus cycle
15.11.2010
N ja P Suomessa tutkimuskysymykset 1. Which are the most important N and P flows in the studied systems in Finland and how much do they contain N and P? 2. Are the studied nutrient systems cyclic or linear? 3. How could the studied systems be more efficient in the use and cycling of N and P? 4. How can this kind of an analysis be used to support decision making on environmental problems? 15.11.2010
Tutkitut järjestelmät 1. forest industry and use of wood fuels, 2. food production and consumption system, 3. energy system 4. municipal waste system 15.11.2010
22.3:2.6 20.5:2.4 Metsäteollisuus ja puupolttoaineiden käyttö ATMOSPHERE FOREST 6.6: 4.4:0.5 ENERGY PRODUCTION FOREST INDUSTRY IMPORTS* OTHER INDUSTRY SECTORS 5.0:0.6 19.1:4.5 3:0.3 21.4:1.3 24.9:6.3 FRESHWATER SYSTEM 0.2:0.02 WOOD-PRODUCTS Inventories PULP AND PAPER 1.2:0.2 3.1:0.3 WASTEWATER TREATMENT 7.5:0.1 DOMESTIC CONSUMPTION 0.7:0.4 0.3:0.2 2.2-8.8:1.5-5.4 1:0.08 LANDFILLS 0.1:0.01 7.5: 0.3 EXPORTS* 4.4:2.5 SEA 1.7:0.1 Mean flows of nitrogen and phosphorus in Finland in 1995 1999 (1000 t a -1 ). Imports and exports do not include secondary products, e.g. packaging materials. (Antikainen et al. 2004)
Metsäteollisuus ja puupolttoaineiden käyttö Metsäteollisuuden käyttö Päästöt vesiin (metsäteollisuus) Antikainen et al. 2004
Typpi Suomen ravinnontuotanto ja kulutusjärjestelmässä, 1990-luvun loppu ATMOSPHERE 18.2 44.5 27.6 66.7 SOIL 10.6 146.9 PLANT PRODUCTION ANIMAL PRODUCTION 15.2 AGRICULTURAL PRODUCTION SYSTEM 180.1 23.8 27.6 29.2 FERTILIZER INDUSTRY 1.6 3.7 FOOD AND FODDER PROCESSING INDUSTRY 30.4 15.9 IMPORTS EXPORTS 32.5 31.5 1.5 DOMESTIC CONSUMPTION 0.4 FOREST FOOD PRODUCTION SYSTEM 4.8 26.3 SOLID WASTE MANAGEMENT 3.3 WASTEWATER TREATMENT 16.4 0.6 1.7 4.5 N 1000 t a -1 <10 13 600 111.2 10-39 0.9 40-69 70-100 >100 WATER SYSTEM Lähde: Antikainen et al. 2005
320000 t N a -1 200000 t N a -1 240000 150000 160000 100000 50000 80000 0 0-50000 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000-100000 Deposition N fixation Manure Fertilization Output 1910 1920 1930 A 1940 1950 B 1960 1970 C 1980 1990 2000 Inputs: deposition, biological N fixation, manure, fertilization Outputs: crop and pasture yield Antikainen et al. 2008. A = Probable inputs outputs B = Probable minimum surplus (= maximum inputs minimum outputs) C = Probable maximum surplus (= minimum inputs maximum outputs)
15.11.2010 Luonnontila.fi
Energiajärjestelmä 250000 9 000 200000 Coal Peat Wood Oil 8 000 7 000 Coal Peat Wood NOx 6 000 ton N /year 150000 100000 ton P / year 5 000 4 000 3 000 50000 2 000 1 000 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Nitrogen and phosphorus in fuels and NOx -emissions in Finland, 1900 2003. Saikku et al. 2007
The flows of N in the Finnish municipal waste system as an average of 1995 1999 (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 8.5 0.7 0.3 BIOLOGICAL TRATMENT 0.4 INCINERATION 1.5 20.5 0.3 0.6 MUNICIPAL WASTE WATER TREATMENT 6.5 0.8 7.3 LANDFILLING 0.3 4.5 N 1000 t a -1 < 1 1-5 5-10 >10 1.3 0.4 0.3 5.9 2.5 7.6 0.0 ENVIRONMENT ATMOSPHERE MARINE WATERS 16.3 FRESH WATERS
N and P in wastewaters (households)
Virtojen merkityksestä - N Biojäte Liete (käsittelyn jälkeen) Kotitalouksien ruoka Lanta Ulkomaiset polttoaineet kg N / a Päästöt ilmaan lannasta ja N2 polttoprosesseista NOx ja N2O polttoprosesseista Kotimaiset polttoaineet Rehu Sato (maatalous) Lannoitteet (maatalous) 0 50 000 100 000 150 000 200 000 15.11.2010
Virtojen merkityksestä - P Biojäte Liete (käsittelyn jälkeen) Kotitalouksien ruoka Eläintuotteet teolliseen käyttöön Polttoaineet kotimaisista lähteistä kg P / a Teollinen ja tuontirehu Tuhka Puun ja kemikaalien käyttö (metsäteollisuus) Lanta Rehu Sato (maatalous) Lannoitteet (maatalous) 0 10 000 20 000 30 000 15.11.2010
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 )
Tuloksia ja johtopäätelmiä, jatkuu IV Miten tämän tyyppistä tutkimusta voidaan hyödyntää päätöksenteossa? Tieto, kokonaiskuva Suhteuttaminen Monitorointi, seuranta Suuntaviivat Lisäksi! Rajaukset Epävarmuudet Todelliset vaikutukset ympäristössä
Lisätietoja riina.antikainen@ymparisto.fi Antikainen, R. 2007. 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. 2008. Nitrogen and phosphorus flows in the Finnish agricultural and forest sector in 1910-2000. Water, Air and Soil Pollution 194:163 177 15.11.2010