Luonnon nielut ja tekniset nielut – mahdollisuudet ja uhat

Nykyinen ilmastonmuutos on seurausta ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvusta. Tämän on aiheuttanut fossiilisten polttoaineiden käytöstä vapautunut hiilidioksidi, ja osaltaan myös maankäytön muutokset, kuten metsien raivaaminen maatalousmaaksi.

Ilmastomuutoksen pysäyttämiseksi on välttämätöntä nollata fossiiliset päästöt, mutta sen lisäksi tulevaisuudessa täytyy myös poistaa merkittäviä määriä hiilidioksidia ilmakehästä ns. hiilinielujen avulla.

Luontaisten hiilinielujen historia

Ennen teollista vallankumousta ilmakehän hiilidioksidipitoisuus pysyi suhteellisen vakiona noin 10 000 vuotta, eli koko viimeisen jääkauden jälkeisen ajan. Vaikka yhteyttävät kasvit sitoivat vuosittain valtavat määrät hiilidioksidia ilmakehästä ja varastoivat sen kasvavaan biomassaan, keskimäärin sama määrä hiiltä vapautui takaisin ilmakehään biomassan luontaisessa hajoamisessa. Koska hiilidioksidin vapautuminen ja sitoutuminen pysyivät tuhansia vuosia tasapainossa, ilmakehän hiilidioksidipitoisuus ei muuttunut, ja globaalilla tasolla hiilinielut ja nettopäästöt olivat nolla.

Kasvit ja valtameret poistavat hiilidioksidia

Kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus alkoi kasvaa fossiilisten päästöjen lisääntyessä, tämä vaikutti myös yhteyttävien kasvien toimintaan. Lisääntynyt hiilidioksidi kiihdytti kasvien yhteyttämistä, ja sitoi entistä enemmän hiiltä biomassaan ja maaperään. Hiilidioksidin määrän kasvu myös nopeutti sen sitoutumista valtameriin. Näiden tekijöiden seurauksena hiiltä poistui ilmakehästä enemmän kuin sitä sinne luontaisesti vapautui, ja globaalit hiilinielut syntyivät. Kaiken kaikkiaan kasvit ja valtameret ovat poistaneet ilmakehästä noin puolet siitä hiilidioksidista, joka on sinne ihmisen toiminnan seurauksena vapautunut. Ilman tätä luonnon ”takaisinkytkentää”, ilmakehän hiilidioksidipitoisuus olisi nykyistä huomattavasti suurempi, ja toteutunut ilmastomuutos paljon pahempi.

Nielut ovat suurimmillaan nuorissa metsissä

Kohonnut hiilidioksidipitoisuus ei kuitenkaan yksistään selitä kaikkia nyt havaittavia nieluja. Satelliittimittauksissa on todettu, että kasvillisuuden nielut ovat suurimmillaan pohjoisten alueiden nuorissa ja keski-ikäisissä nopeasti kasvavissa metsissä. Suuri osa pohjoisten metsien nieluista on syntynyt ihmisen toimien, kuten metsittämisen, uudelleenmetsittämisen ja metsien uudistamisen välittömänä seurauksena. Esimerkiksi Suomen metsien nykyinen nopea kasvu ja metsien nielut ovat pitkälti seurausta sotien jälkeisistä laajoista hakkuista ja niitä seuranneesta metsin uudistamisesta sekä metsänhoitotoimenpiteiden tehostumisesta.

Luontaisten nielujen tulevaisuus

Koska maankäytön hiilinielut on katsottu aiheutuneen ihmisen toiminnasta, tämän on myös tulkittu oikeuttamaan niiden sisällyttämisen kansallisiin kasvihuonekaasulaskentoihin, ja ne on myös tuotu osaksi poliittisia ilmastotavoitteita. Tämä toimintatapa on myös herättänyt kysymyksiä. Ajatus siitä, että kansallisia kasvihuonekaasupäästöjä voitaisiin kompensoida osittain ulkopuolisten tekijöiden aiheuttamilla hiilinieluilla, on kyseenalaistettu. Samoin voidaan kysyä, voiko esim. yksittäinen yritys kompensoida omia päästöjään ostamalla ilmastoyksiköitä nielujen tuottajalta. Erityisesti huolena on ollut se, voiko nielujen käyttäminen ilmastotoimena jopa viivästyttää päästöjen vähentämistä, eli käytännössä fossiilisista polttoaineista luopumista. Myös huoli nielujen pysyvyydestä on noussut keskusteluissa esille.

Onko luontaisten nielujen huippukohta jo ohi?

Kun hiilidioksidipäästöt saadaan pienenemään, hiilidioksidin kasvien kasvua kiihdyttävä vaikutus häviää vähitellen. Koska kiihtynyt kasvu on tuottanut lisää biomassaa, myös tämän biomassan hajoaminen vapauttaa tulevaisuudessa nykyistä enemmän hiiltä takaisin ilmakehään. IPCC:n uusimman raportin mukaan luontaisten nielujen huippukohta on jo ehkä saavutettu, ja tulevaisuudessa nielut pienenevät ja lopulta häviävät kokonaan. Ilmastonmuutos todennäköisesti kiihdyttää tätä prosessia. Pohjois-Amerikassa metsäpalot ovat jo nyt nollanneet pohjoisten metsien nielut ja muuttaneet metsät päästölähteiksi. Keski-Euroopassa hyönteistuhoilla on ollut paikallisesti samanlaisia vaikutuksia. Myös maankäytön avulla toteutetut uudet nielut hiipuvat lopulta. Metsityksen tuottamat nielut jatkuvat vain niin pitkään, kunnes metsän hiilivarasto saavuttaa maksimaalisen kokonsa.

Tekniset nielut uusi mahdollisuus

On selvää, että ilmastotoimissa ei voida enää luottaa nielujen pysyvyyteen. Ilmastonmuutoksen hillinnässä on täysin välttämätöntä keskittyä päästöjen vähentämiseen ja täydelliseen luopumiseen fossiilisista polttoaineista mahdollisimman nopeasti. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, etteikö myös nieluja tarvittaisi edelleen, ja erityisesti tulevaisuudessa. Nettopäästöjen nollaaminen on ilmastomuutoksen pysäyttämisen ehdoton edellytys, mutta täydellinen päästöttömyys saattaa olla todella vaikeaa saavuttaa. Esimerkiksi ruoantuotannossa vapautuu merkittäviä määriä dityppioksidia, joka on hiilidioksidia huomattavasti voimakkaampi kasvihuonekaasu. Näistä päästöistä ei välttämättä päästä kokonaan eroon. Tämän vuoksi nieluja tarvitaan jo pelkästään nettonollapäästöjen saavuttamiseen. On myös esitetty ajatuksia, että ilmastotoimissa pitäisi mennä vieläkin pidemmällä; nettonolla ei riitä, vaan hiiltä pitäisi saada poistettua ilmakehästä enemmän, kuin sitä sinne vapautuu. Näin voitaisiin ilmaston lämpenemisen sijaan viilentää ilmastoa, jolloin pystyttäisiin jopa osittain palauttamaan esiteollisella ajalla vallinneet ilmasto-olosuhteet. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi pitkäaikaiset, tehokkaat nielut ovat täysin välttämättömiä.

Hiiltä voidaan poistaa luontaisesta kierrosta

Miten uusia nieluja sitten pystyttäisiin tuottamaan? Kasvava biomassa tarjoaa ratkaisun tähänkin kysymykseen. Vaikka puuston ja maaperän hiilivarastoja ei tulevaisuudessa pystyttäisi merkittävästi kasvattamaan, biomassaan sitoutuu silti vuosittain satoja gigatonneja hiilidioksidia ilmakehästä. Tämän hiilen vapautumista takaisin ilmakehään voidaan rajoittaa teknisillä keinoilla, jolloin saadaan tuotettua nieluja, jotka voivat siirtää hiiltä ilmakehästä pysyviin varastoihin. Tällä tavoin saadaan kumottua fossiilisten polttoaineiden polttamisen aiheuttamaa ilmastovaikutusta. Hiili, joka on ollut vuosimiljoonia sidottuna fossiilisissa varastoissa ja sen jälkeen vapautunut, saadaan poistettua ilmakehästä ja varastoitua uudelleen.

Biomassa energiaksi ja hiilidioksidi talteen

Teknologia biopohjaisen hiilen talteenottoon ja varastointiin on jo olemassa. Ns. BiCRS-teknologioilla biomassa muutetaan suoraan varastoitavaan muotoon. Esimerkkinä tästä on pyrolyysin avulla tuotettu ja maanparannusaineena käytetty biohiili, joka on pitkäaikainen hiilivarasto. Toinen vaihtoehto on, että biomassa hyödynnetään ensin energiaksi, ja samalla korvataan fossiilisia polttoaineita, minkä jälkeen vapautunut biopohjainen hiilidioksidi otetaan talteen ja varastoidaan pysyvästi (ns. BECCS-teknologiat).

Talteenoton rahoituksen vaihtoehdot

Vaikka teknologinen valmius ja kiinnostus teknisten nielujen toteuttamiseen on jo olemassa, niiden laajamittaiselle käyttöönotolle on vielä esteitä. Yksi keskeisistä haasteista liittyy talteenottomekanismin rahoitukseen. Koska nielut poistavat hiiltä ilmakehästä, olisi luontevaa rahoittaa niiden toteuttamista ns. käänteisillä päästömaksuilla. Olisi tärkeää saada myös tekniset nielut osaksi kansallista päästölaskentaa, mikä kannustaisi valtioita panostamaan niiden toteuttamiseen. Yksi mahdollisuus olisi myös nielujen tuominen esim. EU:n päästökauppajärjestelmän piiriin.

Fossiilisten päästöjen nollaaminen on tärkein toimi

Biopohjainen hiili on arvokas luonnonvara, joten sen pitkäaikainen varastointi joutuu kilpailemaan muiden käyttömuotojen kanssa. Esimerkiksi talteen otettu biopohjainen hiilidioksidi voidaan varastoinnin sijasta ohjata hyötykäyttöön, kuten synteettisten polttoaineiden ja materiaalien valmistukseen. Ilmaston kannalta tämä voi olla jopa positiivinen ongelma. Ilmastohyötyjä saavutetaan samalla tavalla fossiilisten polttoaineiden ja materiaalien korvaamisella kuin myös nielujen tuottamisella. Lisäksi on syytä pitää mielessä, että fossiilisten päästöjen nollaaminen on edelleen se tärkein ja kiireellisin ilmastotoimi. Joka tapauksessa on selvää, että kasvien fotosynteesin tuottama biomassa tulee olemaan vielä pitkään tärkein, ja suuressa mittakaavassa ehkä ainoa väline hiilidioksidin poistamiseen ilmakehästä. ■

Kirjoittaja on Luonnonvarakeskuksen tutkimusprofessori.