Klimatnyttan av att använda bioenergi - hur ska vi se på källor och sänkor? Anders Lindroth Institutionen för geo- och ekosystemvetenskaper Lunds universitet anders.lindroth@nateko.lu.se www.lucci.lu.se
Fråga: vilken effekt har skogsbiobränslen på klimatsystemet? Vi använder allt mera avverkningsrester, GROT, för att ersätta fossila bränslen. Vad betyder det för klimatsystemet? Virkesförrådet i Sverige ökar. Vad händer om vi ökar avverkningarna för att ersätta ännu mera fossila bränslen?
Biobränslen är bra för Sverige!
Biobränslen är bra för Sverige! Men: Förnyelsebart Klimatnytta Tidsaspekten av utsläppsbesparingen måste beaktas (om vi ska vara ärliga gentemot klimatsystemet) Olika biobränslen har olika nettoeffekt på klimatsystemet
Varför det är så bra med biobränslen (ur klimatsynpunkt): Biobränslen, som t.ex. biogas, ved, pellets och flis kommer direkt från träd och växter som när de växer tar upp koldioxid ur luften. När man sedan förbränner dem avges inte mer koldioxid än vad växterna tog upp under sin livstid. Så länge nya växter växer upp istället för dem som förbrännts är kretsloppet i balans. (Kommunal klimatskola) Biobränslen från skogen kan ersätta fossila bränslen och träprodukter kan ersätta energiintensiva material som såsom cement, stål och plast. Dessa användningar leder till en direkt minskning av utsläppen av växthusgaser och är på lång sikt att föredra framför lagring av kol. Hög skogsproduktion och substitution är bäst för klimatet. (MISTRA-rapport)
Varför det är så bra med biobränslen (ur klimatsynpunkt): Biobränslen, som t.ex. biogas, ved, pellets och flis kommer direkt från träd och växter som när de växer tar upp koldioxid ur luften. När man sedan förbränner dem avges inte mer koldioxid än vad växterna tog upp under sin livstid. Så länge nya växter växer upp istället för dem som förbrännts är kretsloppet i balans. (Kommunal klimatskola) Biobränslen från skogen kan ersätta fossila bränslen och träprodukter kan ersätta energiintensiva material som såsom cement, stål och plast. Dessa användningar leder till en direkt minskning av utsläppen av växthusgaser och är på lång sikt att föredra framför lagring av kol. Hög skogsproduktion och substitution är bäst för klimatet. (MISTRA-rapport) Biobränslen bidrar inte till ökad koldioxidhalt i atmosfären Rätt men ändå fel! Varför?
Disposition 1. Den globala kolbalansen som ett typfall för hur systemet med källor/sänkor fungerar 2. Några begrepp och definitioner 3. Effekten på klimatsystemet av biobränsle från avverkningsrester (GROT) 4. Effekten på klimatsystemet av biobränsle från avverkning av växande träd (gallring) 5. Slutsatser och rekommendationer
1. Den globala kolbalansen ett slutet system Atmosfären Koncentrationen av växthusgaser påverkar klimatet Jordytan
1. Den globala kolbalansen ett slutet system Atmosfären Koncentrationen av växthusgaser påverkar klimatet Flödet av växthusgaser in/ut från atmosfären orsakar förändringen av koncentrationen. Inflödet är idag större än utflödet CO 2 - halten ökar. Jordytan
Den Human globala Perturbation kolbalansens of the Global utveckling Carbon över Budget tiden 2000-2007 PgC CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source extra-tropics deforestation tropics 1.5 17% Time (y) Global Carbon Project (2008)
Human Perturbation of the Global Carbon Budget CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source fossil fuel emissions deforestation 2000-2007 PgC 7.5 83% 1.5 17% Time (y) Global Carbon Project (2008)
Human Perturbation of the Global Carbon Budget CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source fossil fuel emissions deforestation 2000-2007 PgC 7.5 83% 1.5 17% Time (y) Global Carbon Project (2008)
Human Perturbation of the Global Carbon Budget CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source fossil fuel emissions deforestation atmospheric CO 2 2000-2007 PgC 7.5 83% 1.5 17% 4.2 45% Time (y) Global Carbon Project (2008)
Human Perturbation of the Global Carbon Budget CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source fossil fuel emissions deforestation atmospheric CO 2 2000-2007 PgC 7.5 83% 1.5 17% 4.2 45% ocean 2.3 26% Time (y) Global Carbon Project (2008)
Human Perturbation of the Global Carbon Budget fossil fuel emissions 2000-2007 PgC CO 2 flux (Pg C y -1 ) Sink Source deforestation atmospheric CO 2 land ocean 7.5 83% 1.5 17% 4.2 45% 2.6 29% 2.3 26% Time (y) Global Carbon Project (2008) Sänkor ger oss rabatt på utsläppen
2. Skogens kolbalans - processer, principer & begrepp Fotosyntes NEE (-) (+) (+) Autotrof respiration Förnafall Rotförna Markkol Heterotrof respiration DOC = partikelflöde = gasflöde NEE = Nettoutbyte av CO 2 = Fotosyntes + Respiration
Begrepp & definitioner NEE = Nettoutbyte av CO 2 = Fotosyntes + Respiration (flödesbaserat begrepp) = C träd + C markveg + C markkol + C död ved + C.. (kolförrådsbaserat begrepp) NEE > 0 betyder att atmosfärens CO 2 -halt ökar NEE < 0 betyder att atmosfärens CO 2 -halt minskar
3. Effekten av biobränsle från avverkningsrester (GROT) (eller stubbar) Vi får dubbla emissioner till atmosfären om vi använder fossila bränslen och låter avverkningsresterna ligga kvar i skogen
Effekten av biobränsle från avverkningsrester (GROT) Vi får endast en emission till atmosfären om vi i stället för de fossila bränslet bränner avverkningsresterna
Växthusgasbalans - GROT till bioenergi 14 12 Ingen GROTanvändning GROT-användning 10 Bio Utsläpps/upptagsenheter 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8-10 Bruttoutsläpp Nettoupptag i skog Fossilt Ökat upptag -12 1 2 = netto som blir kvar i atmosfären
Växthusgasbalans - GROT till bioenergi 14 12 Ingen GROTanvändning GROT-användning 10 Bio Utsläpps/upptagsenheter 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8-10 Bruttoutsläpp Nettoupptag i skog Fossilt Ökat upptag -12 1 2 = netto som blir kvar i atmosfären
2. Skogens kolbalans - processer, principer & begrepp Fotosyntes NEE (-) (+) (+) Autotrof respiration Förlusterna minskar vid GROT-användn (NEE blir mer negativ = större upptag) Förnafall Rotförna Markkol Heterotrof respiration DOC = partikelflöde = gasflöde
Men: Nedbrytningshastighet GROT 50% 10-15 år 95% x år (Hyvönen et al., 2000 Forest Ecology and Management 126:97-112)
Nedbrytningshastighet stubbar 50% 20 år 95% (Melin et al., 2009 Forest Ecology and Management 247:1445-1451)
Relativ emissionsbesparing vid GROT och stubbanvändning 1.0 0.8 Relativ emissionsbesparing 0.6 0.4 0.2 50% GROT Stubbar 95% 0.0 10 yrs 20 yrs 0 20 40 60 80 100 Tid efter avverkning (år)
Hur stor är den verkliga emissionsminskningen? Relativ emissionsbesparing 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 50% 95% n ((1 exp( a t ) B CO2 = E( t) )) t= o 0.0 10 yrs 20 yrs 0 20 40 60 80 100 Tid efter avverkning (år) Emissionsbesparing 1990-2005 (M ton CO 2 ) 40 30 20 10 Omedelbart tillgodoräknande 10 år halveringstid 37% 21% emission från biobränsle, CO 2 (M ton) 7 6 5 4 3 2 1 0 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 0 20 års halveringstid 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Den ur klimatets synpunkt verkliga besparingen är 20-35% av den politiska! 40 Emissionsbesparing 1990-2005 (M ton CO 2 ) 30 20 10 Omedelbart tillgodoräknande 10 år halveringstid 37% 21% 0 20 års halveringstid 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 A. Lindroth Skogens roll i klimatsystmet
Och: Förändring av kvävemineralisering vid GROT-användning Minskad N-tillfösel vad betyder det för nettosänkan? Anm.: Inklusive kvävedeposition (Akselsson et al 2007, For Ecol & Manag 238:167-174)
3. Effekten av biobränsle från växande skog (gallringsträd)
Växthusgasbalans - gallringsträd till bioenergi 14 12 Ej växande träd till biobränsle Växande träd till biobränsle Utsläpps/upptagsenheter 10 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8 Bruttoutsläpp Nettoupptag i skog Bio Fossilt -10 1 2 = netto som blir kvar i atmosfären
Växthusgasbalans - gallringsträd till bioenergi 14 12 Ej växande träd till biobränsle Växande träd till biobränsle Utsläpps/upptagsenheter 10 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8 Bruttoutsläpp Nettoupptag i skog Bio Fossilt -10 1 2 = netto som blir kvar i atmosfären
2. Skogens kolbalans - processer, principer & begrepp Fotosyntes NEE (-) (+) (+) Autotrof respiration Gallring leder till kortvarigt minskad fotosyntes (NEE blir mindre negativ upptaget minskar) Förnafall Rotförna Markkol Heterotrof respiration DOC = partikelflöde = gasflöde
5. Slutsatser Det enda sättet som biobränsleanvändning kan åstadkomma en positiv effekt på klimatsystemet är om åtgärden leder till ett ökat nettoupptag från atmosfären GROT-användning är positiv men besparingseffekten är utsträckt över förhållandevis lång tid Oklart vilken effekt den minskad N-tillförsel vid GROTanvändning har på nettoupptaget (negativ inverkan) Avverkning av växande träd för bioenergiändamål har ingen eller till och med en svagt negativ effekt på klimatsystemet (beror sannolikt på vilket fossilt bränsle man jämför med). Kan ej rekommenderas ur klimatsynpunkt.
5. och rekommendationer Plantera snabbväxande skog (energiskog) som har ett stort nettoupptag jämfört med det som växte där innan etableringen. Det ökade upptaget (jämfört med tidigare, ej jämfört med 0-upptag) kan användas för ett ersätta fossilt och ger då motsvarande positiva effekt på klimatsystemet. Denna åtgärd kan ge effekt förhållandevis snabbt. Kvävegödsla särskilt utvalda områden i redan etablerad skog. Kvävegödsling har mycket positiv effekt på nettoupptaget. Det ökade upptaget kan användas för att ersätta fossilt och ger då motsvarande positiva effekt på klimatsystemet. Denna åtgärd kan ge effekt mycket snabbt.
Jag - klimatsystemets försvarsadvokat! Ni = Juryn!