Tehometsänhoito ilmastonmuutoksen hillinnän keinona? Henvi Science Day Lauri Valsta

Tehometsänhoito ilmastonmuutoksen hillinnän keinona? Henvi Science Day 17.4.2013 Metsätieteiden laitos / 17.4.2013 1

Ilmastolliset tavoitteet metsänkasvatuksessa Metsän hiilivarasto Tuotteiden hiilivarasto Vältetyt päästöt Metsänhoitotoimien hiilipäästöjen minimointi Metsikön albedo Metsikön aerosolit 17.4.2013 2

Tehometsätalouden piirteet Metsätalouden tavoite: tuottojen nykyarvo Pääoman tuottoprosentti suhteellisen korkea Tavoitteena tuottaa sitä, mistä saa tuloja Tukkipuu (ei välttämättä paras laatu) Tulot riittävän nopeasti Investoinnit tuotantoon korkealla tasolla Pääomien puute ei ole rajoittava tekijä Maapohjan tuotto korkea Mahdollinen lannoitus 17.4.2013 3

Tukkipuun tuotannon ilmastovaikutukset Nykyteknologian olosuhteissa tukkipuuhun pohjautuvilla tuotteilla on suurimmat vältetyt päästöt CLT-rakenteilla saavutetaan vielä hieman suuremmat päästövähennykset (Ruuska ja Häkkinen 2012) Päästötietoisuus ei välttämättä ole suuri, joskin energian säästö kustannussyistä on luontaista Päätuote tehometsätaloudessa 17.4.2013 4

Kuitupakkausten ilmastovaikutukset Pääasiallinen vaihtoehto on muovipohjainen tuote Muovi kilpailee raakaöljyn polttamisen kanssa ja muovin käyttö vähentää raakaöljyn energiakäyttöä Muovin valmistus aiheuttaa fossiilisia päästöjä Muovia voidaan kierrättää samoin kuin kuitupakkauksia Kuitupakkausten raaka-aine voi olla kemiallista sellua (pienemmät khk-päästöt) tai mekaanista sellua (suuremmat khk-päästöt) Salmisen (2011) mukaan kuitupakkausten käytön vähentäminen vaikuttaisi lisäävän hiilipäästöjä (tulos riippuu taustalla olevasta metsänhoidon muutoksesta) 17.4.2013 5

Hiilivarasto Suurimmillaan koskemattomassa metsässä Tehometsätalous johtaa edelliseen verrattuna huononpaan tulokseen hiilivaraston kannalta, koska tuotteiden varasto on pieni verrattuna metsästä poistuvaan hiileen 17.4.2013 6

Douglas-kuusi, US NW Hiilivarasto metsässä Hiilivaraston kehittyminen ja keskimääräinen hiilivarasto kolmella eri kiertoajalla: 40, 80, 120 ja 160 v. (Manriquez 2002) 7

Douglas-kuusi, US NW Hiilivarasto metsässä ja tuotteissa 4/17/2013 8

Hiilivaraston ja vältettyjen päästöjen yhdistäminen Suhteet hiilivaraston, metsän kasvun, vältettyjen päästöjen ja hakkuutulojen välillä Puuston kasvu Varasto Optimi Hakkuutulot Substituutio Varaston arvo Substituution arvo 9

Vältetyt päästöt esimerkkinä materiaalikorvaavuus Puunkäytön ilmastovaikutuksia voidaan laskea, kun oletetaan yhteiskunnan materiaalitarve vakioksi Materiaalitarve voidaan tyydyttää puutuotteilla tai vaihtoehtoisilla tuotteilla Materiaalien korvaavuuden avulla voidaan laskea suhteellinen päästövähennyskerroin, R Puun käytön aih. vältetyt päästöt CO2 R Käytetyn puumäärän sisältämä CO2 17.4.2013 10

Vältetyt päästöt eri puutuotteilla, kerroin R Bioenergia, suurimittakaavainen (suhteessa fossiiliseen hiileen) 0.8 0.89 Mekaaninen massa paperia varten - 0.48* ) Kemiallinen massa paperia varten - 0.13* ) Kuitupohjaiset pakkaukset 1 1.5 (2) Sahatavara 1 2 Huom! On tärkeää tiedostaa, onko päästövähennykset laskettu valmiin puutuotteen hiilisisältöä vai raaka-aineena käytetyn puun hiilisisältöä kohden (yllä olevat ovat raaka-aineen hiilimäärään) * ) Lisää päästöjä 17.4.2013 11

Douglas-kuusi, vältetyt päästöt lisätty 400 0-165 Years 350 0-120 Years Metric Tons per Hectare 300 250 200 150 100 0-45 Years 0-80 Years 50 0 45 80 120 NA 45 80 120 NA 45 80 120 NA 45 80 120 NA Rotation Length in Years Forest Products, Emissions, and Displacement Sustitution 12

Douglas-kuusiesimerkki Metsän hiilivarasto oli suurin hakkaamattomassa metsikössä Hakkaamattoman metsikön hiilivarasto oli myös suurempi kuin hakatun metsän ja puutuotteiden hiilivarasto Kun vältetyt päästöt otettiin huomioon, lyhin kiertoaika antoi suurimmat ilmastohyödyt 17.4.2013 13

Liski ym. (2001) Which rotation length is favourable to carbon sequestration. Can J. Forest Research. 17.4.2013 14

Liski ym. (2001) Which rotation length is favourable to carbon sequestration. Can J. Forest Research. Metsämaan hiilimäärien muutoksella huomattava merkitys Mikä kiertoajoista vastaa parhaiten tehometsätaloutta? 17.4.2013 15

Pingoud, K., Pohjola, J. & Valsta, L. 2010. Assessing the integrated climatic impacts of forestry and wood products. Silva Fennica 44(1): 155 175. Perusvaihtoehtona olivat Tapion metsänhoitosuositukset (2006) Niille luotiin 4 lisävaihtoehtoa Kiertoaika +20 v Kiertoaika +40 v Kiertoaika +20 v ja pohjapinta-ala +4 m 2 /ha Kiertoaika +40 v ja pohjapinta-ala +4 m 2 /ha Tukkipuun tuotoksen muutos ohjattiin puukerrostalojen rakentamiseen (oli aina lisäys) Kuitupuun tuotoksen muutos vaikutti sellun ja energiapuun tuotantoon 17.4.2013 16

Pingoud, K., Pohjola, J. & Valsta, L. 2010 (jatkoa) 17.4.2013 17

Pingoud, K., Pohjola, J. & Valsta, L. 2010 Yhteenveto Kiertoajan pidentäminen ja kasvatustiheyden nosto Lisäsivät tukkipuun tuotosta ja vähensivät kuitupuun tuotosta (paitsi männyllä +40 v) Lisäsivät metsän ja tuotteiden hiilivarastoja Lisäsivät vältettyjä päästöjä ennen muuta puurakentamisen lisääntymisen vuoksi Oliko käsittelyn muutos kohti tehometsätaloutta? Kasvatustiheyden nosto, kyllä Kiertoajan pidentäminen, ei 17.4.2013 20

Vältettyjen päästöjen herkkyysanalyysi Edellisissä tuloksissa oli kussakin yhdet arvot puun käyttöketjujen synnyttämille vältetyille päästöille Kun vältetyt päästöt kilpailevat hiilivaraston kanssa, on mielekästä testata eri tasoja 17.4.2013 21

Puunmyyntitulojen ja hiilensidontapalveluiden yhteistuotannon malli (Pohjola & Valsta 2007) Hakkuisiin liittyvät Kasvuun liittyvät max jossa h t l t T T t t ( ht lt ect )(1 r) w crt (1 r) T t 0 t 0 1 (1 r ) = puunmyyntitulot tienvarsihintana, = korjuukustannukset, ec t = hakkuun aiheuttamat päästömenot (vähennettynä vältettyjen päästöjen arvolla), w = uudistamiskustannukset, cr t = hiilensidontatulot Kaikki diskontattuna korkokannalla r, kiertoajalla T 1 22

Optimaalinen männikön kasvatus eri vältettyjen päästöjen arvoilla 500 450 400 Stand volume, m3/ha 350 300 250 200 150 C B 0.85 C B 1.0 C B 2.0 C B 3.0 C B 4.0 Timber only 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 Stand age, yrs Jos R < 0.8, kiertoaika > 175 v Metsätieteiden laitos / 17.4.2013 23

Hiilen hinnan vaikutus alkutiheyteen ja harvennuksiin männikössä 350 300 Puuston tilavuus, m3/ha 250 200 150 100 0 20 30 50 0 0 20 40 60 80 100 120 Metsikön ikä Metsätieteiden laitos / 17.4.2013 24

Yhteenveto: tehometsätalouden edullisuus ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta Tavoiteltavia piirteitä Suuri tukkipuun tuotos vuotta kohden Korkea puuston tiheys alusta alkaen ja biomassan nopea kasvu Vältettäviä piirteitä Lyhyt kiertoaika Hidas alkukehitys Epävarmaa Lannoitus (ruotsalainen tutkimus tukee lannoitusta) Koivun albedon merkitys Tärkeä tutkimuskohde on selvittää eri puulajien ja kasvupaikkatyyppien erot 17.4.2013 25