Kasvihuonekaasujen kokonaispäästöt ja suhteelliset päästövähennykset

Peltobiomassapohjaisilla polttoaineilla raaka-aineiden tuotanto hallitsee kasvihuonekaa-sujen kokonaispäästöjä (kuva 49). Erityisesti näin on viljeltäessä ohraa ja rypsiä, joiden lannoitustarve on selvästi ruokohelpeä suurempi. Perinteisten biopolttonesteiden, ohra-etanolin ja RME:n, kasvihuonekaasujen kokonaispäästöt ovat arvioiden mukaan selvästi suuremmat kuin toisen sukupolven biopolttonesteiden (metsätähde- tai ruokohelpipoh-jainen F-T-diesel) päästöt.

Peltobiomassapohjaisten polttoaineiden kasvihuonekaasupäästöihin liittyy kuitenkin merkittäviä epävarmuuksia. Kuvassa 49 epävarmuutta lisäävinä tekijöinä tarkastellaan lannoitteiden valmistuksen N2O-päästöjä, lannoituksesta johtuvia maaperän N2 O-päästöjä ja maaperän hiilitaseen muutoksia. Kokonaisepävarmuus on jakautunut vinosti ylöspäin, joten ohraetanolin ja RME:n tuotannon ja jakelun kasvihuonekaasupäästöt polttoaineen energiasisältöä kohden ovat alhaisimmillaankin selvästi suuremmat kuin tarkasteltujen toisen sukupolven biopolttonesteiden tuotannon ja jakelun päästöt ja sa-malla tasolla kuin fossiilisten polttoaineiden kokonaispäästöt (polton päästöt huomioi-den). Peltobiomassojen epävarmuusvälistä suurin osa aiheutuu maaperän N2O-päästöjen epävarmuudesta. Perinteisissä kyntöön perustuvissa viljelyketjuissa myös maaperän hiilivajeella on suuri (n. 40 %) vaikutus epävarmuuden ylärajaan. Suorakylvöketjuissa maaperän hiilitaseen mahdollinen kasvaminen alentaa epävarmuuden alarajaa jonkin verran. RME:n epävarmuusvälit ovat suurimmat, mikä johtuu rypsin siementen pie-nemmästä energiasadosta muihin peltobiomassapohjaisiin polttoaineisiin verrattuna.

Näin ollen herkkyys tarkasteltujen parametrien arvoissa tapahtuville muutoksille on suurempi.

Mikäli ohran olki voitaisiin korjata joka toinen vuosi talteen ja hyödyntää turpeen kor-vaamiseen sähkön ja/tai lämmön tuotannossa ja tästä saatava hyöty kasvihuonekaasujen päästöjen vähentymisessä laskettaisiin ohraetanolin hyväksi, alentuisivat ohraetanolin tuotannon oletuskertoimilla lasketut kasvihuonekaasupäästöt n. 70–80 % kuvan 49 pääs-töistä. Vastaava alenema RME:lle rypsin korren hyötykäytön seurauksena olisi n. 100 %. Kuvassa 49 esitettävä päästöjen epävarmuusväli säilyisi kuitenkin yhtä

12 Jos ohraetanolin valmistusprosessissa tarvittava höyry kuitenkin tuotetaan öljypohjaisella energialla, on raakaöljypohjaisen energian korvaavuus vain luokkaa 35–45 %.

na, mutta todennäköisyys saavuttaa päästövähenemiä fossiilisia polttoaineita korvattaes-sa on huomattavasti suurempi kuin jos olkea tai kortta ei hyödynnetä lainkaan.

Hakkuutähdepohjaisten biopolttoaineketjujen epävarmuutena on tarkasteltu tähteiden korjuun aiheuttamaa maaperän hiilitaseen pienentymistä, siitä aiheutuvaa epäsuoraa hiilidioksidipäästöä ja mahdollisen kompensaatiolannoituksen aiheuttamia päästöjä.

Näiden tekijöiden sisällyttäminen tarkasteluihin nostaa hakkuutähdepohjaisen F-T-dieselin kasvihuonekaasupäästöjä merkittävästi oletusarvosta, mutta päästöt jäävät kui-tenkin selvästi pienemmiksi kuin vertailupolttoaineena käytettävän dieselin laskennalli-set kokonaispäästöt (kuva 49).

Ohraetanolin, RME:n ja F-T-dieselin tuotannon sekä fossiilisten vertailupolttoaineiden kasvihuonekaasupäästöt polttoaineen energiasisältöä kohden

0

suorakylvö hakkuutähde ruokohelpi fossiilinen fossiilinen

EtOH EtOH RME RME F-T-diesel F-T-diesel diesel bensiini

Kasvihuonekaasupäästöt (kg CO2-ekv./GJp-a) polton CO2-päästöt

polttoaineen valmistus, varastointi ja jakelu raaka-aineen tuotanto

Kuva 49. Ohraetanolin, RME:n ja Fischer-Tropsch-dieselin sekä fossiilisten vertailu-polttoaineiden tuotannon ja jakelun kasvihuonekaasupäästöt sekä polton laskennalliset hiilidioksidipäästöt polttoaineen energiasisältöä kohden eri viljelyketjuille. RME:n pol-ton hiilidioksidipäästöt johtuvat RME:n sisältämästä fossiilisesta metanolista. Raaka-aineen tuotannossa on huomioitu kasvihuonekaasupäästöt ketjun alusta tuotantolaitok-sen portille saakka. Tuotannossa syntyvien mahdollisten muiden tuotteiden korvaushyö-dyt on myös huomioitu. Fossiilisten polttoaineiden tuotannon ja polton kasvihuonekaa-supäästöjen epävarmuus on tyypillisesti alle 5 %, eikä sitä esitetä kuvassa.

Jotta eri polttoaineiden vaikutusta kasvihuonekaasupäästöihin voidaan vertailla, tulee myös polttoaineiden käyttö sisällyttää tarkasteluihin. Koska polttoaineiden ominaisuu-det vaikuttavat ominaiskulutukseen ja -päästöihin, valittiin sopivaksi indikaattoriksi yksi ajettu kilometri, jota kohden päästöt laskettiin (kuva 50). Biopolttoaineita tarkasteltiin

5 tilavuus-%:n osuuksina sekoitettuna fossiiliseen bensiiniin tai dieseliin. Tästä syystä ajettua kilometriä kohden lasketut kasvihuonekaasupäästöt ovat kaikissa tapauksissa suhteellisen lähellä toisiaan ja eri biopolttoaineiden vaikutusta kasvihuonekaasupäästöi-hin on vaikea tulkita kuvasta 50.

Eri polttoaineiden kasvihuonekaasupäästöt keskimääräisellä henkilöautolla ajettua kilometriä kohden

0 50 100 150 200 250

bensiini 95 %, EtOH 5 % diesel 95 %, RME 5 % diesel 95 %, F-T-diesel (ht) 5 % diesel 95 %, F-T-diesel (rh) 5 % Bensiini Euro 3, Suomi Diesel Euro 3, Suomi

g CO2-ekv./km

Valmistuksen ja jakelun päästöt Polton päästöt

Kokonaispäästöt

Kuva 50. Eri polttoaineiden kasvihuonekaasupäästöt keskimääräisellä henkilöautolla ajettua kilometriä kohden. Polttoaineseosten bio-osuuden on oletettu olevan 5 til-%

kaikissa tarkastelluissa tapauksissa. Biokomponenttien polton hiilidioksidipäästöjä ei ole huomioitu.

Kuvassa 51 esitetään kuvan 50 tulosten perusteella lasketut suhteelliset vaikutukset kasvi-huonekaasupäästöihin, kun biopolttoaineilla korvataan fossiilisia vertailupolttoaineita.

Ohraetanolin on oletettu korvaavan bensiiniä ja muiden biopolttoaineiden fossiilista diese-liä. Ohraetanolin ja RME:n tuotannon ja käytön kasvihuonekaasupäästöt osoittautuivat käytetyillä oletuskertoimilla suuremmiksi kuin fossiilisten vertailupolttoaineiden. Vaikka ohran ja rypsin viljelyn kasvihuonekaasupäästöihin liittyvä epävarmuus on hyvin suuri, on epävarmuusväli vinoutunut siten, että kokonaispäästöt ovat todennäköisemmin suu-remmat kuin pienemmät vertailupolttoaineiden päästöihin verrattuna (kuva 51).

Kehitteillä olevilla teknologioilla, kuten synteettisellä biodieselillä tai biopohjaisella MTBE:llä, olisi tulosten perusteella mahdollista saavuttaa merkittäviä kasvihuonekaasu-jen päästövähenemiä fossiilisiin vertailupolttoaineisiin verrattuna (kuva 51). Hakkuutäh-teiden ja ruokohelven käyttö energiantuotannossa turvetta korvaamaan vähentäisi

hiili-dioksidipäästöjä kuitenkin niin paljon, että suhteellinen kasvihuonekaasujen päästövä-henemä olisi suurempi kuin F-T-dieselin tai MTBE:n tapauksessa.

Eri biopolttoaineiden suhteellinen vaikutus kasvihuonekaasupäästöihin vertailupolttoainetta korvattaessa

-100 % -50 % 0 % 50 % 100 % 150 % 200 % 250 % 300 %

EtOH RME F-T diesel (hakkuutäht.) F-T diesel (ruokohelpi) MTBE (hakkuutähde) hakkuutähteet energiantuotannossa ruokohelpi energiantuotannossa

Kuva 51. Eri biopolttoaineiden suhteellinen vaikutus kasvihuonekaasupäästöihin vertai-lupolttoainetta korvattaessa. Biopolttoaine korvaa aina suhteessa saman määrän fossii-lista polttoainetta riippumatta biopolttoaineen käyttömäärästä tai sekoitusosuudesta.

Positiivinen vaikutus tarkoittaa päästöjen kasvua ja negatiivinen puolestaan päästöjen vähentymistä suhteessa vertailupolttoaineen päästöihin.

Kuvan 51 tulokset eivät kuitenkaan vielä suoraan kerro sitä, kuinka paljon biomassaa joudutaan käyttämään suhteellista päästövähenemää saavutettaessa. Erityisesti tällä voi olla merkitystä sellaisten prosessien tarkastelussa, joissa hyödynnetään paljon biomas-saa itse prosessin energiaksi. Kuvassa 52 esitetäänkin, kuinka paljon yksi kilogramma tuotettua ja prosessiin vietyä biohiiltä korvaa vertailupolttoaineiden sisältämää hiiltä eri biopolttoaineiden tapauksessa. Esimerkiksi tarkastellussa hakkuutähdepohjaisen MTBE:n valmistuksessa kuluu enemmän biohiiltä kuin F-T-dieselin valmistuksessa, mikä näkyy kuvien 51 ja 52 tolppien suhteellisten erojen muutoksena. Vastaavasti MTBE:n ero hakkuutähteiden tai ruokohelven energiantuotantokäyttöön nähden on merkittävästi pienempi, kun tulokset on suhteutettu biohiiltä kohden. Kyseinen indikaat-tori esitetään lähteessä Pingoud et al. (2006).

Eri biopolttoaineiden vaikutus kasvihuonekaasupäästöihin biopolttoaineen hiilisisältöä kohden vertailupolttoainetta korvattaessa

-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

EtOH RME F-T diesel (hakkuutäht.) F-T diesel (ruokohelpi) MTBE (hakkuutähde) hakkuutähteet energiantuotannossa ruokohelpi energiantuotannossa

kg C-ekv./kg Cbio

Kuva 52. Fossiilisen polttoaineen tai turpeen sisältämän hiilen korvautuminen biohiilel-lä korvattaessa vertailupolttoaineita eri biopolttoaineilla. Ekvivalenttiseen hiilimäärään on laskettu hiilidioksidista, metaanista ja typpioksiduulista aiheutuvat päästöt.

Kuvan 52 indikaattori kuvaa tavallaan epäsuorasti sekä polttoaineiden energia- että kas-vihuonekaasutaseiden hyötysuhteita ja on siten varsin hyödyllinen. Sen avulla voidaan välttää harhaanjohtavia johtopäätöksiä prosesseista, joiden hyötysuhde on verrattain huono, mutta joiden apuenergiana käytetään biomassaa tai muuta uusiutuvaa energiaa, jolloin prosessin kasvihuonekaasupäästöt saattavat näyttää hyvinkin pieniltä. Tällaisissa tapauksissa kuvan 52 kaltainen indikaattori paljastaa sen, että samalla määrällä biohiiltä voitaisiin mahdollisesti saavuttaa suurempia päästövähenemiä toisaalla.