Niclas Ericsson

Tidsperspektivet viktigt för klimatpåverkan från biomassa

De planterade vassen som sticker upp ur den nyfallna snön bredvid parkeringen skvallrar om att jag inte har kommit till ett vanligt universitet. Sveriges Lantbruksuniversitets Campus Ultuna ligger bara sex kilometer söder om Uppsala centrum men närvaron av landsbygden är påtaglig i de natursköna omgivningarna. Det nybyggda huset för Mark-Vatten-Miljö lyser som en lykta i vintermörkret. På femte våningen ligger Institutionen för energi och teknik. När jag kommer ut ur hissen möts jag av Niclas Ericsson som nyss är hemkommen från klimatkonferens i DOHA där världens ledare försökt enas om vad som ska göras för att begränsa effekten av klimatförändringarna.

– Många av de problem vi står inför grundar sig i att vi inte vill förändra våra värderingar eller beteenden i en föränderlig värld. Tyvärr pratas det väldigt lite om detta men mycket om hur vi ska kunna öka energiproduktionen för att möta en ökad efterfrågan. Kanske det beror på att det är svårt förhålla sig till klimatförändringar innan man själv drabbas av dom. I Doha lyssnade vi på ett intressant föredrag om hur klimatförändringar påverkar Arktis, men det hade nog varit ännu intressantare att veta hur det påverkar vår del av världen, säger Niclas.

Det var mer ett miljö- än jordbruksintresse som gjorde att Niclas år 1997 började plugga till teknikagronom på SLU. Efter examen 2004 och ett kort inhopp som säljare bar det iväg till Peru i ett och ett halvt år. Väl tillbaka i Sverige blev det en period bakom ratten hos Taxi Herrljunga innan Niclas påbörjade doktorandstudierna hösten 2010.

Från vaggan till graven med livscykelanalys

Livscykelanalys är den övergripande metoden i Niclas studier. Den går ut på att på systemnivå beräkna den totala miljöpåverkan från en produkt eller tjänst, med hänsyn tagen till hela dess livscykel – inklusive råvaruutvinning, produktion, användningsfas, avfallshantering och transporter. Detta komplementeras ofta med en energianalys och bestämning av energibalanser.

Livscykelanalys är ett vanligt verktyg inom näringslivet för att beräkna miljöpåverkan och undvika suboptimering i miljöarbetet. Det kan vara ett hjälpmedel för att minska resursanvändningen, vilket kan spara pengar. Man använder ofta en livscykelanalys för att beräkna klimatpåverkan från en viss produkt eller tjänst. Vad man då beskriver är nettoutsläppen från tjänsten eller produkten.

– En svårighet med livscykelanalys är att kommunicera resultaten. De presenteras oftast i form av nettovärden för olika miljöpåverkanskategorier, exempelvis klimatpåverkan. En siffra tolkas av många som en absolut sanning. Men just det värde som beräknats beror på alla de val och antaganden man måste göra i en analys. Att presentera sina resultat och nå fram på rätt sätt är inte alltid det enklaste, säger Niclas

Koldioxid i markkol som en följd av direkt och indirekt markanvändning

Biomassa ger ingen nettotillförsel av koldioxid till atmosfären om man räknar över en växts livstid. Men flödet av koldioxid mellan atmosfären och biosfären beror också på vad marken tidigare använts till, plus att man kan få indirekta markanvändningseffekter vid förändrad produktion.

– När man gör en livscykelanalys räknar man ut nettoutsläpp av växthusgaser över en produkts eller en tjänsts livstid. Man tar då inte hänsyn till biomassan eftersom nettoutsläppen blir noll. Men om man står inför en situation med förändrad produktion, till exempel att växla från träda till odlad mark, och beaktar tiden så har biomassan betydelse. Biomassans kolbalans är endast noll över hela dess livscykel, vilket betyder att klimatet påverkas även av biomassan under dess livstid. Man kan också binda upp mer kol i marken när man odlar energiskog än när man odlar exempelvis vete, säger Niclas.

Att ta hänsyn till markkolet är viktigt om man vill skaffa sig en bra bild av hur bioenergiproduktion kan påverka klimatet. Detta eftersom kolet som tillförs marken genom växternas fotosyntes har sitt ursprung i atmosfärens koldioxid. Kolet i marken bryts ned och går alltid mot jämvikt i förhållande till den mängd kol som tillförs. När markanvändningen förändras, till exempel genom att grödan som odlas byts ut förändras jämviktsläget, och därmed också mängden kol i marken. Det är en långsam process i vårt kalla klimat. Det kan ta många decennier innan en ny jämvikt uppnås.

Bild 1 – Bidraget från etableringen av ett hektar salix till utvecklingen av jordens medeltemperatur. Den röda kurvan är en effekt av ökad mängd kol uppbunden i biomassa. Efter att ha en snabbt sänkande effekt på medeltemperaturen planar den ut efter cirka 20 år. Effekten från markkol är mycket långsammare, men också mycket större. I det studerade scenariet bidrar den till fortsatt sänkt medeltemperatur under hela 100 årsperioden. Effekterna från biomassan och markkolet avtar med tiden eftersom de så småningom uppnår en ny jämvikt, men det gör inte effekterna från fossila bränslen och konstgödning (blå och lila linjer) vilka fortsätter öka under överskådlig tid.

Studier inom STandUP med fokus på metodutveckling

Studierna inom STandUP for Energy har fokuserat på metodutveckling av hur man kan beskriva effekten av kolets tidsberoende omsättning i mark och växtlighet på klimatet, och på så sätt skapa ett tydligare och fullständigare beslutsunderlag när man utför en livscykelanalys.
En metodartikel om hur man kan beskriva ett bioenergisystems tidsberoende klimatpåverkan publicerades i slutet av 2012. Nästa artikel beräknas vara färdig under första halvan av 2013.
– Fördelen med den typ av grundforskning som bedrivs inom STandUP är att det är väldigt öppet och man kan därför inte säga exakt var man kommer att hamna. För min del blir det sannolikt mer fokus på storskaliga bioenergisystem i framtiden, säger Niclas.

Metod som underlättar jämförelser

Det som är unikt för den metod Niclas har utvecklat är dess explicita hantering av tiden, vilket gör att den inte är lika känslig för antaganden som många andra modeller. Det ger också fördelen att man enkelt och intuitivt kan jämföra effekten av olika växthusgaser med varandra utan behov av karakteriseringsfaktorer. Metodiken skulle också kunna användas för att studera andra påverkanskategorier, där tidpunkten för utsläpp kan spela ännu större roll, som till exempel försurning eller övergödning.

– Som det ser ut idag kan två helt olika system ha samma värde på klimatpåverkan, men helt olika påverkansprofiler. Med den metod som används idag är det svårt att göra en objektiv bedömning av dynamiska effekter. Det finns olika förslag på hur man ska ta hänsyn till effekten av biomassa, men de är alla i slutändan nettovärden vars resultat är starkt beroende av subjektiva antaganden i beräkningsmodellen. Vi tog därför fram en metod att visualisera de dynamiska effekterna i en livscykelanalys som kan användas för underlätta tolkningen av resultaten från andra metoder. Tanken var att göra tolkningen mer transparent så att det inte ska uppstå misstolkningar av resultaten. Men det kommer nog ske i alla fall, säger Niclas.

Vad innebär då detta i praktiken? Jo, nämligen att om man väljer rätt grödor på rätt mark och sköter dem rätt kan man påverka klimatet i önskad riktning. Om man å andra sidan väljer fel grödor på fel mark kan effekten bli den omvända.

– De flesta grödor växer bra på bördig mark men en gröda med hög andel rötter som ger högre avkastning binder ofta upp mer kol. En gröda som energiskog har mycket rötter och står dessutom kvar året runt. De skördas bara vart tredje till vart fjärde år och rotsystemet tas bort först efter 20-30 år, säger Niclas.
Direkta effekter av förändrad markanvändning är ganska enkla att uppskatta, medan indirekta effekter är desto svårare då det handlar om marknadseffekter vilka yttrar sig fysiskt i en helt annan del av världen än den där beslutet att förändra produktionen tas. Dessa indirekta effekter kan i värsta fall överväga de positiva direkta effekter ändrad produktion kan medföra.

Biomassa och Bioenergi i svenskt jordbruk

Det svenska jordbruket har en stor klimat- och miljöpåverkan. Viktiga källor till växthusgasutsläpp är lustgas från konstgödning och koldioxid från fossila bränslen.

Biomassa från jord- eller skogsbruk har fördelen att det inte sker någon nettotillförsel av koldioxid till atmosfären vid själva omvandlingen till energi, sett ur ett livscykelsperspektiv. Energi från biomassa är stort i Sverige, men det mesta kommer inte från energiskog utan är restprodukter från skogsbruket. Odlingen av energiskog i Sverige tog fart under 90-talet tack vare statliga subventioner men då lönsamheten inte blev så stor som man hade hoppats på har produktionen gått ner något på senare år. Några förklaringar till den låga lönsamheten har varit att odlingen inte skett på bra mark eller att energiskogen inte skötts optimalt, tillväxtpotentialen är därför betydande.

– Bönderna själva måste se mervärdet i energiskog för att användningen ska ta fart. Mervärdet måste vara att de får bättre betalt för energiskogen än andra grödor. I dagsläget måste avkastningen ligga runt 9-10 ton per hektar och år för att kunna konkurrera. Priset på energiskog beror mycket på konkurrerande biomassa från skogen som har liknande användningsområden. Det är en tuff konkurrent, säger Niclas.

Ytterligare en drivkraft för bönder som vill satsa på biomassa kan vara möjligheten att bli självförsörjande på el och värme. Detta är något som Niclas och hans kollegor tittar på i en kommande studie. Småskalig biogasproduktion och dess kretsloppsfördelar kommer här att ställas mot storskalig kraftvärme och dess stordriftsfördelar. I biogasfallet finns också intressanta ekonomiska aspekter med effekter på den lokala ekonomin. Detta är dock inget som forskarna vid institutionen tittar på i denna studie.

Bild 2– I den pågående studien vägs bland annat fördelarna med den storskaliga värmekraftens högre produktion av el och värme mot den småskaliga biogas-kraftvärmens ökade möjligheter att sluta kretsloppet av kol och näringsämnen. För bonden är det intressant ur ett ekonomiskt perspektiv. För samhället är det intressant både ur ett energi och klimat perspektiv.