Biopolttoaineiden raaka-aineeksi viljeltävien kasvien aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt Suomessa Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivin 2009/28/EY mukainen laskenta

Abstract

Tässä raportissa esitetään eri kasvien viljelystä aiheutuvia kasvihuonekaasukaasupäästöjä Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivin 2009/28/EY (uusiutuvista lähteistä peräisin olevan energian käytön edistäminen, ns. RES-direktiivi) mukaisesti, kun kasveja viljellään biopolttoaineiden raaka-aineeksi Suomessa. Laskelmat tehtiin parhaan ja huonoimman vaihtoehdon skenaarioille ohralle, vehnälle, sokerijuurikkaalle sekä rypsille ja rapsille. Viljelyn päästöt laskettiin myös NUTS 2 -tasolle, koska tällä tasolla Suomi ilmoittaa vehnän ja rapsin päästöt komissiolle. NUTS 2 -tason laskennassa eriteltiin kuivauksesta aiheutuvat päästöt, koska direktiivin oletusarvojen laskennassa ei ole kuivausta mukana. Elinkaariarvioinnissa kuivaus on kuitenkin yleensä ollut osana viljan korjuuta, jonka vuoksi se otettiin myös tähän tutkimukseen mukaan. Myös vehnän ja ohran kalkitsemisesta aiheutuvat päästöt esitettiin erikseen, koska direktiivissä kalkin käyttö ei ole mukana vehnän oletusarvon laskennassa. Suomessa täytyy kuitenkin myös vehnäpellot kalkita kasvukunnon ylläpitämiseksi. Laskelmat osoittavat, että Suomessa ei päästä alle direktiivin esittämien oletusarvojen millään tässä tarkastelluista viljelykasveista, koska oletusarvot on laskettu keskimääräisille olosuhteille Euroopassa ja Suomen olosuhteet poikkeavat näistä monin tavoin, esimerkiksi satotasot ovat Suomessa paljon alhaisemmat kuin muualla Euroopassa. Parhaassa tapauksessa vehnän viljelyssä päästäisiin alle direktiivin oletusarvon, jos kalkkia ja kuivausta ei huomioitaisi. NUTS 2 -tason tarkastelussa ainoastaan ohran viljely Ahvenanmaalla jäisi alle direktiivin oletusarvojen, jos kalkkia ja kuivausta ei huomioitaisi. Ohralle ja rypsille ei direktiivissä ole annettu oletusarvoja, mutta parhaan ja pahimman vaihtoehdon skenaariossa havaittiin, että ohran päästöt olisivat pienemmät kuin vehnän. Tämä johtuu siitä, että lannoitusmääränä käytettiin mallasohran lannoitussuositusta, joka on hyvin alhainen, ja ohran keskisadot ovat lähes yhtä suuret kuin vehnän. Rypsin viljelystä aiheutuvat päästöt ovat puolestaan hieman suuremmat kuin rapsin, koska rypsin satotasot ovat alhaisemmat. Herkkyystarkasteluiden avulla selvitettiin eri tekijöiden vaikutuksia päästöihin ja etsittiin mahdollisuuksia päästä alle direktiivin oletusarvojen myös Suomen oloissa. Herkkyystarkasteluissa todettiin, että suurin vaikutus viljelyn päästöihin on sadolla ja biokaasulaitoksen typpiveden käyttämisellä väkilannoitteiden sijaan. Myös typensitojakasvien viljely aluskasvina tuo melko suuria päästösäästöjä verrattuna perustapaukseen. Ajan mittaan Suomen olot saattavat muuttua suotuisammiksi biopolttoaineiden raaka-aineiden viljelylle kasvuolojen parantuessa ilmastonmuutoksen myötä. Kevät- ja syysvehnän, ruisvehnän sekä ohran lajikkeita on tulevaisuudessa mahdollista kehittää siten, että niiden sadot kasvavat, sadon valkuaispitoisuus laskee, satoindeksi nousee ja typen käytön tehokkuus kasvaa. Tässä raportissa esitämme tulevaisuuden potentiaalisia tyyppilajikkeita, jotka olisivat optimaalisia biopolttoaineiden raaka-aineiksi. Näillä viljelykasveilla ja -lajikkeilla olisi mahdollista alittaa RES-direktiivin oletusarvot syysvehnällä ja ruisvehnällä sekä parhailla sadoilla myös kevätkylvöisellä vehnällä ja ohralla.

This report presents estimated greenhouse gas emission values associated with cultivation of different crops for biofuels in Finland according to the Directive of the European Parliament and of the Council on the promotion of energy from renewable sources (2009/28/EY). Calculations were made for best and worst case scenarios for the cultivation of barley, wheat, sugar beet, rapeseed and turnip rape. Calculations were also made at NUTS 2 level, the level at which Finland reports emissions from cultivation to the Commission. Emissions from drying are presented separately at NUTS 2 level as drying is not included in the default values of the Directive. Drying grains before storage is usually regarded as a component of harvesting in LCA studies so we decided to include it in our calculations. Also soil liming for cultivation of wheat and barley is presented separately as it is not included in the default value for wheat in the Directive. It is, however, essential to lime wheat in Finland. Our calculations show that the emissions from cultivation are higher than the default values for all regions and for all crops studied. This is because the default values have been calculated for average European conditions and the conditions in Finland are quite different. Yields are much lower, for example. In the best case scenario the emissions from wheat cultivation could, however, be lower than the default values, if emissions from drying and liming were omitted. At NUTS 2 level only the cultivation of barley in the Åland Islands would fall below default values without liming and drying. No default values for barley and turnip rape are provided in the RES Directive. The emissions from barley cultivation are lower compared with those for wheat, because fertilizer use is lower (the same holds true for malting barley) and the yields are nearly the same. On the other hand, the emissions from turnip rape cultivation are higher than those for rapeseed as turnip rape yields are lower. A sensitivity analysis was carried out in order to establish how much each factor contributes to the emissions and if there is potential to reach emission levels below the default values under Finnish conditions. The sensitivity analysis showed that the largest factors influencing the emissions from cultivation are the yield and fertilizer use. Also the cultivation of nitrogen-fixing plants has a substantial influence on the emissions compared with the basic scenario. Optimal varieties of spring and winter wheat, triticale and barley for bioethanol production would be those having a high yield, a high harvest index and high nutrient use efficiency, but low grain protein content. Such varieties can already be found in some European countries with favorable climatic conditions for cereal production. If the growing conditions in Finland improve with climate change as predicted, it may be possible to develop such crop varieties for Finland. This report presents optimal types of the most common spring- and autumn-sown cereals that would be best suited for ethanol production. With such optimal plant types, greenhouse gas emissions from cultivation could be lower than or close to the default values of the RES directive. The most promising varieties would be winter wheat and triticale, but the best yielding varieties of spring wheat and spring barley could also be produced with low greenhouse gas emissions.