Hiilinielujen lyhyt oppimäärä
Hiilinieluja on luontaisia ja teknologisia. Luontaiset nielut eivät ole ikuisia ja metsien nielujen häviäminen onkin täysin luonnollinen prosessi. Puurakenteissa hiili säilyy varastoituneena vuosikymmeniä.
Globaali hiilitasapaino muutoksessa
Hiilinielu on prosessi, joka poistaa hiiltä ilmakehästä, pienentää ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta ja siten viilentää ilmastoa. Kyseessä on siis käänteinen prosessi kasvihuonekaasupäästöille, jotka lisäävät hiilidioksidin määrää ilmakehässä ja lämmittävät ilmastoa. Jotta hiilinielu toteutuisi, hiili pitää ensin sitoa ilmakehästä, esimerkiksi kasvien fotosynteesin avulla, ja sen jälkeen siirtää varastoon, eli estää hiilen vapautuminen takaisin ilmakehään. Hiilinielu tarkoittaa siis hiilivaraston kasvua, kun taas varaston pieneneminen synnyttää päästöjä. Hiilivarastot voivat olla joko pysyviä tai väliaikaisia.
Nieluista puhuttaessa mainitaan usein erikseen luontaiset nielut, maankäytön nielut ja teknologiset nielut. Nämä kaikki poistavat hiiltä ilmakehästä, mutta niiden syntymekanismit ovat erilaisia. Luontaiset nielut tarkoittavat maaekosysteemien ja merten hiilivaraston kasvua. Tällä hetkellä maaekosysteemit, kuten metsät, sitovat ilmakehästä hiiltä ja varastoivat sitä kasvavaan biomassaan ja maaperään enemmän kuin sitä biomassan hajotessa vapautuu takaisin ilmakehään. Ekosysteemit ovat siis globaalilla tasolla hiilinielu.
LUONTAISET NIELUT ovat nimestään huolimatta lähes kaikki kuitenkin ihmisen toiminnan tulosta. Sitoutuneen ja vapautuneen hiilen määrä oli pitkään tasapainossa, eikä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus paljonkaan muuttunut lähes koko viimeisen jääkauden jälkeisenä aikana. Teollinen vallankumous kuitenkin muutti tilanteen. Viimeisten, noin parinsadan vuoden aikana fossiiliset päästöt ja maankäytön muutokset muuttivat merkittävästi globaalia hiilitasapainoa, ja erityisen nopeaa tämä muutos on ollut viime vuosikymmeninä.
Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu kiihdytti kasvien fotosynteesiä ja lisäsi valtamerten hiilensidontaa. Pohjoisilla leveysasteilla ilmaston lämpeneminen on myös pidentänyt kasvukautta. Kaikki nämä prosessit johtivat siihen, että ilmakehästä poistui enemmän hiiltä kuin aikaisemmin. Näiden uusien hiilinielujen seurauksena noin puolet kaikista ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä on sitoutunut kasvillisuuteen ja valtameriin, sen sijaan että ne olisivat jääneet pysyvästi ilmakehään. Näin luonto tavallaan siivoaa ihmisen tuottamia päästöjä pois ilmakehästä. Nämä nielut eivät kuitenkaan ole riittäneet pysäyttämään ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvua eikä ilmaston lämpenemistä.
Mitkään hiilinielut eivät ole ikuisia, ja luontaiset nielut välttämättä hiipuvat jossain vaiheessa. Mutta mistä tämä johtuu?
Maankäytön nielut ovat seurausta aktiivisista toimista
Luontaiset nielut ovat erityisesti viime vuosikymmenten aikana kasvattaneet maaekosysteemien hiilivarastoa, kuten puiden elävää biomassaa ja kuollutta biomassaa maaperässä. Mutta nämä hiilivarastot ovat vain tilapäisiä. Puut ja muut kasvit kuolevat aikanaan, kuollut biomassa hajoaa ja hiili vapautuu takaisin ilmakehään. Mitä suuremmaksi biologinen hiilivarasto kasvaa, sitä enemmän siitä vapautuu hiiltä. Tämän seurauksena luontaiset nielut välttämättä heikkenevät ja lähestyvät nollaa. Ilmaston lämpeneminen ja sen seuraukset kiihdyttävät tätä kehitystä: kuivuus, metsäpalot, myrskytuhot, hyönteis- ja sienituhot ovat monin paikoin jo muuttaneet maaekosysteemit nieluista päästölähteiksi. Uusimmat tieteelliset analyysit osoittavat, että käännepiste, jossa maaekosysteemien nielut alkavat heikkenemään, olisi jo tapahtunut myös globaalisti, mahdollisesti jo yli 15 vuotta sitten.
Toisin kuin luontaiset nielut, jotka syntyivät ikään kuin vahingossa, ihmisen tuottamien hiilidioksidipäästöjen seurauksena, maankäytön nielut ovat seurausta aktiivisista toimista. Näiden toimien tarkoituksena on voinut olla esimerkiksi metsien kasvun parantaminen, mikä on taas lisännyt hiilensidontaa.
SUOMEN METSIEN HIILINIELUT ovat hyvä esimerkki maankäytön nieluista. Toimenpiteet, joilla nämä nielut tuotettiin, tehtiin pääosin jo 1950- ja 1960-luvuilla. Silloin suuria metsäalueita uudistettiin, ja myös metsänhoitomenetelmät kehittyivät merkittävästi. Tämän seurauksena Suomeen syntyi uusi, nopeakasvuinen puusukupolvi. Tämän nuoren puuston nopean kasvun seurauksena metsiin syntyi hiilinielu, joka kesti 1970-luvulta viime vuosiin saakka. Puusto kuitenkin välttämättä ikääntyy, jolloin sen kasvu hidastuu. Kun suuri osa talousmetsien puustosta tulee hakkuukypsään ikään, hakkuupoistuma lisääntyy, ja puuston ikääntyessä myös luonnonpoistuma kasvaa. Näiden tekijöiden vaikutuksesta puuston hiilinielu on nyt jatkuvasti pienentynyt, ja pitkän ajan kuluessa puuston nielu lopulta nollautuu kaikissa metsissä, hakattiinpa niitä tai ei.
Kuva: Puuston lisäksi myös maaperällä on merkittävä vaikutus metsien hiilinieluun. Metsien ikääntyessä ja kasvun hidastuessa myös uuden karikkeen tuotanto on vähentynyt. Tämän seurauksena kariketta hajoaa nyt enemmän kuin uutta muodostuu, ja metsien maaperä, ja samalla metsät kokonaisuudessaan ovat muuttuneet hiilinielusta päästölähteeksi.
Puurakentaminen ja muut pitkäikäiset puutuotteet auttavat poistamaan hiiltä ilmakehästä
Puuston lisäksi myös maaperällä on merkittävä vaikutus metsien hiilinieluun. Metsien nopea kasvu tuotti myös paljon kariketta, joka kerääntyi maaperään. Tällöin maaperän hiilivarasto kasvoi, ja myös maaperä toimi pitkään hiilinieluna. Karikkeen määrän kasvaessa mikrobien toteuttama hajotustoiminta on lisääntynyt maaperässä, ja entistä enemmän karikkeeseen sitoutunutta hiiltä on vapautunut ilmakehään.
Metsien ikääntyessä ja kasvun hidastuessa myös uuden karikkeen tuotanto on vähentynyt. Tämän seurauksena kariketta hajoaa nyt enemmän kuin uutta muodostuu, ja metsien maaperä, ja samalla metsät kokonaisuudessaan ovat muuttuneet hiilinielusta päästölähteeksi. Kohonnut lämpötila on myös merkittävästi kiihdyttänyt maaperän päästöjä, erityisesti ojitetuilla turvemailla.
Metsien nielujen häviäminen, oli kyseessä sitten maankäytön nielut tai edellä mainitut luontaiset nielut, on siis täysin luonnollinen prosessi, eikä metsien hiilivarastojen ei voida myöskään olettaa olevan pysyviä. Asian tekee ongelmalliseksi kuitenkin se, että Suomen ja osittain myös EU:n ilmastopolitiikka on hyvin riippuvainen hiilinieluista. Uusia nieluja voidaan kyllä tuottaa metsityksellä, metsien kasvua voidaan parantaa esimerkiksi lannoituksen ja jalostuksen avulla, ja turvemaiden päästöjä voidaan vähentää vesipinnan säätelyn avulla. Nämä toimet ovat kuitenkin hitaita, ja mahdollisuudet niiden toteuttamiseen ovat rajallisia.
NIIN SANOTTUJEN TEKNOLOGISTEN NIELUJEN merkitys kasvaa jatkuvasti, koska uusia hiilinieluja kuitenkin välttämättä tarvitaan ilmastonmuutoksen torjumiseksi. Teknologisten nielujen ajatus on löytää ilmakehästä sidotulle hiilelle uusia, pysyvämpiä varastointimuotoja elävän biomassan ja maaperän orgaanisen aineksen sijaan. Metsillä on kuitenkin tässäkin merkittävä rooli, sillä suurin osa nykyisistä teknologisista nieluista perustuu biomassan hyödyntämiseen. Näiden nielujen toiminta perustuu siihen, että kasvien fotosynteesin avulla ilmakehästä sidottu hiili siirretään esimerkiksi metsien tilapäisistä hiilivarastoista pysyviin varastoihin.
Vaikka puutuotteita ei teknisiksi hiilinieluiksi yleensä mielletäkään, puurakentaminen ja muut pitkäikäiset puutuotteet todellakin auttavat poistamaan hiiltä ilmakehästä. Puurakenteissa hiili on hyvin pysyvässä muodossa ja säilyy varastoituneena vuosikymmeniä. Puutuotteiden käyttöiän päätteeksi hiili on edelleen varastoituneena esimerkiksi purkupuussa, ja sen palautuminen takaisin ilmakehään voidaan estää vaikkapa prosessoimalla purkupuu biohiileksi. Näin saadaan aikaan pitkäaikaisia, tai lähes pysyviä hiilivarastoja.
Ensimmäinen tavoite ilmastotoimissa on oltava fossiilisen energiantuotannon alasajo
Puurakentamisen ja biohiilen lisäksi on myös muita keinoja, joilla biologisesti sidottu hiili voidaan siirtää pitkäaikaiseen varastoon. Yksi lupaavimmista keinoista teknologisten nielujen tuottamiseen on biopohjaisen hiilidioksidin talteenotto teollisuuden ja energialaitosten savukaasuista (BECCS) ja talteen otetun hiilen varastointi esimerkiksi meren pohjaan käytöstä poistetuille öljynporausalueille.
Yhteistä näille kaikille teknologisille nieluille on se, että niiden potentiaali hiilen poistamiseen ilmakehästä on todella suuri. Suomessa suurimmat biopohjaiseen tuotantoon perustuvat teollisuuslaitokset tuottavat vuosittain yhteensä yli 20 miljoonaa tonnia hiilidioksidia, ja kaikki tämä voitaisiin periaatteessa ottaa talteen ja varastoida. Monissa maissa, kuten Tanskassa ja Ruotsissa, merkittävän mittakaavan teknologisten nielujen käyttöönotto on alkamassa ihan lähivuosina. Rajat biopohjaisille teknologisille nieluille asettaa vain se, miten paljon biomassaa voidaan tuottaa, ja miten paljon talteen otettua hiiltä mahtuu varastoihin, ja potentiaali pelkästään Suomessa on tosiaan useita kymmeniä miljoonia tonneja hiilidioksidia vuodessa.
Koska teknologisten nielujen tuottamien pysyvien hiilivarastojen on tulkittu pystyvän kompensoimaan fossiilisia päästöjä, biopohjainen teknologia on merkittävässä roolissa hiilineutraaliuden saavuttamisessa. On kuitenkin syytä muista, että ensimmäinen tavoite ilmastotoimissa on oltava fossiilisen energiantuotannon alasajo. Tämän lisäksi sitten tarvitaan pysyvää hiilidioksidin poistoa ilmakehästä, joka voidaan toteuttaa teknologisten nielujen avulla. Fossiilisten päästöjen vähentämisen ja teknologisten hiilinielujen toteuttamisen lisäksi kuitenkin myös uusien maankäytön nielujen tuottamisella on oma, muita ilmastotoimia tukeva roolinsa ilmastonmuutoksen pysäyttämisessä.
Ilkka Leinonen
Kirjoittaja työskentelee Luonnonvarakeskuksessa tutkimusprofessorina.
Kuva: Jyväskylän Kuokkalaan hiljattain valmistunut puukerrostalokortteli Kalon.
Jaa artikkeli
