Ilmastoneutraaliin Suomeen 2045

Ajattele globaalisti, toimi paikallisesti  pätee ilmastonmuutoksen torjunnassa enemmän kuin missään.  Samalla kun paikalliset ja pienetkin mahdollisuudet kasvihuonekaasujen päästöjen vähentämiseksi ja nielujen vahvistamiseksi on syytä hyödyntää, suureen mittakaavaan skaalattavat keinot ja toimet ovat välttämättömiä, koska vain sellaisten vaikutukset leviävät teknologian ja kaupan mukana yli maailman.

Ilmastonmuutosta ei pysäytä mikään hyvää tarkoittava oppi, uskonto, lähimmäisten, eläinten tai luonnon rakkaus, ei myöskään yhteiskunnallinen teoria tai poliittinen ideologia.  Ilmastonmuutos pysähtyy toisaalta lopettamalla ja vähentämällä riittävästi niitä prosesseja, jotka muuntavat maan alle, maaperään ja kasvillisuuteen sidottua hiiltä hiilidioksidiksi ja metaaniksi ilmakehään, ja toisaalta edistämällä ilmakehän hiilidioksidin pitkäaikasta sitoutumista takaisin kasvillisuuteen ja maaperään.  Jälkimmäinen täytyy saada ylittämään edellisen tai edellinen alittamaan jälkimmäisen – ihmisen ja luonnon prosessit yhteenlaskien.  Reunaehdot löytyvät geofysiikasta, kemiasta, biologiasta ja ekologiasta, keinot maankäytöstä, materiaali-, bio- ja energiateknologioista, pitäen kuitenkin mielessä että ravinnon tuotanto, sähkön saatavuus ja tavaranjakelun toimivuus eivät ole mukavuustekijöitä vaan elämän ja kuoleman kysymyksiä.

Siis aloitetaan.

Kaikkien polttoaineiden [pl. vety] polttaminen tuottaa hiilidioksidia.  Päästöjärjestys pienimmästä suurimpaan on maakaasu – öljytuotteet – kivihiili – ruskohiili – turve – biomassa.  Ilmastonmuutoksen kannalta fossiilisella ja ei-fossiilisella hiilidioksidilla ei ole eroa.  Termejä uusiutuva, hiilineutraali ja päästötön käytetään ilmastokeskustelussa toistensa synonyymeinä.  Sitä ne eivät ole.  Ydinenergia ei ole uusiutuva mutta kylläkin hiilineutraali ja päästötön.  Bioenergia on uusiutuva mutta ei päästötön – hiilineutraalisuuden suhteen se voi vaihdella laajoissa rajoissa positiivisesta erittäin negatiiviseen.

Sähkö on ainoa energiamuoto, jota voidaan käyttää kaikkeen ja tuottaa päästöttömästi.  Sen osuus koko maailman energian loppukäytöstä on 19%, Suomen 27%.  Edellisestä 42%, jälkimmäisestä 63% (v. 2016) tuotettiin päästötömästi (OECD/IEA 2018).  Siten päästöttömän sähkön osuus koko maailman energian kulutuksesta on 8%, Suomen 17%.

OECD-maissa energian loppukäyttöä on 2000-luvulla vähentänyt energiatehokkuuden paraneminen, jota sähkön osuuden kasvu vahvistaa (OECD/IEA 2018).  Toisaalta muun maailman kehitys ja väestönkasvu varmistaa, että energian käyttö ei vähene eikä edes kasvu pysähdy globaalisti lähivuosikymmenten aikana.  Ilmastonmuutoksen pysäyttämiseksi päästöttömän sähkön tuotannon olisi siis noustava maailmanlaajuisesti vähintään 12- ja Suomessa 5-kertaiseksi.  Keinoja tähän ovat ydin-, vesi-, tuuli- ja aurinkosähkö.  Tavoite ei ole mahdoton, mutta haasteita tuottavat (i) ydinvoimalaitosten rakentamiseen kykenevän osaamis- ja kapasiteettiverkoston alasajo 80-luvun lopulta lähtien [Eurooppalainen ydinenergiainfrastruktuuri olisi nyt rakennettava alusta uudestaan Airbus-Industries kaltaisella yhteistyöllä ja perustettava nykyistä pienempiin, 300 – 500 MWe, sarjavalmistettaviin moduliratkaisuihin], (ii) vesivoiman lisärakentamismahdollisuuksien rajallisuus, sekä (iii) tuuli- sekä aurinkoenergian vaatiman sähkön varastointi- ja kaukosiirtokapasiteetin teknistaloudelliset rajoitukset.  Pitkäaikaisvarastointiin, vuorokaudesta ylöspäin, soveltuvaa potentiaalia allaskapasiteettia on rakennettavissa niukasti, lyhytaikaisvarastointiin soveltuvaa akkukapasiteettia rajoittaa akkukemikaalien saatavuus ja sähkön varastoinnilla keinotekoisiin kemiallisiin polttoaineisiin on huono hyötysuhde.  

Poliittinen kiista siitä, tuleeko liikenteen kasvihuonekaasuja vähentää biopolttonesteiden käyttöä vai sähköautojen määrää lisäämällä, on syytä lopettaa.  Globaalisti biopolttonesteiden tuotanto aiheuttaa koko elinkaaren huomioiden 2…3 kertaiset kasvihuonekaasupäästöt verrattuna niillä korvattuihin fossiilisiin polttoaineisiin (Searchinger et al., Nature 2018 https://doi.org/10.1038/s41586-018-0757-z, ).  Kaikki kunnia Nesteelle MY dieselistä ja ST-1:lle E-85 etanolista, joita tuotetaan elintarvikkeiden tuotannon ja käytön jätejakeista.  Koska koko globaalin elintarviketuotannon energiasisältö (Rosner&Ritchie, Our World in Data 2014) on kuitenkin alle kolmasosa liikenteen energiankäytöstä, sen jätevirroista (Millennium Inst. Washington DC, 2013) tuotetuilla biopolttonesteillä voidaan 100% hyödyntäen kattaa enintään 5% liikenteen energiantarpeesta.  Sensijaan tuuli/aurinkosähköllä ladatun sähköauton kasvihuonekaasupäästö [akkujen valmistamisesta] on vain kahdeksasosa bensiini/dieselauton päästöstä (Searchinger et al., Nature 2018).  Miksi vertaan juuri tuuli/aurinkosähköllä ladattuun?  Koska nimenomaan sähköautot suurikapasiteettisine akkuineen tarjoavat ihanteellisimman ja tuiki tarpeellisen sähkövarastokapasiteetin satunnaissähköä tuottaville tuulivoimaloille ja aurinkopaneeleille.  Siinä missä biopolttonesteet kaksin-kolminkertaistavat päästön, sähkö pudottaa sen murto-osaan – valinnan pitäisi olla itsestäänselvyys? 

Laskennalliset energian säästömahdollisuudet rakennetussa ympäristössä johtavat helposti, amerikkalaisitain sanoen, ”hullun paratiisiin”.  Nykyisten määräysten mukainen rakennus kuluttaa vain murto-osan 60-luvulla rakennetun energiasta, ja jälkimmäisenkin energiankulutus voidaan kohtuullisin kustannuksin vähentää peruskorjauksen yhteydessä puoleen.  Nämä mahdollisuudet tulee toki hyödyntää.  Sensijaan olemassaolevan rakennuskannan purkaminen ja korvaaminen, tai korjaaminen nykyisten uudisakentamisen energiamääräysten mukaiseksi on absurdin kallis ja riskialtis vaihtoehto päästöttömän energiantuotannon lisäämiselle.  Sisäilmaongelmia ja hometaloja ei tunnettu ennen 1970-lukua.  Toki sellaisia silloinkin oli.  Ensimmäisen, 1970-luvun puolivälin, ja toisen, 1980-luvun alun, energiakriisin seurauksena energiaremontoitujen talojen sisäilmaongelmat ja asukkaiden terveysongelmat kasvoivat kuitenkin niin nopeasti ja vaurioittivat asunto-, koulu- ja työpaikkakäyttöön kelpaamattomaksi niin paljon rakennuksia, että 80-luvun loppupuolelle tultaessa käsitteet sisäilmaongelma ja sairas rakennus olivat tulleet tutuiksi jokaiselle.  Ne käynnistivat laajan kansainvälisen tutkimus- ja kehitystyön, tuottivat suuren määrän uutta säätelyä, ja silti aivan uusiakin kalliisti rakennettuja ongelmarakennuksia paljastuu edelleen.  Matala- tai nollaenergiarakennuksen rakentaminen ja turvallinen käyttö erityisesti kylmässä tai kuumassa ja kosteassa ilmastossa vaatii enemmän osaamista kuin mihin useimmat suunnittelijat, rakentajat ja valvojat, sekä ennen kaikkea rakennusten käyttäjät kykenevät.  Erityisesti jälkimmäisille rakennus on asunto, opiskelu- tai työpaikka ei tutkimuslaboratorio.  Saavutettavaan energiahyötyyn verrattuna erityisen kalliita ja riskialttiita ovat vanhojen arvorakennusten kunnianhimoiset energiaremontit.

Allaolevan taulukon laskennassa käytin EU:n URGENCHE projektissa kehittämääni ilmastopolitiikan arviointimallia (Liu et al., J Clean Prod 2017 https://doi:10.1016/j.jclepro.2016.10.137).  Oletin energian loppukäytön teollisuudessa, liikenteessä, rakennetussa ympäristössä, maa- ja metsätaloudessa säilyvän nykyisellä tasolla, ja maksimaalisen osan energian loppukäytön polttoaineista korvattavaksi päästöttömästi tuotetulla sähköllä.  Sähkön tuotantoa lisätään 70%  lisäämällä ydinenergiaa 170% ja kasvattamalla tuuli- ja aurinkoenergian tuotanto 15-kertaiseksi. Vesivoimakapasiteettia muokataan tuulienergian varastointia tukevaksi ja kokonaistuuotantoa kasvatetaan 20%.  Sähköllä korvataan 77% fossiilisten polttoaineiden sekä 25% biopolttoaineiden käytöstä teollisuudessa, liikenteessä ja rakennetussa ympäristössä.  Hiilidioksidipäästö fossiilisten polttoaineiden käytöstä vähenee näin 80%.  Jäljelle jää jonkin verran maakaasua sähkön ja kaukolämmön yhteistuotantoon, hiiltä terästeollisuuden ja öljytuotteita kemian teollisuuden, laivaliikenteen, kansainvälisen lentoliikenteen, metsä- ja maansiirtokoneiden tms. käyttöön.  Biopolttoaineiden käyttö vähenee 22% ja se rajoitetaan metsäteollisuuden jätevirtojen hyödyntämiseen sähkön, kauko- ja prosessilämmön tuotannossa sekä elintarviketeollisuuden jätejakeiden hyödyntämiseen liikenteen biopolttonesteiksi. Kotimaan lentoliikenne korvataan, Lapin lentoja lukuunottamatta, nykyistä nopeammilla junayhteyksillä.  Maanteiden tavaraliikenteestä 75% siirretään rautateille tai sähköistetään.  Henkilöautoliikenteestä sähköistetäään 100%.  Hiilidioksidin kokonaispäästö vähenee 51% tasolle 47 MtCO2/v, mikä vastaa suuruusluokaltaan Suomen maankäytön hiilinielua 2030-40 luvulla, olettaen että hakkuissa noudatetaan pidättyväistä linjaa ja myöhemmin tässä artikkelissa ehdottamani metsitystoimet on otettu käyttöön.  [Huom, tämän artikkelin kirjoittamisen jälkeen LuKen arvio Suomen metsien nettohiilinieluista v. 2040 on pienentynyt 39 miljoonasta 19 miljoonaan hiilidioksidiekvivalenttitonniin, ts. noin puoleen aikaisemmasta]

CO22016-2045.pngEnergian säästöt auttavat tietenkin vähentämään päästöjä enemmänkin kuin taulukosta näkyy, mutta samanaikaisesti niiden kanssa energian kulutusta ovat lisänneet ja lisännevät jatkossakin erinäiset yhteiskunnassa tapahtuvat muutokset.  Esimerkiksi uusien rakennusten vanhoja paremman energiatehokkuuden kokonaishyöty on tähän saakka huvennut siihen, että vaikka Suomen asukasluku on kasvanut vuodesta 1970 vain 20%, asuntojen lukumäärä on lisääntynyt 90%, asuntoneliöiden määrä 160% ja muiden kuin asuinrakennusten lukumäärä 18%.  Vaikka yksittäisten rakennusten energiatehokkuus on parantunut merkittävästi, koko rakennuskannan energiankulutus on lähes kaksinkertaistunut.  Meidän yksittäin tarkasteltuina perustellut tarpeemme näyttävät edellyttävän joka vuosi lisää 24/7/365 lämmitettyjä, ilmastoituja ja valaistuja tiloja ostoskeskuksissa, ravintoloissa, hotelleissa, kulttuuri-, viihde- ja kuntoilutiloissa, toimistoissa, lasten päivä- ja vanhusten hoivakodeissa, kouluissa ja oppilaitoksissa, terveyskeskuksissa ja sairaaloissa, kakkos- ja loma-asunnoissa, yms.  Näitä rakennuksia, niiden edellyttämiä pysäköintialueita ja niitä yhdistäviä tieverkkoja varten raivataan joka vuosi 7 000 ha lisää maata, mikä vapauttaa 5 – 7 MtCO2/v maaperään ja kasvillisuuteen sidottua hiilivarastoa ilmakehään.  Sama kehitys laajentaa kaupunkialueita ja kasvattaa siten niiden sisäisen liikenteen henkilökilometrisuoritteita, elämäntapamuutosten tuomien henkilökilometrien lisäksi.  Vuodesta 1970 Suomen julkisen liikenteen suorite (hlökm/v) on kasvanut  27%, hieman väestönkasvua enemmän, mutta henkilöautoliikenteen suorite 140% (UNECE 2018).

Rakennetun ympäristön aiheuttamien päästöjen vähentämiseen ei siis riitä, että uudisrakennukset kuluttavat energiaa vain murto-osan vanhoihin verrattuna, todelliset säästöt edellyttävät myös nykyistä paljon kattavampaa harkintaa siitä kuinka paljon rakennuksia, miten suuria ja mihin tarkoituksiin me todella välttämättä tarvitsemme, miten meidän harrastustemme ja asiointimme aiheuttamaa liikennekuormaa voitaisiin yhdyskuntasuunnittelun keinoin ja elämäntapamuutoksin vähentää ja kuinka paljon pitäisi rajoittaa uuden maa-alueen raivausta kaupunkien rakentamisen ja liikenneväylien tarpeisiin.

Ilmastonmuutoksen torjuntaan ei riitä päästöjen vähentäminen vaan vähintään yhtä tärkeää on nielujen kasvattaminen, ts., kasvillisuuteen ja maaperään sidotun kokonaishiilimäärän, elävän ja kuolleen biomassan lisääminen.

Elintarvikkeiden tuotanto aiheuttaa kolmasosan kaikista kasvihuonekaasupäästöistä (Gilbert, Nature 2012).  Globaalisti ylivoimaisesti suurin päästäjä on nautakarjatalous.  Sen keskeisin kasvihuonekaasupäästö on nautojen ruoansulatuksen tuottama metaani.  Länsimaiseen perusdieettiin verrattuna ovo-lacto-vegetariaanidieetti vähentää päästöä 37%, pelkästään nautakarjatuotteista luopuminen peräti 70%, mutta täysi vegaanidieetti vain hieman enemmän, 79% (Searchinger et al., Nature 2018).  Ymmärrän toki, että karjataloudesta luopuminen saattaa olla ylivoimainen tavoite, mutta metaanipäästöjen olennaisen vähentämisen lisäksi se vapauttaisi metsitettäväksi 30 000 ha nykyistä nurmimaata joka vuosi seuraavan 20 vuoden ajan.

Lisäämällä maanviljelyn hehtaarisatoa 1% vuodessa vapautuisi metsitettäväksi 15 000 ha/v.  Vaikka tehoviljelyn ilmastokuormitus on hehtaaria kohden luomuviljelyä suurempi, tuoteyksikköä kohden se on pienempi, koska luomuviljely vaatii 30 – 50 % enemmän raivattua pinta-alaa.  Myös GMO-kasvit vaativat tuoteyksikköä kohden vähemmän viljelyalaa ja maan muokkausta kuin perinteiset lajikkeet.  Luomuviljely siis hidastaa ilmastonmuutoksen torjuntaa kun taas GMO edistää sitä (Searchinger et al., Nature 2018).  Kaapeloinnin siirtäminen maan alle lisää Suomessa jo nykyisin metsäpinta-alaa 10 000 ha/v. Kaupungeissa metsittämisen ja kaupunkipuuston lisäämisen vähimmäistavoitteeksi tulisi ottaa vähintään nykyisen 7 000 ha/v raivauksen kompensoiminen.  Yhdessä edellä luetellut toimet voisivat vapauttaa kahdenkymmenen vuoden aikana 1,2 miljoonaa hehtaaria maata metsitettäväksi, ts. kasvattaa metsäpinta-alaa ja sen hiilensidontaa 6 %.

Lyhyellä ja keskipitkällä tähtäyksellä metsien hiilitasetta kasvattaisi eniten niiden jättäminen hakkaamatta.  Hakkuiden merkittävä vähentäminen Suomessa kohottaisi hieman puuperäisten tuotteiden maailmanmarkkinahintoja, mutta vähentäisi silti niiden kysyntää vain marginaalisesti.  Ts. valtaosa Suomessa tuottamatta jäävästä sahatavarasta, sellusta ja paperista tuotettaisiin Suomen ulkopuolella, siellä hakattujern metsien puista.  Vaikutus globaaliin hiilitaseeseen jäisi vähäiseksi ja voisi olla myös negatiivinen.  Suomen talouteen vaikutus olisi suuri, kielteinen ja jakautuisi alueiden ja väestöryhmien kesken hyvin epätasaisesti.  Ilmasto-, metsä ja yhteiskuntapolitiikka lienevät parhaiten yhteensovitettavissa kasvattamalla metsäpinta-alaa ja hiilivarastoa pitkäjänteisesti, maksimoimalla betonin korvaamista rakentamisessa puulla sekä standardoimalla puurakenteita siten, että niitä kannattaa kierrättää rakennuksen käyttöiän jälkeen uusiin rakennuksiin [vrt. hirret] ja ne voidaan lopulta käyttöiän päättyessä polttaa energiaksi [pitkäikäisiin puutuotteisiin sitoutuu metsien tuottamasta puusta globaalisti vain n. 2 %, Suomessa enemmän, mutta kuinka paljon?].  Vaikka Suomen metsäteollisuus käyttää valtaosan hakatusta puusta tuotteisiin, hakkuut ja metsäteollisuus tuottavat myös jätebiomassaa, jonka ilmastopoliittisestikin paras käyttö on polttaa se sähköksi, kauko- ja prosessilämmöksi. (Heikkinen, Metsäkeskus 2014)

Vielä yksi maankäyttöön liittyvä tärkeä kysymys on turvemaat ja suot.  Suon kuivatuksen ja metsittämisen tai viljelykäyttöön ottamisen vaikutuksia suoalueen hiilitaseeseen ja metaanipäästöihin on tutkittu Suomessa 1990-luvulta lähtien.  Yleisjohtopäätös ilmastonäkökulmasta on, että polttoturpeen tuotanto tulisi lopettaa, soita ei pidä kuivata viljelysmaaksi ja että kuivattuja soita tulisi palauttaa luonnotilaan. Kuivattamisen kautta metsitettyjen soiden kokonaishiilitase on maaperän hiilikadon vuoksi usein huonontunut, vaikka puuston sitoman hiilen määrä onkin lisääntynyt.  Tässä tarvitaan tutkimusta edelleen, sen tulee selvittää nimenomaan kokonaishiilitasetta, huomioida myös metaanin ja typpioksiduulin päästöt ja tuottaa kriteereitä maankäytön paikallisen optimoinnin tueksi.

Energiatalouden ulkopuolella uuden metsän ja maan raivauksen lopettaminen sekä karjataloudesta luopuminen vähentäisivät Suomen kasvihuonekaasupäästöä 35 Mt CO2ekv/v.  Tämä vähennys on erittäin merkittävä, mutta sen pitkäaikaisvaikutus on jonkin verran pienempi koska se kohdistuu suurelta osin metaaniin, joka vaikka onkin hiilidioksidia paljon vaikuttavampi on samalla ilmakehässä sitä lyhytikäisempi kasvihuonekaasu.

Ilmastoneutraali Suomi on siis mahdollinen. Se voitaisiin toteuttaa 25…30 vuoden kuluessa ilman kalliita ja sekä taloudellisesti että poliittisesti riskialttiita toimenpiteitä.  Edellytys kuitenkin on että kaikessa päätöksenteossa yhteiskunnan, talouselämän ja yksityiselläkin tasolla valitaan teknisesti ja taloudellisesti realistisista vaihtoehdoista se, jonka on ilmastovaikutukseltaan edullisin (Best Available Technology), että näin toimitaan johdonmukaisesti ja yhtäjaksoisesti vuosikymmenien ajan ja, että samanaikaisesti ei tehdä päätöksiä jotka suoraan tai välillisesti haittaavat edellisten päätöksien toteuttamista tai kumoavat niiden päästöjä alentavia vaikutuksia.

 

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.