Climate impacts of bioenergy from forest harvest residues

Abstract

Climate change mitigation requires substantial cuts in greenhouse gas emissions in the next decades. One option to reduce these emissions is to replace fossil fuels with low-carbon alternatives. Bioenergy from forest harvest residues has been considered as a carbon neutral source of energy, and therefore it has been regarded as an effective means to reduce the emissions. However, an increase in the extraction of forest harvest residues decreases the carbon stock, and the carbon sink capacity of forests. This effect can lessen the greenhouse gas emission savings and undermine the climate change mitigation potential of this bioenergy source. This dissertation examines the climate impacts of bioenergy produced from forest harvest residues. In this dissertation, an approach was developed to quantify the greenhouse gas emissions and the consequent warming climate impact of bioenergy from forest harvest residues. In addition, this dissertation suggests cost-effective ways to compensate for the carbon loss resulting from residue harvesting, and thus improve the climate impacts of this form of bioenergy. The dissertation illustrates the importance of accounting for reductions in the forest carbon stock in order to estimate the efficiency of bioenergy in reducing CO2 emissions reliably. The findings of this dissertation have implications for renewable energy and climate policies, and forest management. The results presented provide guidance on how to choose and plan bioenergy production practices that deliver the largest climate benefits. The approaches presented in this dissertation can be applied in the development of new forest management, which maximizes climate benefits of bioenergy from forest harvest residues with a low cost to the forest owner and the end-user of bioenergy.

Ilmastonmuutoksen hillintä edellyttää kasvihuonekaasupäästöjen nopeita vähennyksiä. Päästövähennyksiä voidaan saavuttaa esimerkiksi korvaamalla fossiilisia polttoaineita vähähiilisillä vaihtoehdoilla. Hakkuutähteitä on aikaisemmin pidetty hiilineutraalina energianlähteenä ja näin ollen tehokkaana keinona vähentää päästöjä. Lisääntyvä hakkuutähteiden korjuu pienentää kuitenkin metsien hiilivarastoa ja -nielua. Tämä puolestaan vähentää hakkuutähteiden energiakäytöllä saavutettavia päästövähennyksiä. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan hakkuutähteiden energiankäytön ilmastovaikutuksia. Työssä esitetään menetelmä hakkuutähteiden energiankäytön kasvihuonekaasupäästöjen ja lämmittävän ilmastovaikutuksen arvioimiseksi. Väitöskirjassa tarkastellaan myös päästöjen suuruuteen vaikuttavia tekijöitä. Lisäksi väitöskirjassa esitetään kustannustehokkaita keinoja pienentää hakkutähteiden korjuun seurauksena syntyvää hiilivajetta ja parantaa tämän metsäbiomassan energiankäytön ilmastovaikutusta. Väitöskirjassa osoitetaan, että hiilivarastomuutosten huomioiminen on ensiarvoisen tärkeää arvioitaessa bioenergian tehokkuutta keinona hillitä ilmastonmuutosta. Väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää energia- ja ilmastopolitiikassa sekä metsänhoidon suunnittelussa. Tulosten perusteella metsäenergian tuotantoa voidaan suunnata sellaisiin kohteisiin ja käytäntöihin, jotka auttavat hillitsemään ilmastonmuutosta mahdollisimman tehokkaasti. Esitettyjä menetelmiä voidaan soveltaa kehitettäessä metsänhoitoa suuntaan, joka maksimoi bioenergialla saavutettavat ilmastohyödyt mahdollisimman pienin kustannuksin metsänomistajalle ja bioenergian loppukäyttäjälle.