Carbon sequestration potential of willow biochar produced on marginal lands in Häme region
Leppäkoski, Lauri (2020)
Diplomityö
Leppäkoski, Lauri
2020
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020111992009
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020111992009
Tiivistelmä
Objective of this master’s thesis is to calculate the carbon sequestration potential of willow biochar produced on marginal lands in the Häme region. The objective is reached by defining the amount of marginal lands available in the region and calculating global warming potential of willow biochar life cycle. Cradle-to-grave life cycle assessment is used for calculating the GWP100. According the assessment the GWP100 is -1 875 kgCO2eq/ 1 000 kg of dry biochar. Most of the carbon sequestrated was the result of adding the biochar into soil, but the waste heat from the pyrolysis directed to district heating (-527 kgCO2eq) had also great effect. Biggest emitter of the life cycle was willow cultivation phase, 212 kgCO2eq. Marginal lands were obtained from the assessment done by forestry organization Tapio, which assessed the amount of field land outside of agricultural use and former peat production sites. In the Häme region the total amount of marginal lands is 4 261 ha, with 40 ha of this being cutaway peatland. With all the marginal land available the carbon sequestration potential of willow biochar in the region is -17 968 tCO2eq/a. When this is compared to total CO2 emission of the agriculture sector on the region, 5 % of the emissions could be compensated. This result varies depending on stability of the biochar and how well the waste heat from the pyrolysis can be utilized. In this study the emissions from the land use changes were not considered which might affect the results a little bit. Also, the other benefits from the biochar application such as decreased need for fertilizer and reduced emissions from soil were not considered. For further research the costs of biochar production and willow farming should be assessed, since convincing farmers for willow biochar production is not just a question of climate change mitigation but also potential mean for diversifying income and increasing livelihood. Tämän diplomityön tarkoituksena on laskea marginaalisilla alueilla kasvatetusta pajusta valmistetun biohiilen hiilensidontapotentiaali Hämeen alueella. Tavoite saavutetaan määrittelemällä marginaalisten maiden määrä alueella ja laskemalla ilmastonlämmityspotentiaali (GWP) pajubiohiilen elinkaarelle. GWP100:n määrittämiseen käytettiin kehdosta hautaan -elinkaarimallinnusta. Mallinnuksen mukaan GWP100 on -1 875 kgCO2eq/ 1 000 kg kuivaa biohiiltä. Suurin osa positiivisesta ilmastovaikutuksesta saavutettiin maaperän hiilimäärän lisäämisellä biohiilen avulla, mutta hukkalämmön hyödyntämisellä kaukolämmössä (-527 kgCO2eq) oli myös suuri vaikutus. Suurimmat päästöt elinkaaren aikana tulivat pajun viljelystä, 212 kgCO2eq. Marginaalisten maiden määrä saatiin Tapio Oy:n selvityksestä, jossa arvioitiin maatalouskäytöstä poistuneiden maiden sekä turvetuotannosta poistuneiden mai-den määrä. Näiden maiden yhteismäärä Hämeen alueella on 4 261 ha, josta 40 ha on turvetuotannosta poistunutta maata. Jos kaikki marginaalinen maa on käytettävissä pajun kasvatukseen, pajubiohiilin hiilensidontapotentiaali alueella on 17 968 tCO2eq/a. kun tätä verrataan maatalouden päästöihin alueella, 5 % päästöistä voitaisiin kompensoida pajubiohiilellä. Tulos vaihtelee riippuen biohiilen pysyvyydestä maassa sekä kuinka hyvin pyrolyysin hukkalämpöä pystytään hyödyntämään. Tässä tutkimuksessa ei otettu huomioon maankäytön muutoksesta johtuvia päästöjä, jotka saattavat vaikuttaa tuloksiin jonkin verran. Lisäksi biohiilen saatavia hyötyjä kuten vähentynyttä lannoitetarvetta ja vaikutusta maaperän päästöihin ei otettu huomioon. Tulevia tutkimuksia varten olisi arvioitava biohiilen tuotannon ja pajunkasvatuksen kustannuksia, sillä maanviljelijöiden houkutteluun pajubiohiilen tuotantoon ei välttämättä riitä ympäristöhyötyjen painottaminen. Pajubiohiilellä on kuitenkin mahdollisuuksia maanviljelijöiden tulojen monipuolistamiseen ja lisäämiseen.