Ylimääräisestä hiilidioksidista ei ole hyötyä planeetallemme

Entinen Greenpeace-aktiivi, Kanadan Greenpeace-osaston johtaja Patrick Moore tunnetaan nykyään järjestön vahvana kritisoijana. Hänen näkemyksensä ihmisen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta on jokseenkin epämääräinen, painottuen kieltämisen puolelle, tai jopa väitteisiin lämpenemisen ja ilmakehän lisääntyvän hiilidioksidipitoisuuden hyödyllisyydestä.

Phil Mason on erittäin suosittu videoblogin tekijä, jonka aihepiiriin kuuluvat pääasiassa tiedeaiheiset jutut ja pseudotieteellisten juttujen debunkkaukset. Erityisesti kreationistit ovat joutuneet nimimerkin Thonderf00t Youtube-kanavan hampaisiin.

Thunderf00t on tehnyt myös muutaman ilmastoaaiheisen videon. Katsotaan tässä video nimeltään ’The TRUTH about carbon dioxide’ BUSTED. Videolla Mason pureutuu yleisimpiin hiilidioksidin hyödyllisyydestä esittettyihin väitteisiin, jotka tällä kertaa meille esittää Patric Moore.

Prager University, joka on julkaissut Mooren videon, ei nimestään huolimatta ole lainkaan akateeminen instituutio. Kyseessä on Dennis Pragerin perustama mediaorganisaatio, jonka mottona on ”opettaa se, mitä yliopistot eivät opeta”. Kanavalla ovat päässeet ääneen monet muutkin tunnetut ”ilmastoskeptikot”.

Mainokset

Hiilivuoto on totta

Asia jota olen ihmetellyt, mutta en ole saanut vastausta: Kuinka suuri osa Suomen päästöistä aiheutuu Suomalaisten omasta kulutuksesta, ja kuinka suuri osa vientiteollisuudestamme? Mehän valmistamme paperia ja terästä ties kuinka monen miljoonan ihmisen tarpeeseen, mutta kaikki niiden tuotannossa syntyneet päästöt jäävät meidän kirjanpitoon.

Vastavuoroisesti voidaan kysyä, kuinka paljon päästöjä olemme ulkoistaneet tuomalla tavaroita ulkomailta, jolloin niiden päästöt jäävät sinne, tämä päivänä yhä enenevässä määrin Kiinaan. Mikä on tilanne koko Euroopassa? Onko Eurooppa päästöjen nettoviejä vai –tuoja?

Vastauksen tarjoaa eilinen uutinen CO2-raportissa:

Teollisuusmaiden päästöleikkaukset hukkuvat tavaroiden tuontiin

Just näin. Eurooppa kärvistelee yksipuolisen ilmastopolitiikkansa kanssa, saa kirjanpidollisesti aikaan vähennyksiä, mutta vain koska ei ota huomioon ulkoa ostamiensa tuotteiden vaikutusta globaalilla tasolla. Tällä tavalla tästä ei tule mitään. Ei niin yhtään mitään. Sama kirjanpidollinen virhe koskee tietenkin muitakin teollisuusmaita, USA:ta etunenässä, jonka omatkin päästöt ovat monumentaaliset.

Eija-Riitta Korholasta voidaan olla monta mieltä, mutta hän taitaa sittenkin olla aivan oikeassa. Hän on kirjoittanut hiilivuodosta paljon ja usein. Toistaiseksi on näyttänyt siltä, että puheet ovat kantautuneet kuuroille korville. Ehkä totuus vähitellen paljastuu. Korholan hiilivuotokirjoituksia voi etsiä tästä ja tästä.

Ehkä Korhola ei ole täysin oikeassa? Ehkä kukaan ei vain ole huomannut, että hiilivuotoa tapahtuu itse asiassa kaikkialla ja kaiken aikaa, ei ainoastaan päästömaksujen ja energian hinnan kallistumisen Euroopasta ulos ajaman teollisuuden johdosta. Maailmantalous muuttuu, on muuttunut jo pitkään. Tuotantoa siirtyy halpamaihin, joissa päästöistä ei piitata tuon taivaallista, eikä kukaan, KUKAAN, ole osannut ottaa tätä todellista hiilivuotoa huomioon Euroopan päästömääriä laskiessaan. Ei siis semminkään ihme, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousee kaiken aikaa.

Tällä tavalla tästä ei tule mitään. Ei niin yhtään mitään.

Pitäisikö miettiä uudelleen Hansenin hiiliveromallia, erityisesti siinä mainittua hiilitullia? Hiilivuoto on saatava tukittua, muuten ilmastopolitiikka on vain itsensä pettämistä.

Odotan innolla, milloin joku laskee Saksan todellisen päästökehityksen. Sen, jossa hiilivuoto otetaan huomioon. Voipi olla, että uusiutuvaan energiaan rahansa tuhlannut Saksa kokee vielä karvaan pettymyksen.

Hiilidioksidin määrä kasvaa kiihtyvästi

Hiilidioksidin määrä ilmakehässä jatkaa kasvuaan. Mauna Loan mittaukset 1960-luvulta näyttävät tältä:

Kuva 1.

Käyrästä nähdään myös, että se kaareutuu ylöspäin. Tamino esittää uusimmassa postauksessaan kuvan siitä, miten CO2-pitoisuuden kasvu on kiihtynyt, yksikkönä ppmv/vuosi:

Kuva 2.

Kioton ilmastosopimuksen vaikutuksia ei kuvissa näy jälkeäkään. Pitäisiköhän asialle kohta oikeasti tehdä jotain?

Hiilidioksidin määrä ilmakehässä havainnollistettuna

Ilmassa on hiilidioksidia tällä hetkellä 390 ppmv, kun sitä esiteollisena aikana 1800 luvun alussa oli 280 ppmv. Yksikkö ppmv, Parts Per Million by Volume, tarkoittaa miljoonasosaa tilavuudesta. 390 ppm on yhtä kuin 0,039 %. Hyvin suuria ja hyvin pieniä lukuja on vaikea hahmottaa, siksi teemme pari yksinkertaista havainnollistusta.

Havainnollistus pinta-alan mukaan

Ilmakehässä kaasut ovat tasaisena seoksena. Ajatellaan, että ne olisivat erillään niin, että jokainen kaasu olisi yhtenä selvärajaisena alueena maapallon pinnalla. Tällä tavalla kaasujen määrä voidaan suhteuttaa Maapallon pinta-alaan.

Maapallon pinta-ala on 510 100 000 km2

Yksi miljoonasosaa tästä on 510,1 km2

390 miljoonasosaa on 198 939 km2

Tätä pinta-alaa vastaavan neliön sivun pituus on 466 km.

Lasketaan samalla tavalla:

  • Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on tänään 390 ppm <=> 466 km
  • Hiilidioksidin määrä oli esiteollisena aikana 280 ppm <=> 378 km
  • Ihmiskunnan aikaansaama lisäys on 110 ppm <=> 237 km
  • Hiilidioksin määrä lisääntyy vuosittain 2 ppm <=> 32 km
  • Suomen osuus päästöistä on 0,2 % = 0,004 ppm <=> 1,4 km

Piirretään tuloksia vastaavat pinta-alat Suomen kartalle:

Kuva 1.

Piirretään 2 ppm ja 0,004 ppm vastaavat pinta-alat pääkaupunkiseudun kartalle:

Helsinki_hiilidioksidi4

Kuva 2.

Ihmiskunnan tuottaman hiilidioksidin määrä on noin kaksinkertainen tässä esitettyyn määrään nähden, koska noin puolet siitä poistuu luonnon hiilinieluihin.

Kuvasta nähdään, että ihmiskunnan vuotuinen lisäys ilmakehän hiilidioksidiin riittäisi täyttämään koko pääkaupunkiseudun ilmatilan Helsingin eteläkärjestä lähes Järvenpään korkeudelle saakka.

Havainnollistus kerrospaksuuden mukaan

Toinen tapa havainnollistaa hiilidioksidin määrää on laskea kaasukerroksen paksuus, jos kyseinen kaasu olisi muusta ilmasta erillään ja sijaitsisi merenpinnan tasolla. Tehdään yksinkertainen laskelma, joka ei ole absoluuttisen tarkka, mutta on havainnollinen ja tähän tarkoitukseen riittävän tarkka.

Ilmakehän tiheys vähenee ylöspäin mentäessä kuvan 3. mukaisesti.

Kuva 3.

Merenpinnan tasolla keskimääräinen ilmanpaine on 1013 mb (millibaaria). Viiden ja puolen kilometrin korkeudella paine on enää 500 mb, eli puolet ilmakehän massasta sijaitsee 5,5 kilometrin alapuolella. Ylöspäin mentäessä ilman paine ja samalla tiheys vähenevät logaritmisesti, ja myös asymptoottisesti, koska selkeää ylärajaa ilmakehällä ei ole.

Tätä esimerkkiä varten oletetaan, että ilman tiheys merenpinnasta ilmakehän ylärajalle asti on vakio 1,3 kg/m3, eli yhden kuutiometrin paino on 13 N. Esimerkki-ilmakehämme paksuus on siten

101300 Pa : 13 N/m3 = 7792 m

Pyöristetään lukema 8000 metriin.

Hiilidioksidin osuus 390 miljoonasosaa tästä on

8 000 / 1 000 000 * 390 = 3,1 metriä

Samat vertailuluvut kuin pinta-alaesimerkissä ovat siten:

  • Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on tänään 390 ppm <=> 3,1 m
  • Hiilidioksidin määrä oli esiteollisena aikana 280 ppm <=> 2,2 m
  • Ihmiskunnan aikaansaama lisäys on 110 ppm <=> 0,88 m
  • Hiilidioksin määrä lisääntyy vuosittain 2 ppm <=> 1,6 cm

Havainnekuvassa mieshahmon pituus on 170 cm. Ihmistoiminnan aiheuttama hiilidioksidilisäys 88 cm on kuvassa sinisellä.

Kuva 4.

(Pohjana oleva kuva on Pioneer 10 ja 11 -luotaimiin kiinnitty tervehdys avaruuden muukalaisille.)

Yhteenveto

Ihmisoiminnan seurauksena hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä on kasvanut määrällä, joka vastaa 88 cm paksua kaasukerrosta kautta koko Maapallon pinnan. Vertailun vuoksi, yläilmakehän otsonimäärä tällä tavalla ilmaistuna olisi vain 2-4 mm paksu kerros, ja silti se riittää suodattamaan elämälle haitallista Auringon  UV-säteilyä. Hiilidioksidi suodattaa maanpinnasta säteilevää lämpösäteilyä estäen sitä pakenemasta avaruuteen.

”Ilmastonmuutos vuonna 1896”

Sanotaan, että nykyisyyttä ei voi ymmärtää ymmärtämättä historiaa. Ja kun ei ymmärretä, sanotaan, että Al Gore keksi ilmastonmuutoksen, tai Margaret Thatcher. Ja sitten, että kyse on vain aikamme oikusta, joka menee pian ohi kuten monet muutkin ”ismit”.

Nämä molemmat mielipiteet löytyvät mm. tästä jutusta ja sen kommenteista.

Tapani Linnaluoto muotoilee asian näin:

Monilla ihmisillä tuntuu olevan käsitys, että ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos olisi vain jokin viime vuosien moderni ympäristöhapatus, joka pian unohtuu kun hetki odotellaan, eikä asialle siis kannata tehdä mitään. Toiset pitävät ilmastonmuutosta silkkana huijauksena. Nämä ihmiset sitten toitottavat mielipiteitään internetissä uutisten kommenttipalstoilla sen kummemmin tosiasioista piittaamatta.

Tarina jatkuu katsauksella ilmastotutkimuksen historiaan, alkaen vuodesta 1820. Kyseessä on lyhyesti sanottuna paras suomenkielinen kirjoitus tämän tieteenalan historiasta, sekä vuosikymmenien varrella tehdystä havainnoista ja kokeista.

Kirjoitukset löytyvät tästä:

Linnaluodon blogi on aivan uusi ja päätyy säännölliseen seurantaan.

Lisää historiaa muista lähteistä:

CCS – Carbon Capture and Storage

CCS on hiilidioksidin talteenottoa, kuljetusta ja varastointia. Sen avulla on tarkoitus leikata päästöjä keräämällä hiilidioksidi talteen savukaasuista ja loppusijoittamalla se jonnekin turvalliseen paikkaan, jotta se ei päädy ilmakehään.

Talteenotto savukaasuista (Post-combustion)

Tätä menetelmää voidaan soveltaa minkä tahansa hiili-, öljy-, bio- tai maakaasuvoimalan savukaasun hiilidioksidin talteenottoon.

Savukaasu johdetaan savukaasupesuriin. Siellä savukaasun sekaan ruiskutetaan kemikaalia, joka imee itseensä hiilidioksidin. Puhdistetut savukaasut johdetaan piippuun ja kemikaali regeneroidaan, eli siitä erotetaan hiilidioksidi, jonka jälkeen sama kemikaali käytetään uudelleen. Kemikaali ei kulu prosessissa.

Regenerointi tehdään kuumentamalla kemikaalia, jolloin hiilidioksidi erottuu. Lämmittämiseen käytetään voimalasta saatavaa höyryä. Erotettu hiilidioksidi nesteytetään jäähdyttämällä se alle -60 ºC:n lämpötilaan ja paineistamalla yli kuuden ilmakehän paineeseen.

Happipolttomenetelmä (Oxy-fuel)

Toinen menetelmä hiilidioksidin erottamiseksi on polttaa polttoaine puhtaassa hapessa, jolloin savukaasu sisältää vain vettä ja hiilidioksidia.

Vesi on helppo lauhduttaa savukaasusta pois, jolloin jäljelle jäävä hiilidioksidi voidaan suoraan nesteyttää, erillistä erotusta ei tarvita.

Menetelmä vaatii happitehtaan, jossa happi erotetaan ilmasta. Oxy-fuel –menetelmässä savukaasun käsittely kuluttaa huomattavasti vähemmän energiaa kuin Post-combustion –menetelmässä, mutta happitehdas kuluttaa paljon energiaa.

Tämä menetelmä on teknisesti vaativampi kuin Post-Combustion –menetelmä, mutta on myös sovellettavissa vanhoihin laitoksiin.

Talteenotto ennen polttoa (Pre-combustion)

Teknisesti hienostunein menetelmä on hiilidioksidin poisto ennen polttamista.

Tässäkin menetelmässä tarvitaan happitehdas. Polttoaine, hiili tai biomassa, kaasutetaan puhtaan hapen avulla, jolloin saadaan synteesikaasua: hiilimonoksidia ja vetyä. Sitä prosessoidaan edelleen, jolloin saadaan hiilidioksidia ja vetyä. Hiilidioksidi poistetaan ja jäljelle jäänyt vety poltetaan kaasukombivoimalassa.

Menetelmän etuina on mahdollisuus käyttää tuotekaasuna syntynyttä vetyä muiden polttoaineiden valmistukseen, sekä lannoite- ja kemianteollisuuden raaka-aineena. Menetelmä ei sovellu vanhojen hiilivoimaloiden yhteyteen.

Kustannukset

Kaikille menetelmille yhteistä on suuri energiantarve. Kemikaalin regenerointi, hiilidioksidin nesteytys ja happitehdas kuluttavat kaikki paljon energiaa. Niin paljon, että voimalan sähköteho vähenee jopa 30 % jos se varustetaan CCS-laitteistolla.

Tarvittava laitteisto vaatii paljon tilaa, joka rajoittaa sen soveltamista vanhoihin laitoksiin.

Hiilidioksidin loppusijoitus

Hiilidioksidin kuljetus ja loppusijoitus vaatii massiivista logistiikkaa. Palamisessa syntyy hiilidioksidia selvästi enemmän kuin polttoainetta palaa. Esim. yhdestä kivihiilitonnista syntyy noin kolme tonnia hiilidioksidia, jonka poiskuljetus on huomattavasti vaativampi ja kalliimpi tehtävä kuin hiilen kuljetus voimalaitokselle.

Hiilidioksidin loppusijoitukseen soveltuvia paikkoja on rajoitetusti. Esimerkiksi Suomessa niitä ei ole lainkaan. Lähimmät ovat Pohjanmeren öljykenttien tyhjät öljylähteen, joihin hiilidioksidi voidaan pumpata. Maankuoresta löytyy muitakin sopivia sijoituspaikkoja. Yhteensä niiden kapasiteetti on hyvin suuri, mutta nesteytetyn hiilidioksidin toimittaminen loppusijoitukseen on kallista, ja vaatii esimerkiksi sellaista laivakalustoa, jota ei vielä ole olemassa. Lyhyemmillä siirtoetäisyyksillä voidaan käyttää putkilinjoja.

Kun talteenottomenetelmien, kuljetuksen ja loppusijoituksen tehokkuudet otetaan huomioon, saadaan hiilidioksidin erotusasteeksi n. 80 %. Energiantuotannon kustannukset nousevat kymmeniä prosentteja.

Tulevaisuus

Euroopan neuvoston ja parlamentin direktiiviin 2009/31/EY kirjattujen tavoitteiden mukaan EU:ssa voitaisiin vuoteen 2020 mennessä varastoida seitsemän miljoonaa tonnia hiilidioksidia, ja vuoteen 2030 mennessä 160 miljoonaa tonnia, jolloin CCS-teknologian osuus 20 %:n kokonaispäästövähenemästä olisi 15 %.

CCS:ää pidetään tehokkaimpana päästövähennysteknologiana voimantuotannossa. 40 % maailman sähköstä tuotetaan kivihiilellä. EU panostaa CCS:ään tosissaan. Parhaillaan ollaan valitsemassa 10-12 täysimittaista demonstraatiopropjektia, joiden rakentaminen alkaa 2015. Suomesta ehdolla on Meri-Porin 565 MW:n hiilivoimala, jonka teho CCS:n asennuksen jälkeen olisi n. 400 MW, vuosipäästöt vähenisivät n. 1,2 miljoonaa tonnia. Investointipäätökset tehdään vuosien 2011 ja 2012 aikana.

Hiilidioksidin poistaminen ilmakehästä CCS:n avulla

Polttamalla biomassaa CCS-laitoksessa voidaan poistaa hiilidioksidia ilmakehästä. Kasvit sitovat kasvaessaan ilmasta hiilidioksidia, joka kasvin kuoltua palautuu ilmakehään. Polttamalla biomassaa CCS-laitoksessa, voidaan kasvien sitoma hiilidioksidi poistaa kierrosta ja loppusijoittaa se biosfäärin ulkopuolelle.

Ajatuksia metsähakkeesta

Hakkeelle asetetut odotukset energiantuotannossa ovat melkoisia. Energiateollisuuden puupolttoaineen kysyntä kaksinkertaistuu tulevina vuosina. Vuonna 2006 käytetystä puusta päätyi energiaksi noin puolet, vajaa 40 miljoonaa kuutiota, josta suurin osa muiden kuin varsinaisten energian tuotantoprosessien kautta. Energiaa tästä määrästä tuotettiin 83 TWh. Koko suomen energiankulutuksen ollessa n. 400 TWh, puuenergian osuus on siitä noin 20 %.

Sattui äskettäin silmiin uutinen, jollaista oikeastaan olen odottanutkin. Otsikolla ”Hakkeen poisto metsistä huolestuttaa tutkijoita” uutisoi YLE tutkimuksesta, jossa selvitellään metsähakkeen korjuun vaikutuksia metsän hiilitaseeseen.

Ilmaston lämpeneminen lisää maaperän hiilidioksidipäästöjä luultua enemmän. Suomalaistutkimuksen mukaan nykyisin käytettävä mittausjärjestelmä aliarvioi maaperän päästöjä. Ongelmaa pahentaa hakkeen ja karikkeen keräys metsistä biopolttoaineeksi.

Kerrataanpa aluksi idea puupolttoaineen päästöttömyydestä. Puu sitoo kasvaessaan ilmasta hiilidioksidia, joka poltettaessa taas vapautuu takaisin ilmaan. Kaadetun puun tilalle kasvaa uusi, joka sitoo saman verran hiiltä kuin poltetusta puusta vapautui. Uusi puu kaadetaan, poltetaan, kasvaa uusi puu jne. Oleellista on se, että hiili kiertää biosfäärin sisällä. Kun poltetaan fossiilisia polttoaineita, ilmakehään tuodaan hiiltä biosfäärin ulkopuolelta. Sellaista hiiltä, mikä on vuosimiljoonia sitten poistunut kierrosta. Se kumuloituu hiilen luonnolliseen kiertoon ilmakehään, biosfääriin ja valtameriin, ja lisää hiilidioksidin pitoisuutta sekä ilmakehässä että valtamerissä. Biopolttoaine ei tätä tee, koska niiden sisältämä hiili on kierrossa muutenkin mukana. Jos puut jätetään metsään, ne lahoavat aikanaan itsekseen ja hiili vapautuu joka tapauksessa. Tämä on oletus, metsän hiilitaseesta kuulee erilaisia arvioita. En tiedä miten asia oikeasti on.

Biopolttoaineiden päästöttömyys sisältää toisenkin oletuksen. Sen, että poltossa vapautunut hiili myös sitoutuu uudelleen. Mikään ei takaa, että niin myös tapahtuu. Karrikoiden voidaan sanoa, että joka ikinen puu Suomen metsistä voidaan kaataa ja polttaa, eikä päästöoikeuksia tarvitse lunastaa, koska biopolttoaine ei sellaisia tarvitse. Sen jälkeen metsämaat asfaltoidaan. Vapautunut hiili ei palaudu minnekään, lopputulos on sama kuin fossiilisilla polttoaineilla.

Esimerkki on toki yliampuva, mutta itsestään selvänä puupolttoaineen päästöttömyyttä ei tule pitää. Yllä mainittu tutkimus paljastaa muitakin mahdollisia ongelmakohtia metsähakkeen käytössä.

Tänään YLE uutisoi ympäristöjärjestöjen kannanoton asiaan otsikolla ”Järjestöt: Metsähake käy sittenkin energiaksi.

Sekä Maa- ja metsätaloustuottajain keskusliitto MTK että Suomen luonnonsuojeluliitto ovat yhtä mieltä siitä, että metsähakkeen poltto on hyvä tapa tuottaa kotimaista uusiutuvaa energiaa.

MTK:n mukaan on parempi tuottaa energiaa kotimaisesta, uusiutuvasta raaka-aineesta sen sijaan, että tuodaan fossiilisia, uusiutumattomia raaka-aineita ulkomailta. Myös Suomen luonnonsuojeluliitto pitää metsähakkeen käyttöä hyvänä vaihtoehtona moniin muihin energiantuotantotapoihin verrattuna.

Suomessa metsähake tehdään pääasiassa hakkuutähteistä, oksista ja latvuksista, sekä harvennushakkuiden tuottamasta puusta, jotka muuten jäisivät metsään. Myös kannoista valmistetaan kantomursketta polttoaineeksi. Puun elävät osa, lehdet, neulaset ja kuori, sisältävät kaikkein eniten ravinteita. Näin insinöörin logiikalla, tuntuisi järkevämmältä jättää ne metsään, ettei metsä köyhdy. Vai voiko ravinteiden kuljettamista metsästä pois oikeasti kutsua kestäväksi kehitykseksi? Vähän ihmetyttää, miten huolettomasti järjestöt suhtautuvat puun polttamiseen, mutta toisaalta vaativat metsien suojelua.

Ruotsissa polttohaketta valmistetaan jo runkopuusta, ja käytäntö lienee yleistymässä myös Suomessa. Kokopuuhake on laadultaan parempaa, sisältää vähemmän ravinteita ja sen valmistaminen on tehokkaampaa kuin risujen kerääminen. Kokopuuhakkeen korjaaminen ei rasita metsää enempää kuin muunkaan puutavaran korjuu. Oksat ja kannot jätetään metsään.

Karkeasti arvioiden, puolet nykyisin käytetyn puun määrästä tuottaa 20 % Suomessa käytetystä energiasta. Jos kaikki puu käytettäisiin energian tuotantoon, vastaisi se 40 %. Koska edes näin suurta osuutta energiasta ei voida tuottaa puulla, jää yli 60 % kulutuksesta edelleen katettavaksi muilla keinoin.

Tietojen lähde: Suomen metsäsektorin tulevaisuuden energiakysymykset

Tähän aiheeseen palataan vielä.