Transcript Klimaeffekten av biodrivstoff

Faktaark om transport om miljø, mars, 2012
Foto: Crestock
Klimaeffekten
av biodrivstoff
Av Borgar Aamaas, forsker CICERO senter for klimaforskning
Å bytte ut fossilt drivstoff med biodrivstoff
kan bidra til å redusere klimagassutslippene knyttet til transport. Men det er feil
å påstå at biodrivstoff er klimanøytralt.
Ved forbrenning av biodrivstoff blir CO2
frigitt, som over tid kan bli tatt opp igjen
av naturen gjennom ettervekst. Klimavennligheten vil blant annet avhenge av
hvilken tidshorisont man anvender. I et
klimaregnskap er det viktig å inkludere
ikke bare effekten av CO2, men også albedoeffekten og andre biofysiske effekter. I
tillegg fører produksjon av biodrivstoff til
en rekke indirekte effekter. En utfordring
er kapasitet, siden det kan være problematisk å produsere nok biodrivstoff for å fase
ut all forbruk av fossilt drivstoff.
Påvirker CO2-kretsløpet
I utgangspunktet er CO2-utslipp fra biodrivstoff det samme som CO2-utslipp fra
fossilt drivstoff. CO2 er CO2. Forskjellen
ligger i gjenopptaket av CO2. I prinsippet vil CO2-utslipp etter forbrenning av
biodrivstoff etter enn viss tid kunne bli
gjenopptatt av ettervekst av biomasse. På
den andre sida vil 20 prosent av fossilt
CO2-utslipp fremdeles være i atmosfæren
2000 år etter utslippene. For kortlevde
planter, som dyrket mark, er rotasjonstiden så kort som 1 til 5 år, dvs. tida det
tar før all CO2 blir tatt opp igjen. Rotasjonstiden er lengre for skog, med 25–50
år for tropisk, 55–80 år for temperert og
80–100 for boreal skog. Der fossilt CO2
Fakta: Mat versus drivstoff
1. generasjon biodrivstoff er i mange
tilfelle mat eller dyrket på område
som ellers hadde vært brukt til matdyrking. En rask økning i produksjon
av biodrivstoff fra dyrket område vil
kunne føre til høyere matvarepriser.
Det kan også føre til forflytting av
eksisterende matproduksjon og føre
til avskoging for å få tilgang til nye
dyrkningsområder.
har et oppvarmingspotensial (GWP) på
1, vil denne verdien for en bærekraftig
skoghogst være mindre enn 1. Altså er
biodrivstoff bedre enn fossilt drivstoff når
man utelukkende ser på CO2. Jo kortere
rotasjonstid, jo mindre er den midlertidige
oppvarmingen fra biobasert CO2.
Fossilt drivstoff
Kjøretøy går i dag stort sett
på bensin og diesel framstilt
av fossilt materiale. De direkte utslippene av klimagassen CO2 fra kjøretøy måles i
gram per km og er avhengig
av drivstoffets karboninnhold, mengden CO2 som
produseres ved forbrenning,
samt kjøretøyets energieffektivitet. Alle karbonbaserte
drivstoffer gir avgassutslipp
av CO2. Fossile drivstoffer
tilfører fossilt lagret karbon
til det naturlige CO2-kretsløpet og fører dermed til en
endring av dette kretsløpet. I
tillegg kommer utslipp av andre gasser og partikler, som
også gir klimaeffekter.
Utenom forbrenningen av biodrivstoff, så
fører produksjon og raffinering av biodrivstoff i seg selv også til CO2-utslipp.
Disse utslippene er vanligvis større for
biodrivstoff enn for produksjon og raffinering av fossilt drivstoff. Dermed kan
biodrivstoff ikke være karbonnøytralt uten
at man klarer å eliminere CO2-utslipp fra
produksjonsfasen eller motvirker dette
med å plante mer skog enn man hogger.
Karbonbalansen for biodrivstoff kan
ikke utelukkende se på det som blir tatt
ut av biomasse for produksjonen, siden
denne produksjonen også har innvirkning på kretsløpet til annet karbon som
fins i nærmiljøet. Den totale biomassen
og jordsmonn inneholder om lag 2,7
ganger så mye karbon som atmosfæren.
Endringer i dyrking av planter eller hogst
av skog vil også kunne endre karbonbalansen i jordsmonnet. Å dyrke opp
opprinnelig regnskog, myr, savanner eller
stepper vil derfor frigi store mengder CO2,
fra både vegetasjonen og jordsmonnet.
Ved en skogbrann vil mye CO2 bli frigitt
under brannen, fulgt av en gradvis biologisk degradering av etterlatt biomasse
og fra jordsmonnet. Spesielt myrområde
vil kunne slippe ut store mengder CO2 i
mange tiår etter oppdyrking. Nydyrking
av mark fører typisk til at primærproduksjonen blir redusert til 2/3 av den opprinnelige vegetasjonen.
Bruk av biomasse er et bra virkemiddel,
men må komplementæres med andre
tiltak for å monne. Om all dyrket mark
på jorda ble omgjort til skog, ville dette
redusere temperaturen med omtrent 0,5
°C, mens den globale oppvarmingen fram
til 2100 kan bli på 2–3 °C.
Biodrivstoff påvirker jordas albedo
Det er flere klimaeffekter av å produsere
Biodrivstoff
Foto: Shutterstock
Biodrivstoff baserer seg
på biomasse, som er en
naturlig del CO2-kretsløpet,
der naturlig opptak av CO2 i
biomassen skjer gjennom fotosyntesen. På denne måten
vil produksjon og forbruk
av biodrivstoff ikke endre
størrelsen på totalen av det
naturlige CO2-kretsløpet,
men det vil forrykke kretsløpet. Generelt inndeles
biodrivstoff i generasjoner.
ALBEDO. Åpne områder etter skogshogst øker refleksjonen om vinteren og bidrar til å
kjøle ned jorda.
og forbruke biodrivstoff. Derfor er det
viktig at beslutninger rundt bruk av biodrivstoff ikke utelukkende blir basert på
CO2-regnskapet alene.
Første genererasjon
1.-generasjons biodrivstoff
produseres av frukter og frø
fra planter og fra avfall. De
mest vanlige hovedgruppene
er bioetanol, biodiesel og
biometan. Bioetanol framstilles av planter rike på
sukker og stivelse, sånn som
sukkerrør eller sukkerbeter.
Vanlig bensin kan tynnes ut
med bioetanol. Biodiesel
framstilles av plantefett, fra
oljeholdige frø som raps og
soyabønner. Biometan blir
produsert fra avfall.
Andre generasjon
For tiden forskes på og utvikles 2. generasjon biodrivstoff, som lages av cellulosemateriale, herunder trær,
grener, blader og stilker.
Fordelen med denne typen
produksjon er at allerede utbygd infrastruktur i treindustrien kan utnyttes. Dessuten
slipper produksjonen å oppta
dyrket mark, blir mindre
energikrevende og kommer
ikke i direkte konflikt med
matproduksjon. Ulempen er
at kretsløpet til trær er mye
lengre enn for dyrket mark,
slik at en forrykning av karbonkretsløpet vil ta lengre
tid å nullstille.
Albedo er et mål på en overflates refleksjon, der en høy albedo betyr mye refleksjon. For eksempel gir skog generelt sett
en mørkere jordoverflate enn åpent lende,
der forskjellen økes i områder med snø.
Oppdyrket mark vil være litt mørkere enn
en ørken, og det vil også være forskjeller mellom ulike typer planter. For skog
på høye breddegrader, slik som i Norge,
er endring av overflatealbedo etter hogst
den viktigste tilleggseffekten til CO2. Når
snø ligger på bakken, vil åpen barmark
ha en langt lysere overflate enn skog. En
lysere overflate betyr mindre absorbert
solinnstråling og en avkjøling. Denne
avkjølingen fra økende albedo etter hogst
i boreale skoger kan kompensere for oppvarmingen grunnet CO2-utslipp.
Albedoeffekten vil variere i Norge ettersom lokalklimaet varierer. I høyereliggende områder med snø liggende lenge,
vil albedoeffekten kunne spise opp hele
avkjølingen fra opptak av CO2 i skog.
Mens avkjølingen som følge av redusert
CO2-konsentrasjon i atmosfæren bidrar til
redusert temperaturen over hele kloden,
Fakta: Kapasitet og forsyning
Kapasitet kan være et problem, siden
det kan bli vanskelig å produsere nok
biodrivstoff som kan ta over for fossilt
drivstoff. En annen utfordring er forsyningssikkerhet, siden tilgjengelighet
på drivstoff vil avhenge av at årets
avling ikke blir mislykka. En ensretting av planteproduksjon kan også gi
økologiske utfordringer. Produksjon
av biodrivstoff kan også true vannressursene.
vil oppvarmingen fra redusert albedo
virke lokalt. Lokalt kan derfor albedoeffekten være viktigst, mens den samtidig
globalt sett blir dominert av CO2-effekten.
Global oppvarming vil mest sannsynlig gi
kortere snøsesonger i Norge. Derfor vil en
optimalisert skogforvaltning relatert til albedoeffekten i dag ikke nødvendigvis være
en optimalisert forvaltning i framtiden.
Andre klimaeffekter
Utslipp av andre gasser og partikler må
også tas med i betraktning. Økte avlinger
krever økt bruk av kunstgjødsel. Dette fører til økte utslipp av lystgass (N2O), som
er en langlivet klimagass. Karbonsyklusen
i jordsmonn påvirker også utslipp av N2O.
En annen klimagass er metan (CH4), som
Figur: Timothy D Searchinger 2010
Tredje Generasjon
Videre forskes det på 3. generasjon biodrivstoff basert på
algeproduksjon. Fordelen er
at alger vokser og blomstrer
mye raskere enn trær, noe
som fører til en mye kortere
tid mellom utslipp og opptak.
Kommersialisering av denne
produksjonen er langt unna.
INDIREKTE. Å dyrke mark for etanolproduksjon fører til flere indirekte effekter. Mer
land må dyrkes, som ofte betyr hugging av skog, og dermed en økning i CO2-utslipp.
Fakta: Helsefarer
blir produsert ved bl.a. husdyrhold og
kompostering av biomasse.
Det finnes også andre biogeofysiske og
biogeokjemiske prosesser som har betydning. Deriblant fører skog til økt tilførsel av
fuktighet til atmosfæren. Dette skyldes at
skog tar imot mer regnvann enn gress og
buskas, i tillegg til å pumpe opp mer vann
fra grunnen. På samme måte vil dyrket
mark som blir kunstig vannet gi større
tilførsel av fuktighet til lufta enn en ørken.
Denne effekten er klart viktigst i tropene
der høye temperaturer og mye fuktighet
i bakken gir stor tilførsel av fuktighet til
atmosfæren. Isolert sett fører dette til en
avkjøling. I tropene er denne avkjølingen
omtrent like stor som avkjølingen fra
CO2-opptak fra plantet skog. Tilførsel av
fuktighet i atmosfæren fra skog endrer
også vannets kretsløp, ved å kunne føre
til nye skyer og mer nedbør. Skogplanting
øker også overflatas ujevnheter, noe som
har betydning for lokalmeteorologien.
Indirekte effekter
Vi vet at en fornuftig produksjon av
biodrivstoff i seg selv er mer klimavennlig enn fossilt drivstoff. Men det som
er spørsmålet er om økt produksjon av
biodrivstoff totalt sett fører til en økning
eller nedgang av klimaeffekter for samfunnet totalt sett. Det kan tenkes at en økning
i produksjonen fører til en nedgang i pris
av fossilt drivstoff, som igjen fører til
økt forbruk av fossilt drivstoff. En viktig
indirekte effekt av biodrivstoff er indirekte endringer av landareal (LUC). For
Foto: Petter Haugneland
Forbrenning og produksjon av biodrivstoff fører til partikkelutslipp, som
gir helseskader, spesielt for lungene,
for de som måtte befinne seg i område med mye partikkelforurensing.
Bioetanol basert på mais gir høyere
partikkelutslipp enn fossilt drivstoff,
mens bioetanol av skog kommer bedre
ut. Forbrenning av biodiesel gir mer
partikkelutslipp av de minste partiklene, de såkalte nanopartiklene.
Disse partiklene er det vanskelig å
rense med filter. Biodiesel genererer
generelt sett høyere NOx-utslipp på
norske veier enn vanlig diesel, noe
som også er helseskadelig.
PRISEFFEKT. Økt produksjon av biodrivstoff kan senke prisen på alle typer drivstoff og dermed øke forbruket av fossile
drivstoff. eksempel vil en stor økning i produksjon
av 1. generasjon biodrivstoff fører til større
etterspørsel etter dyrket mark. Resultatet
blir avskoging og CO2-utslipp fra denne
avskogingen.
Disse eksemplene viser at det er viktig å
inkludere disse indirekte effektene for å
få et reelt overblikk av klimavennligheten
til biodrivstoff. Endringer i produksjon av
biodrivstoff vil endre på balansen mellom tilbud og etterspørsel av andre typer
drivstoff, som gir indirekte effekter. På
samme måte vil bruk av areal til biodrivstoff få følger for arealbruk generelt. For
1.-generasjons biodrivstoff må man vite
hvor mye eksisterende dyrket land blir
overtatt til dyrking av biodrivstoff. Oppfølgingsspørsmålet er om redusert matvareproduksjon gir høyere matvarepriser eller
lavere konsum. Vil matproduksjonen bli
flyttet til nydyrket jordbruksområde og
hvilke type land vil nydyrkingen komme
på? Da må man vite hvor mye mat disse
nydyrkingsområdene kan gi. Til slutt kan
man beregne klimaeffekten av disse indirekte effektene.
Alle disse spørsmålene viser at det er store
usikkerheter i å kvantifisere de indirekte
effektene. Jo mer helhetlig de indirekte
effektene blir inkludert, jo større blir usikkerheten.