Mikrobiologi Petteri Pavas ratkaisi kasvihuoneongelman.
Hiilidioksidi on saanut viime vuosien ympäristökeskustelussa ikävää julkisuutta. Kasvihuoneilmiöstä puhuttaessa hiilidioksidi on leimattu suurin piirtein saasteeksi. Mistä oikein on kyse?
Kasvihuoneilmiö on teoria, jolla selitetään maan ilmakehän vaikutusta maapallon pinnan lämpötilaan. Auringosta maapalloon osuvasta säteilystä osa heijastuu takaisin jo ennen maan pinnalle saapumista. Maan pinnalle päässyt energia heijastuu lämpösäteilynä osin takaisin avaruuteen. Tästä takaisin avaruutta kohti heijastuvasta säteilystä osa jää kuitenkin kasvihuonekaasujen vaikutuksesta ilmakehään.
Tämä nostaa maapallon pinnan lämpötilaa 33 asteella siihen nähden, mitä se olisi ilman kaasukehää. Maan kanssa yhtä kaukana auringosta olevalla kuulla ei ole ilmakehää. Kuun keskimääräinen pintalämpötila on –18 astetta.
Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on noussut viimeisten 200 vuoden aikana ihmisen toiminnan seurauksena noin 30 prosenttia. Maapallon keskilämpötila on kohonnut 1900-luvun alusta noin 0,6 astetta. Tiedeyhteisössä vallitsee nykyisin laaja yksimielisyys siitä, että tämä lämpötilanmuutos johtuu pääasiassa ilmakehän lisääntyneestä hiilidioksidipitoisuudesta.
Hiilidioksidi ei ole ainoa kasvihuonekaasu, eikä edes vaikutukseltaan suurin. Suurin kasvihuonevaikutus on ilmakehän vesihöyryllä – siis kaasumaisella vedellä. Vesihöyryn osuus kasvihuoneilmiöstä on arviolta 75 prosenttia.
Vesihöyryn ja hiilidioksidin ohella muita kasvihuonekaasuja ovat metaani, typenoksidit sekä cfc- ja hcfc-yhdisteet. Viimemainituista cfc-yhdisteiden määrä on vähenemässä, sillä monissa maissa niiden käyttö on kielletty niiden ilmakehän otsonikerrosta tuhoavan vaikutuksen vuoksi.
Fossiilisten polttoaineiden käyttö vapauttaa ilmakehään hiilidioksidia. Sen sijaan uusiutuvia biopolttoaineita käytettäessä vapautunut hiilidioksidi sitoutuu samassa tuotantoprosessissa uudelleen biologiseen ainekseen. Näin ilmakehään ei synny hiilidioksidin nettolisäystä, hiili vain kiertää luonnossa yhdisteestä toiseen.
Kasvien ja eläinten elämä perustuu kasvien lehtivihreässä tapahtuvaan fotosynteesiin. Siinä kasvit muodostavat ilman hiilidioksidista ja maasta ottamastaan vedestä auringon valoenergian avulla sokereja vapauttaen samalla happea ilmakehään. Ilman hiilidioksidi on näin ollen koko inhimillisenkin elämän perusta.
Fotosynteesi on materiaalivirroiltaankin mittava prosessi. Ilmakehästä poistuu vuosittain fotosynteesin kautta arviolta 200 petagrammaa hiiltä, mikä vastaa 10–25:tä prosenttia ilmakehän hiilidioksidista. Vertailun vuoksi maailmassa louhitaan hiiltä vuosittain noin viisi petagrammaa, eli maailmanlaajuinen fotosynteesi poistaa vuodessa ilmakehästä noin 40 vuoden hiilentuotannon verran hiiltä.
Hiili on suhteellisen harvinainen alkuaine maapallolla. Sitä arvioidaan olevan maankuoressa vain noin 0,032 prosenttia, kun vaikkapa happea on yli 45 prosenttia ja piitä miltei 30 prosenttia. Ylivoimaisesti suurin osa hiilestä, noin 99,9 prosenttia, on merenpohjan ja maankuoren sedimenteissä. Seuraavaksi eniten hiiltä on mereen liuenneena kaasuna. Ilmakehässä ja biosfäärissä hiiltä on noin kymmenesosa meriin liuenneesta määrästä, ja kutakuinkin saman verran on sitoutuneena jäljellä oleviin fossiilisiin polttoaineisiin.
Hiilidioksidia käsitellään nykyisessä energiakeskustelussa varsin yksipuolisesti. Sen asema biologisen elämän perustana ei nouse esiin keskustelussa. Tyypillistä on, että ydinvoiman lisäkäytön puolestapuhujat keskittävät huomion hiilidioksidiin ja painottavat, kuinka ydinvoimalla tuotettu sähkö ei suoranaisesti tuota ilmakehään hiilidioksidia. Mutta eihän uusiutuviin lähteisiin perustuva bioenergiakaan tuota lisäystä ilmakehän hiilidioksidiin.
Voitaisiinko uusiutuvaan bioenergiaan siirtymällä itse asiassa jopa vähentää ilman hiilidioksidia? Vuonna 2001 maailmassa tuotettiin ydinvoimalla noin 2,5 petawattituntia sähköä. Jos tämä sähkömäärä tuotettaisiinkin uusiutuvalla bioenergialla alueilla, joilla ei ole aiempaa mittavaa kasvustoa, niin kuinka kävisi ilman hiilidioksidille?
Kun sähköä tuotetaan 35 prosentin hyötysuhteella, edellä mainitun ydinenergialla tuotetun 2,5 petawattitunnin sähkömäärän aikaansaamiseksi tarvitaan 26 eksajoulea energiaa puusta. Tämä energiamäärä on 1,3 petagrammassa puun kuiva-ainetta. Kun tällainen määrä puuhaketta tuotetaan vaikkapa energiapajulla, jonka sato korjataan 4–5 vuoden välein, on tuotantoketjussa sitoutuneena arviolta kolmen vuoden tarve puuta, eli noin neljä petagrammaa.
Kun puussa on painoprosentteina noin puolet hiiltä, merkitsee tämä sitä, että tuotantoketjuun sitoutuu ilmasta hiiltä noin kaksi petagrammaa. Tämä määrä on poissa ilmakehästä. Kun fossiilisista polttoaineista tulee ilmakehään vuosittain noin 6,5 petagrammaa hiiltä, merkitsisi uusiutuvien energialähteiden suurimittainen nopea käyttöönotto jopa hiilidioksidin määrän vähenemistä ilmakehässä suhteessa tilanteeseen, jossa saman energiamäärän tuottamiseen käytettäisiin ydinvoimaa. Korvaamalla fossiilisetkin polttoaineet uusiutuvilla biopolttoaineilla voitaisiin kasvu pysäyttää kokonaan.
Petteri Pavas
