Hiilinegatiivinen, hiilineutraali, hiili- mikä?

1547265 himmel

Hiilidioksidin poistoa ilmakehästä tarvitaan. Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n ilmastonmuutoksen hillintäskenaariot osoittavat, että ilmaston lämpenemisen rajoittamiseksi puoleentoista asteeseen kasvihuonekaasujen maailmanlaajuinen tase tulee saada tasapainoon vuosisadan puolivälin tienoilla. Nopeasti tämän jälkeen poistojen tulisi olla suuremmat kuin päästöt. Tämä tarkoittaa, että varsinaisten päästövähennystoimien sekä maankäyttösektorin hiilinielujen, kuten metsien lisäksi tarvitaan niin sanottuja ”negatiivisia päästöjä”: toisin sanoen tarvitaan hiilidioksidin poistamista pysyvästi ilmakehästä. Hillintäskenaarioissa negatiivisilla päästöillä tasapainotetaan vaikeasti vähennettäviä päästöjä esimerkiksi maatalous-, liikenne- ja teollisuussektoreilla. Negatiivisilla päästöillä voidaan myös paikata niin sanotun hiilibudjetin väliaikaista ylitystä eli historiallisia päästöjä. Mitä kauemmin päästövähennysten aloittaminen ja toteuttaminen kestää, sitä suuremmaksi negatiivisten päästöjen tarve malleissa kasvaa. Sen sijaan, jos merkittävät päästövähennykset aloitetaan ripeästi, tarve negatiivisille päästöille pienenee.

Miten saadaan aikaan negatiivisia päästöjä

Negatiivisia päästöjä voidaan tuottaa eri keinoin, esimerkiksi bioenergian ja hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin yhdistelmällä (BECCS), jossa biomassaan sitoutunut hiili otetaan talteen ja varastoidaan pysyvään geologiseen varastoon. Hiilidioksidia voidaan myös ottaa talteen suoraan ilmakehästä ja varastoida (DACCS, direct air capture and carbon storage). Lisäksi erilaiset luonnon hiilivarastoja lisäävät toimet, kuten metsitys tai maaperän hiilen lisääminen, biohiilen käyttö jne. luokitellaan usein negatiivisiksi päästöiksi.

Keskustelu negatiivisista päästöistä kiihtyi IPCC:n julkaistua 1.5-asteen skenaarionsa vuonna 2018, ja jatkuu yhä. Erityisesti keskustellaan siitä, mikä luetaan negatiiviseksi päästöksi ja miten negatiiviset päästöt tulisi määritellä. Keskustelussa myös vilisee useita eri termejä, eikä käytettävä terminologia ei ole vielä vakiintunut. Negatiivisiin päästöihin viitataan myös esimerkiksi lyhenteillä CDR eli carbon dioxide removal tai GGR eli greenhouse gas removal.

Negatiivisten päästöjen määritelmästä on julkaistu hyvä yhteenveto (Ramirez & Tanzer 2019), jossa määritellään keskeisimmät elementit siitä, miten negatiivinen päästö tulisi määritellä:

  • Hiilidioksidi poistetaan fyysisesti ilmakehästä.
  • Ilmakehästä poistettu hiilidioksidi varastoidaan tavalla, jota voidaan pitää pysyvänä.
  • Hiilidioksidin poistossa ja varastoinnissa syntyvät “elinkaariset” päästöt huomioidaan ja sisällytetään päästötaseeseen. Näitä päästöjä voivat aiheuttaa esimerkiksi talteenottoprosessissa käytetyn energian tai kemikaalien tuotanto sekä hiilidioksidin kuljettamiseen ja varastointiin liittyvät päästöt.
  • Ilmakehästä poistetun ja pysyvästi varastoidun hiilidioksidin määrä on suurempi kuin talteenotto- ja varastointiprosessissa ilmakehään päästetyn hiilidioksidin määrä.

Määritelmään liittyy kuitenkin myös haasteita esimerkiksi hiilidioksidin varastoinnin pysyvyyden osalta. Eri negatiivisten päästöjen teknologiat sitovat hiiltä eri aikajänteillä. BECCS:ssä hiilidioksidin oletetaan varastoituvan tuhansiksi vuosiksi, kun taas esimerkiksi metsityksen seurauksena syntyvä hiilivarasto voi olla pysyvyydeltään satoja vuosia tai lyhyempi. Pysyvyydelle ei toistaiseksi ole yleisesti hyväksyttyä määritelmää eikä aikarajaa, mutta ajatellaan, että pysyvyys tarkoittaa vähintään useita vuosikymmeniä tai satoja vuosia. Tiukempien määritysten mukaisesti useampia satoja vuosia. Kysymys on lopulta siitä, mikä ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta voidaan katsoa vaikuttavaksi varastointiajaksi.

Tuotteet hiilivarastona

Erityisesti hiilidioksidista valmistettavien tuotteiden kohdalla (carbon capture and utilisation, CCU) määritelmäkysymys on usein hyvin haastava. Suuressa osassa näitä tuotteita hiilidioksidi varastoituu vain lyhyeksi aikaa, eikä hiilidioksidin poistoa ilmakehästä voida katsoa pysyväksi (esimerkiksi hiilidioksidisista valmistettavat polttoaineet). Joissain tuotteissa hiilivaraston voitaisiin olettaa pysyvän jopa kymmeninen tai sadan vuoden aikajakson, esimerkiksi CCU-muovista valmistettujen huonekalujen tms. tuotteiden kohdalla. Jos näiden tuotteiden kohdalla hiilidioksidi on peräisin kestävästä biomassasta tai talteen otettu suoraan ilmakehästä, voidaan päästä negatiivisiin päästöihin. Lisäksi voidaan ajatella, että ”CCU-tuotepooliin” sitoutuu joka vuosi tietty määrä hiiltä, jota voitaisiin ajatella ”pysyvänä hiilivarastona” samaan tapaan kuin esimerkiksi puutuotteille lasketaan hiilivarastoa YK:lle tehtävissä päästöinventaarioissa. Pysyvyyden määritelmään ja verifiointiin sekä hiilidioksidin alkuperään on kuitenkin kiinnitettävä erityistä huomiota CCU-tuotteiden kohdalla, jottei tuotteista tehdä katteettomia väitteitä.  

CCU-tuotteilla voidaan myös saavuttaa päästövähennyksiä korvaushyötyjen muodossa, jos CCU-tuotteen elinkaaren aikaiset päästöt ovat alhaisemmat kuin korvattavan, esimerkiksi fossiilisen tuotteen elinkaaripäästöt. Nämä korvaushyödyt eivät kuitenkaan tee tuotteista ”hiilinegatiivisia”. Hiilinegatiivisuuden määritelmään liittyy kiinteästi hiilidioksidin fyysinen poisto ilmakehästä, kun taas korvaushyödystä saatava päästövähennys kuvaa sitä, että CCU-tuote tuottaa vähemmän päästöjä kuin hypoteettinen korvattava tuote, jonka valmistukselta näin vältytään.

Ollaanko hiilidioksidin poistolle ilmakehästä avaamassa ovea EU:n päästökauppajärjestelmään?

Alla olevassa kuvassa on selvennetty hiilinegatiivisuuden ja hiilineutraaliuden käsitteitä. Hiilineutraali tarkoittaa sitä, että saman verran hiilidioksidia sidotaan ilmakehästä ja vapautetaan sinne takaisin.

Hiilinegatiivinen hiilineutraali hiili mika kuva blogiin

Keskustelu hiilidioksidin poistosta, negatiivisista päästöistä sekä CCU-tuotteisiin liittyvistä määritelmistä on toden teolla käynnistynyt myös EU:ssa komission julkaistessa kestäviä hiilenkiertoja koskeneen tiedonantonsa ennen joulua (Communication on Sustainable Carbon Cycles).  Hiilidioksidin poistoa koskevasta säätelystä keskustellaan jo tämän kevään aikana. Lisäksi keskustelu hiilidioksidin poiston (BECCS, DACCS) lisäämisestä EU:n päästökauppajärjestelmään on avattu (CDR in EU emission trading system).

johtaja ja Suomen ilmastopaneelin jäsen VTT
erikoistutkija, VTT