Klimat a bioenergia. Czy stosowanie biomasy na dużą skalę, to wielka szansa, czy wielki problem?


W tym roku już 29 lipca przypadł światowy dzień długu ekologicznego. To najwcześniej w historii. „Koszty tej globalnej ekologicznej nadwyżki stają się coraz bardziej widoczne w postaci wylesienia, erozji gleby, utraty różnorodności biologicznej czy gromadzenia się dwutlenku węgla w atmosferze” – komentuje Global Footprint Network, organizacja wyliczająca dzień długu ekologicznego. Wpływ na klimat i emisje gazów cieplarnianych wynikające ze zwiększonego wykorzystania bioenergii, jak również ogólna dostępność biomasy do celów energetycznych to tematy, które stają się przedmiotem coraz większej ilości badań i zainteresowania opinii publicznej. Badania naukowe obejmują również szeroko różne skutki społeczne i środowiskowe. Co stwierdzają badania?


Czy wykorzystanie bioenergii zmniejsza emisje gazów cieplarnianych (GHG)?

„Łącznie przekształcenie gruntów pod uprawy w celu uzyskania biopaliw może prowadzić do znacznych emisji gazów cieplarnianych. Nawet gdyby wykorzystywane były porzucone grunty i pastwiska, to światowa średnia w wysokości do 10% wykorzystania biopaliw w transporcie sprawiłaby, że ogólny efekt łagodzący wynikający ze stosowania biopaliw pierwszej generacji byłby wątpliwy” UNEP, 2009.

„Stosując ogólnoświatowy model rolnictwa w celu oszacowania emisji wynikających ze zmiany sposobu użytkowania gruntów ustalono, że etanol z kukurydzy, zamiast generować 20% oszczędności, niemal podwaja emisje gazów cieplarnianych w ciągu 30 lat i nadal zwiększa emisję gazów cieplarnianych w ciągu 167 lat. Biopaliwa z prosa rózgowego, jeśli są uprawiane na terenach przeznaczonych na kukurydzę w Stanach Zjednoczonych, zwiększają emisję o 50%. Wynik ten budzi obawy dotyczące dużych obowiązkowych ilości produkcji biopaliw i podkreśla wartość wykorzystywania produktów odpadowych.” Science, 2008.

„Prace naukowe wskazują, że emisje wynikające z pośredniej zmiany sposobu użytkowania gruntów mogą się znacznie różnić w zależności od surowca i mogą zanegować niektóre lub wszystkie redukcje emisji gazów cieplarnianych powodowane przez poszczególne biopaliwa w stosunku do zastępowanych przez nie paliw kopalnych”. Komisja Europejska, 2012.

„Bez zajęcia się kwestią zmiany sposobu użytkowania gruntów, cel Unii Europejskiej dotyczący energii odnawialnej w transporcie może nie przynieść faktycznych oszczędności emisji dwutlenku węgla w świecie rzeczywistym. Może się to skończyć jedynie działaniem na papierze, które wspiera powszechne wylesianie i wzrost cen żywności.” List do Komisji Europejskiej, podpisany przez ponad 200 naukowców, 2011.

„Wytwarzanie energii z biomasy ma na celu zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. Jednak spalanie biomasy zwiększa ilość dwutlenku węgla w powietrzu (podobnie jak spalanie węgla, ropy naftowej i gazu), jeśli pozyskiwanie biomasy zmniejsza ilość węgla magazynowanego w roślinach i glebach lub zmniejsza bieżącą sekwestrację dwutlenku węgla. Dlatego też prawodawstwo zachęcające do zastępowania paliw kopalnych przez bioenergię, niezależnie od źródła biomasy, może nawet doprowadzić do zwiększenia emisji dwutlenku węgla, przyspieszając tym samym globalne ocieplenie.” Komitet Naukowy Europejskiej Agencji Środowiska, 2011.

„Rachunkowość stosowana obecnie do oceny zgodności z limitami emisji dwutlenku węgla w protokole z Kioto i w prawodawstwie dotyczącym klimatu zawiera daleko idącą, ale dającą się naprawić wadę, która poważnie osłabia cele w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych. Nie liczy CO2 emitowanego z rur wydechowych i kominów podczas stosowania bioenergii, nie liczy również zmian w emisjach pochodzących z użytkowania gruntów, gdy biomasa jest pozyskiwana lub uprawiana. Takie rozliczenie błędnie traktuje całą bioenergię jako neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla, niezależnie od źródła biomasy, co może powodować duże różnice w emisjach netto.” Science, 2009.

„Spalanie biomasy powoduje emisję gazów cieplarnianych brutto w przybliżeniu równą spalaniu paliw kopalnych. Jeżeli produkcja bioenergii ma wygenerować redukcję netto emisji, to należy je rekompensować poprzez zwiększone pochłanianie dwutlenku węgla netto przez faunę i florę oraz gleby. Odpowiednie porównanie dotyczy zatem strumienia biosfery netto w przypadku braku bioenergii w porównaniu ze strumieniem biosfery netto w obecności produkcji bioenergii. Przy obliczaniu tych strumieni należy uwzględnić skutki bezpośrednie i pośrednie.” IPCC, 2014.

„Jednakże prognozy oparte na scenariuszu odniesienia sugerują znaczny spadek (-25 do -40%) ilości pochłaniaczy dwutlenku węgla w lasach w UE do 2030 roku w porównaniu z rokiem 2010. Wykorzystanie drewna do produkcji bioenergii skutkuje początkowo długiem węglowym wynikającym ze zmniejszonego magazynowania w lasach, co ma wpływ na bilans gazów cieplarnianych netto w zależności od rodzaju energii, który jest zastępowany i rozważanego okresu (McKechnie i in., 2011). Włączenie dodatkowych celów bioenergetycznych państw członkowskich UE ma wpływ na rozwój europejskich leśnych pochłaniaczy dwutlenku węgla (oraz na zasoby węgla), co nie zostało uwzględnione w unijnym celu redukcji emisji (Bottcher i in., 2012).” IPCC, 2014.

„Założenie o neutralności węglowej jest często uzasadniane tym, że spalanie biomasy zwraca do atmosfery jedynie węgiel pochłonięty przez rosnące rośliny. Rośliny pochłaniają węgiel, ale ten tok myślenia zawiera błąd „bazowy”, ponieważ nie uwzględnia faktu, że gdyby bioenergia nie była produkowana, rośliny, które nie zostały zebrane, nadal pochłaniałyby węgiel i przyczyniałyby się do redukcji węgla w powietrzu. Ponieważ taka redukcja emisji dwutlenku węgla i tak miałaby miejsce i jest uwzględniana w światowej projekcji ilości węgla w atmosferze, liczenie bioenergii wykorzystującej ten węgiel jako neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla skutkuje podwójnym liczeniem.” Polityka energetyczna, 2012.

„Z analizowanych badań wynika, że w celu oceny potencjału bioenergii leśnej w zakresie łagodzenia zmian klimatu, założenie neutralności biogennej pod względem emisji dwutlenku węgla nie ma zastosowania w horyzoncie czasowym odpowiednim dla polityki (w szczególności w odniesieniu do dedykowanego pozyskiwania drewna z pni wyłącznie na potrzeby bioenergii), jeżeli zmiany zasobów węgla w lasach nie są uwzględniane.” Wspólne Centrum Badawcze (Komisja Europejska), 2013.

„W literaturze naukowej powszechnie uznaje się, że zwiększenie poziomu pozyskiwania drewna na istniejących obszarach leśnych doprowadzi w większości przypadków do zmniejszenia ogólnego poziomu zasobów węgla w lasach w porównaniu z zasobami węgla w lasach, na których wcześniej prowadzono pozyskiwanie drewna. Tam, gdzie dodatkowe pozyskiwanie jest wykorzystywane do dostarczania bioenergii jako jedynego produktu, taka bioenergia leśna będzie zazwyczaj wiązała się z wysokimi emisjami gazów cieplarnianych (tj. w porównaniu z kopalnymi źródłami energii) przez wiele dziesięcioleci.” DG Energy Project, 2014.

„Niniejsza praca pokazuje, że w 2020 r. możliwe będzie zaspokojenie brytyjskiego zapotrzebowania na biomasę stałą do produkcji energii elektrycznej z biomasy pochodzącej z Ameryki Północnej, co doprowadzi do wytworzenia energii elektrycznej o intensywności emisji gazów cieplarnianych poniżej 200 kg CO2e/MWh, przy pełnym uwzględnieniu zmian stanu zasobów węgla na lądzie. Istnieją jednak inne scenariusze dotyczące bioenergii, które mogłyby prowadzić do wysokiej intensywności emisji gazów cieplarnianych (np. większej niż energia elektryczna pochodząca z węgla, gdy analizuje się sytuację w perspektywie ponad 40 lub 100 lat), ale zgodnie z metodologią LCA Dyrektywy w sprawie Odnawialnych Źródeł Energii, intensywność emisji gazów cieplarnianych byłaby niższa niż 200 kg CO2e/MWh.” Brytyjski Departament Energii i Zmian Klimatycznych, 2014.

„Neutralność węglowa nie może być z góry zakładana dla wszystkich rodzajów energii z biomasy. Istnieją okoliczności, w których biomasa jest uprawiana, zbierana i spalana w sposób neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla, ale neutralność węglowa nie jest właściwym założeniem a priori; jest to wniosek, który należy wyciągnąć dopiero po uwzględnieniu cyklu produkcyjnego i konsumpcyjnego danego surowca. Istnieje znaczna różnorodność w 4 rodzajach surowców, źródłach i metodach produkcji, w związku z czym biogeniczne emisje dwutlenku węgla netto będą się znacznie różnić. Oczywiście biogeniczne surowce zastępujące paliwa kopalne nie muszą być neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla, aby były lepsze od paliw kopalnych pod względem wpływu na klimat.” Rada ds. Nauki Agencji Ochrony Środowiska, 2011.

„Pozyskiwanie całych drzew w celu pozyskania energii w prawie wszystkich okolicznościach spowoduje bardzo znaczący wzrost emisji netto dwutlenku węgla w porównaniu z wykorzystaniem paliw kopalnych. Wynika to z utraty przyszłej sekwestracji dwutlenku węgla z rosnących drzew – szczególnie z drzew dojrzałych w starych lasach, których tempo absorpcji dwutlenku węgla może być bardzo wysokie – oraz z utraty węgla w glebie w wyniku jej wzruszania” Chatham House, 2017.

„[…] Z wielu światowych lasów pozyskuje się drewno i węgiel. Jest to tzw. leśny pochłaniacz dwutlenku węgla, który odgrywa kluczową rolę w powstrzymywaniu zmian klimatycznych. Błędem jest liczenie tego drewna jako paliwa bezemisyjnego, przy jednoczesnym założeniu, że nadal pozostaje ono w lesie i przyczynia się do pochłaniania dwutlenku węgla w lesie. Spalanie jakiejkolwiek tony węgla z drewna, która w przeciwnym razie zostałaby dodana do lasów, emituje tonę dodatkowego węgla do powietrza właśnie dlatego, że w przeciwnym razie zostałaby dodana do lasów.” List naukowców 2017, Dlaczego Grupa Bioenergetyczna IEA pomyliła się co do raportu dotyczącego Chatham House (patrz wyżej).


Czy spalamy więcej niż powinniśmy?

„Niektóre organizacje opowiedziały się za osiągnięciem celu bioenergetycznego polegającego na zaspokojeniu 20% całkowitego światowego zapotrzebowania na energię do 2050 r., co wymagałoby około 225 eksadżuli energii w biomasie rocznie. Ilość ta jest jednak w przybliżeniu równa całkowitej ilości biomasy pozyskiwanej obecnie przez ludzi – wszystkich roślin uprawnych, pozostałości roślinnych i drzew zbieranych przez ludzi w celu produkcji żywności, drewna i innych zastosowań, a także całej trawy spożywanej przez zwierzęta gospodarskie na całym świecie.” Światowy Instytut Zasobów, 2015.

„Z pewnością nie ma wystarczającej ilości drewna, która mogłaby zaspokoić łączne potrzeby przemysłu leśnego oraz producentów energii z drewna ze źródeł krajowych w roku 2030.” Mantau i in., 2010.

„Wykluczając niektóre z tych obszarów głównie ze względów agronomicznych i środowiskowych, szacujemy, że od 1 do 1,5 miliona hektarów ziemi mogłoby być dalej analizowane pod kątem uprawy roślin energetycznych. Liczba ta może być wysoka, ponieważ obejmuje znaczne obszary, które nie są łatwo identyfikowalne w aktualnych statystykach dotyczących rolnictwa lub użytkowania gruntów.” IEEP, 2014.

„Stwierdzamy, że same tylko pozostałości z wyrębu mogą nie być w stanie zaspokoić zapotrzebowania na bioenergię wynikającego ze Standardu Materiałów Odnawialnych Północnej Karoliny. W ten sposób niewielkie drewno okrągłe (papierówka) może zostać wykorzystane do zaspokojenia pozostałego zapotrzebowania na bioenergię, co powoduje wzrost cen drewna i jego pozyskiwania, wypieranie tradycyjnych produktów, wyższe dochody właścicieli gruntów leśnych oraz zmiany w strukturze zasobów leśnych.” Biomasa & Bioenergia, 2010.


Spalanie większej ilości biomasy w celu uzyskania energii: jakie są tego skutki?

„Jednak ze względu na potencjalnie negatywne skutki wykorzystania bioenergii jako strategii łagodzącej, rozwój bioenergii prowadzi do powstania kilku pojawiających się zagrożeń, które podsumowano w tabeli 19-2. Systemy, które mogą być podatne na rozwój bioenergii, to systemy żywnościowe (wysokie prawdopodobieństwo, wynikające z zastępowania upraw przeznaczonych do produkcji żywności surowcami bioenergetycznymi, zob. tabela 19-2.iii, sekcje 19.4.1.) oraz ekosystemy (wysokie prawdopodobieństwo), w których uprawa biopaliw może bezpośrednio lub pośrednio wywoływać zmiany w użytkowaniu gruntów, wypierając ekosystemy lądowe, takie jak lasy, które w przeciwnym razie mogą również działać jak pochłaniacze dwutlenku węgla, zob. tabela 19-2.i).” IPCC, 2014.

„Ekspansja bioenergii, a w szczególności biopaliw, zwiększa korporacyjną siłę podmiotów międzynarodowych wobec rządów i podmiotów lokalnych, co ma szkodliwy wpływ na krajową politykę żywnościową i rolną (Dauvergne i Neville, 2009; Glenna and Cahoy, 2009; Hollander, 2010; Mol, 2010; Fortin, 2011; Jarosz, 2012), co dalej marginalizuje drobnych właścicieli (Ariza-Montobbio i in., 2010; De Schutter, 2011; Neville i Dauvergne, 2012) oraz ludność lokalną (Montefrio, 2012; Obidzinski i in., 2012; Montefrio i Sonnenfeld, 2013; Manik i in., 2013).” IPCC, 2014.

„Dalszy rozwój produkcji bioenergii może powodować bezpośrednie negatywne skutki dla środowiska oraz pośrednie skutki wynikające z efektów przemieszczenia (zmiany i przesunięcia w użytkowaniu gruntów, np. z użytków zielonych na grunty orne). Te bezpośrednie i pośrednie skutki mogą podważyć ważny cel, jaki społeczeństwo stara się osiągnąć dzięki wykorzystywaniu bioenergii – redukcję emisji gazów cieplarnianych – i zagrozić osiągnięciu innych celów środowiskowych, takich jak ochrona różnorodności biologicznej i zasobów wodnych.” Europejska Agencja Środowiska, 2008.

„W latach 2007-2009 biopaliwa miały znaczący udział w globalnym wykorzystaniu kilku upraw – 20% w przypadku trzciny cukrowej, 9% w przypadku roślin oleistych i zbóż gruboziarnistych oraz 4% w przypadku buraków cukrowych. Prognozy obejmują szeroki zakres możliwych skutków, ale wszystkie one sugerują, że produkcja biopaliw będzie wywierać znaczną presję na wzrost cen w przyszłości. Ponadto tak długo, jak rządy będą narzucać nakazy (zobowiązania do mieszania ustalonych proporcji biopaliw z paliwami kopalnymi lub wiążące cele dotyczące udziału biopaliw w zużyciu energii), produkcja biopaliw pogorszy nieelastyczność cenową popytu, co przyczyni się do zmienności cen produktów rolnych.” OECD i in., 2011.

 

Więcej informacji o bioenergii