Field biomass as global energy source

Abstract

Peltobiomassan nykyistä (1997-2006) ja tulevaa (2050) globaalia energiapotentiaalia arvioitiin FAO:n tuotantotilastojen avulla. Tulevaa potentiaalia arvioitiin Hallitusten välisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) päästöskenaarion B1 pohjalta. Tässä päästöskenaariossa maapallon kasvihuonekaasupäästöjen ja väestön kasvun ennustetaan vähitellen laskevan. Tähän kehitykseen vaikuttavat uusiutuvien energialähteiden käyttö ja yhteistyö valtioiden välillä. Tutkimuksessa arvioitiin erikseen peltokasvituotannon sivutuotteista (olki, naatit jne.) saatava energiapotentiaali sekä ruoantuotannosta poistuvan ja bioenergiakasvien tuotantoon siirtyvän peltoalan biomassan tuotosta saatava energiapotentiaali. Yhteensä peltobiomassaan sisältyvä energiapotentiaali olisi tällä hetkellä 122-133 EJ (EJ=J18), 86-93 EJ tai 47-50 EJ vuodessa, jos väestön ruokavalio olisi (vastaavassa järjestyksessä) kasvis-, seka- tai lihapainotteinen ruokavalio. Määrät ovat merkittäviä, sillä esimerkiksi Suomen koko energiankulutus vuodessa on 1,5 EJ ja maailman koko energiankulutus 464 EJ. Vuonna 2050 vastaavat peltobiomassasta saatavat teoreettiset energia-arvot olisivat 101-110 EJ, 57-61 EJ ja 44-47 EJ vuodessa ruokavaliosta riippuen (kasvis-, seka- ja lihapainotteinen ruokavalio). Vuoden 2050 arviot ovat pienempiä kuin nykyisen potentiaalin arviot, koska ilmastonmuutos heikentää suurilla tuotantoalueilla ruoantuotannon edellytyksiä muun muassa lisääntyvän kuivuuden takia. Lisäksi kasvavasta väestömäärästä johtuen yhä suurempi osa peltoalasta tarvitaan ruoantuotantoon. Peltokasvituotannon sivutuotteiden osuus pellolta saatavasta bioenergiasta voisi tällä hetkellä olla 39-42 EJ ja vuonna 2050 38-41 EJ vuodessa. Kuitenkin jo tällä hetkellä maan kasvukunnon ja kestävän viljelyn kannalta sopiva poiskorjattavien kasvintähteiden määrä riippuu ilmasto- ja viljelyoloista. Tulevaisuudessa ilmaston lämpeneminen kiihdyttää maaperän mikrobiologisia prosesseja ja siten yhä suurempi osuus korjuutähteistä on jätettävä pellolle, jotta maaperän eloperäisen aineksen määrä säilyisi riittävänä. Tämän vuoksi nyt esitetyt korjuutähteiden käyttöluvut ovat vain teoreettisia ja niiden todellinen käyttömahdollisuus bioenergiaksi on näitä lukuja pienempi. Varsinaisten bioenergiakasvien viljelyä olisi näillä näkymin mahdollista lisätä Australiassa, Etelä- ja Keski-Amerikassa sekä USA:ssa. Jos viljelymenetelmiä pystytään tehostamaan ruoantuotannossa, ilmastolliset tekijät mahdollistaisivat bioenergiantuotannon lisäämisen myös entisen Neuvostoliiton valtioissa sekä suuressa osassa Eurooppaa. Peltobioenergian tuotanto on tämän tutkimuksen mukaan todellinen vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Tuotannon tehokkuus, kestävyys ja eettisyys riippuvat kuitenkin kasvintuotannon teknisestä kehityksestä, olojen vakaudesta ja siitä, saadaanko ruoka jaettua tasan maailman eri alueiden kesken. Jos maailman koko ruoantuotanto jaettaisiin tasan, ruokaa riittäisi sekä nyt että tulevaisuudessa kaikille - väestön kasvusta huolimatta, ja bioenergiaksikin riittäisi peltobiomassaa, vaikka peltoalaa ei tällöin voitaisikaan valjastaa bioenergiakasvien tuotantoon. Jos tällaista tasajakoa ei toteuteta, suuri osa maailman maista voisi jo nyt, ja myös tulevaisuudessa, korvata merkittävän osan energiantarpeestaan peltobiomassasta saatavalla uusiutuvalla energialla.

Current (1997 2006) and future (2050) global field biomass bioenergy potential was estimated based on FAO (2009) production statistics and estimations of climate change impacts on agriculture according to emission scenario B1 of IPCC. The annual energy potential of raw biomass obtained from crop residues and bioenergy crops cultivated in fields set aside from food production is at present 122 133 EJ, 86 93 EJ or 47 50 EJ, when a vegetarian, moderate or affluent diet is followed, respectively. In 2050, with changes in climate and increases in population, field bioenergy production potential could be 101 110 EJ, 57 61 EJ and 44 47 EJ, following equivalent diets. Of the potential field bioenergy production, 39 42 EJ now and 38 41 EJ in 2050 would derive from crop residues. The residue potential depends, however, on local climate, and may be considerably lower than the technically harvestable potential, when soil quality and sustainable development are considered. Arable land could be used for bioenergy crops, particularly in Australia, South and Central America and the USA. If crop production technology was improved in areas where environmental conditions allow more efficient food production, such as the former Soviet Union, large areas in Europe could also produce bioenergy in set aside fields. The realistic potential and sustainability of field bioenergy production are discussed.