Language
Jotta pallo pysyisi viileänä

Atmosmaren ajankohtaista

Maakaasu on ilmaston kannalta huono vaihtoehto

Kaasuntuotannon metaanivuodot kiihdyttävät ilmastonmuutosta

MAAKAASUN TUOTANTO JA ILMASTO

 

Maakaasua on pitkään pidetty ilmastoystävällisenä vaihtoehtona, koska se tuottaa poltettaessa pienemmät hiilidioksidipäästöt kuin öljy tai kivihiili.  Maakaasu eli metaani on kuitenkin paljon hiilidioksidia vahvempi kasvihuonekaasu.    Ilmakehässä ollessaan yksi metaanimolekyyli lämmittää ilmastoa pelkän kasvihuonevaikutuksensa kautta yli sata kertaa tehokkaammin kuin yksi hiilidioksidimolekyyli.   Metaani kuitenkin hajoaa pikku hiljaa hiilidioksidiksi, minkä takia sen ilmastoa lämmittävä vaikutus on laskennallisesti sitä pienempi, mitä pidempää ajallista perspektiiviä laskuissa käytetään. 20 vuoden tähtäyksellä laskien metaani on enää 66 kertaa hiilidioksidia vahvempi kasvihuonekaasu ja sadan vuoden tähtäimellä sen kasvihuonevaikutus hiilidioksidiin verrattuna on noin 15-kertainen.  

Metaanilla on myös epäsuoria ilmastoa lämmittäviä vaikutuksia.  Osa metaanista hajoaa vasta hyvin korkealla ilmakehässä, jolloin muodostuu ilmastoa voimakkaasti lämmittäviä, jääkiteistä koostuvia yläpilviä.

Jos laskut tehdään sadan vuoden tähtäyksellä ja vain suora kasvihuonevaikutus lasketaan, maakaasun ilmastohyöty menetetään jos siitä kaksi prosenttia pääsee palamattomana ilmakehään.  Jos myös epäsuorat vaikutukset huomioidaan, jo yhden prosentin suuruinen päästö kumoaa maakaasun käytön ilmastohyödyn, silloin kun laskelmat tehdään sadan vuoden tähtäyksellä.  Jos laskujen pohjana käytetään 20 tai 60 vuoden ajanjaksoa (mikä voisi nykyisessä tilanteessa olla perusteltua) arviot muuttuvat maakaasun kannalta vielä kielteisemmiksi.

Yhdysvaltain ympäristövirasto EPA on arvioinut, että noin 3,2 prosenttia maakaasusta vapautuisi ilmakehään jo alkutuotantovaiheessa.   Tämäkin saattaa kuitenkin olla vakava aliarvio, sillä yhä suurempi osa maakaasusta on niin sanotulla vesisärötysmenetelmällä (hydraulic fracturing, fracking) tuotettua liuskekaasua.

Liuskekaasun tuotanto näyttäisi aiheuttavan vielä merkittävästi suuremmat alkutuotantovaiheen metaanipäästöt kuin perinteiset maakaasun tuotantomuodot.   Tällä hetkellä arvioidaan, että liuskekaasun sisältämästä metaanista vapautuu ilmakehään jo tuotantovaiheessa  6 – 12 prosenttia.  Arviot saattavat jatkossa tarkentuessaan kasvaa yhä lähemmäs nykyisen haitarin ylärajaa tai jopa sen yli.  Vesisärötyksen avulla tehdyistä maakaasukaivoista (porausreikien betonilla vuoratuista yläosista) vain muutama prosentti alkaa nimittäin vuotaa (melkein) välittömästi, mutta Norjanmerellä vuotavien kaivojen osuus kasvoi 18 prosenttiin kahdessakymmenessä vuodessa. Meksikonlahdella se on kasvanut 60 prosenttiin neljässäkymmenessä vuodessa.  Lisäksi on todennäköistä, että liuskekerrostumien murtaminen auki tekee myös muualle maaperään halkeamia, joita pitkin metaania ja muita maakaasun sisältämiä kasvihuonekaasuja pääsee ilmakehään joko suoraan tai pohjaveden mukana, esimerkiksi ihmisten veden hankkimiseksi poraamien kaivojen kautta. 

Maakaasun siirtovaiheen hävikeiksi on useissa tutkimuksissa arvioitu 0,5 – 0,7 prosenttia ja myös loppukäyttövaiheen päästöt ovat ilmeisesti merkittävästi luultua suuremmat.

Monien arvioiden mukaan maakaasua käyttävien laivojen moottorit päästävät palamattomana lävitseen ilmakehään 1- 3 prosenttia metaanista.  Jotkin asiantuntijatahot ovat viime aikoina esittäneet vielä hälyttävämpiä arvioita.

Bostonin yliopiston uusien tutkimuksien mukaan kaupunkien vuotavat maakaasuputkistot ja –hanat vapauttavat ilmakehään yhteensä  45 – 90 miljoonaa tonnia metaania vuodessa. Bostonin yliopiston mukaan pelkästään kaupunkien vuotavat maakaasuputkistot saattavat olla vastuussa  7,5 – 15 prosentista kaikista ihmisen aiheuttamista metaanipäästöistä (!).

Vaikuttaa siis mahdolliselta,  että vesisärötyksellä tuotetusta metaanista jopa  12 - 15 prosenttia saattaa vapautua ilmakehään alkutuotanto-, siirto- ja loppuvaiheessa.

Maakaasusta vain 70-90 prosenttia on metaania.  Metaanin osuus liuskekaasusta on maakaasun keskiarvoa pienempi, usein vain 70 prosenttia tai vähän yli.  Lopusta tyypillisesti noin puolet on etaania, neljännes hiilidioksidia ja viimeinen neljännes butaania ja propaania.  Kaikki neljä kaasua ovat ilmastoa lämmittäviä kasvihuonekaasuja, vaikka vain hiilidioksidi on luokiteltu sellaiseksi kansainvälisissä sopimuksissa.  Silloin kun liuskekaasun alkutuotantovaihe vapauttaa ilmakehään seitsemänkymmentä kiloa metaania, ilmaan pääsee sen lisäksi tyypillisesti myös viisitoista kiloa etaania, kahdeksan kiloa hiilidioksidia ja jokunen kilo butaania ja propaania. Tarkat luvut vaihtelevat.

Talteen saadun liuskekaasun (ja myös muilla tavoin tuotetun maakaasun) sisältämä hiilidioksidi lasketaan aina sellaisenaan ilmakehään.    Lisäksi etaani on monesti jouduttu polttamaan hiilidioksidiksi, koska sille ei ole ollut tarpeeksi kysyntää – propaanin ja butaanin markkinatilanne on ollut parempi.  Koska liuskekaasun tuotanto on hyvin hajautettua (pelkästään Yhdysvalloissa on jo noin miljoona vesisärötyksellä tehtyä maakaasukaivoa) kymmenien tuhansien syrjäisempien maakaasukaivojen kaikki ylös tulevat kaasut, siis sekä metaani, etaani, propaani ja butaani on jouduttu viime aikoina yhä useammin polttamaan paikan päällä, siis jo maakaasulähteen luona. Kaasun kuljettaminen rekoilla tai maakaasuputkia pitkin on muuttunut taloudellisesti kannattamattomaksi, kun maakaasun hinnassa on tapahtunut notkahduksia.  Kaasun polttaminen liekillä hiilidioksidiksi on totta kai ilmaston kannalta parempi vaihtoehto kuin sen laskeminen ilmakehään metaanina, etaanina, propaanina ja butaanina.

Joka tapauksessa: jos uudet tutkimustulokset osuvat lähelle totuutta, maakaasun ilmastoa lämmittävä vaikutus voi todellisuudessa olla jopa muutamia kertoja suurempi (eikä huomattavasti pienempi) kuin kivihiilellä, ainakin silloin kun kaasu on tuotettu vesisärötysmenetelmän avulla.  Silloin kun kivihiilen tuotannon yhteydessä vapautuu ilmakehään suuria määriä maakaasua, erotus voi olla pienempi. Kivihiilen tuotantovaiheen metaanipäästöt ovat nykyisen käsityksen mukaan suhteellisen pienet, mutta aiheesta on vaikea löytää huolellisesti tehtyjä tutkimuksia.

Maakaasun tuottaminen vesisärötyksen avulla on ongelma myös ilmanlaadulle ja pohjavesille.  Bushin hallitus hyväksyi vuonna 2005 Yhdysvalloissa uuden energialain, joka vapautti USA:n maakaasuteollisuuden käytännössä kaikista Yhdysvalloissa pohjavesien, hengitysilman tai muun ympäristön suojelemiseksi koskaan säädetyistä laeista.  Uuden lain ansiosta maakaasuteollisuus on käyttäytynyt Yhdysvalloissa tavalla, jota olisi kymmenen vuotta sitten ollut mahdoton uskoa todeksi.

 Monet maakaasukaivot murretaan auki jopa kaksikymmentä eri kertaa, ja jokaisella kerralla liuskekiviesiintymiin pumpataan jopa 2 000 tonnia vettä ja kymmeniä tonneja erilaisia myrkyllisiä kemikaaleja, joista monet ovat karsinogeenejä , hermomyrkkyjä tai muilla tavoin ihmisten terveydelle haitallisia.  Noin puolet frakkaukseen käytetystä vedestä saadaan ylös, mutta  toinen puoli jää pysyvästi maaperään.  Jos jopa 60 prosenttia kaivoista alkaa pitkän päälle vuotaa metaania ja muita kasvihuonekaasuja ilmakehään, on luultavaa että myös frakkauksessa käytettyjä kemikaaleja alkaa samalla vuotaa pohja- ja pintavesiin. 

Vesisärötyksellä tehtyjen maakaasukaivojen yhteyteen on Yhdysvalloissa rakennettu myös satojatuhansia pieniä haihdutustorneja tai isompia, sprinklerein varustettuja haihdutusaltaita.  Tavoitteena on vähentää ylös saadun, vesisärötyksessä käytettyjen kemikaalien saastuttaman veden määrää haihduttamalla valtaosa siitä ilmakehään (saastuneen veden säilyttäminen on kallista).  Ongelmana on, että tällöin myös monet frakkauksessa käytetyt, syöpää ja muita sairauksia aiheuttavat kemikaalit vapautuvat ilmakehään.  Osa niistä muodostaa ilmassa myös otsonia, joka on vahva kasvihuonekaasu sekä  terveydelle haitallisia pienhiukkaspäästöjä.  Erään tutkimuksen mukaan Fort Worthin alueelle tehdyt  5 000 – 10 000 maakaasukaivoa ja niiden haihdutustornit ovat aiheuttaneet suurin piirtein saman verran otsoni- ja pienhiukkaspäästöjä kuin koko Fort Worthin-Arlingtonin-Dallasin kolmoiskaupungin autokanta.  Alueella asuu noin kolme miljoonaa ihmistä, ja kyse on maailman autoistuneimman maan suurin piirtein autoistuneimmasta seudusta. 

Uusien tutkimuksien ja selvityksien maakaasun ympäristö- ja ilmastovaikutuksista antama kuva on musertava.  Vaikuttaa siltä, että maakaasu on nykyään – hyvästä maineestaan huolimatta – ilmaston, pohjavesien ja hengitysilman kannalta ehkä huonoin tarjolla oleva energian lähde.

Maakaasu on laivojen polttoaineena erityisen ongelmallinen vaihtoehto.

Maakaasulla käyvät laivat tuottaisivat merkittävästi suuremmat ilmastoa lämmittävät kasvihuonekaasujen päästöt kuin bunkkeriöljyä tai meridieseliä  käyttävät laivat.  Lisäksi siirtyminen maakaasuun eliminoisi laivojen viilentävät vaikutukset käytännössä kokonaan.

Laivojen tuottama hiilidioksidi lämmittää ilmastoa, mutta laivaliikenteen merien ylle kylvämät rikki- ja typpioksidit vaikuttavat päinvastaisella tavalla eli ilmastoa viilentävästi.  Parhaan käytettävissä olevan arvion mukaan maapallon laivaliikenteen viilentävä vaikutus on noin 0,58 wattia/neliömetri, eli 0,58 wattia jokaista kotiplaneettamme mannerten ja merien neliömetriä kohti.  Tämä tarkoittaa sitä, että nykyisellä vauhdilla ilman rikkipäästöjen vähentämispäätöstä olisi mennyt noin viisisataa vuotta ennen kuin laivojen ilmakehään laskeman hiilidioksidin kumulatiivinen vaikutus olisi ylittänyt laivaliikenteen rikki- ja typpipäästöjen viilentävän vaikutuksen (tosin halvan öljyn aika loppuu käytännössä paljon tätä nopeammin).  Ilmaston lämpenemiseksi kutsuttu maapallon lämpöepätasapaino on tällä hetkellä Nasan uusimman arvion mukaan noin 0,5 wattia/m2.   Ihmisen tuottamien lämmittävien vaikutuksien eli säteilypakotteiden summa on suurempi, mutta ihmisen tuottamat viilentävät vaikutukset ovat tähän asti kumonneet osan kotiplaneettaamme lämmittävistä säteilypakotteista.

Jos laivojen rikkipäästöt lasketaan sovitulle tasolle rikkipesurien ja vähärikkisen meridieselin avulla, laivaliikenteen ilmastoa viilentävä vaikutus vähenee arviolta 0,31 wattia/m2 mutta ei eliminoidu kokonaan.  Toisaalta jos kaikki laivat siirtyisivät käyttämään maakaasua, laivojen viilentävät rikkipäästöt menetettäisiin kokonaan  ja laivaliikenteen samalla tavalla viilentävästi (mutta paljon rikkiä heikommin) vaikuttavat tyypipäästöt laskisivat myös murto-osaan nykyisestä.  Tällöin menetetty viilentävä vaikutus olisi todennäköisesti yhteensä jo yli 0,5 wattia/m2, mikä tarkoittaisi planeettamme lämpöepätasapainon (eli ilmaston lämpenemisen) kaksinkertaistumista. 

On myös tärkeä huomata, että 0,5 wattia/m2 on koko maapalloa koskeva keskiarvoluku.  Käytännössä noin 90 prosenttia laivaliikenteestä ja sen viilentävästä vaikutuksesta keskittyy Pohjois-Atlantille ja Pohjoiselle Tyynellemerelle, vilkkaasti liikennöidyille merialueille jotka yhdessä kattavat vain 5-10 prosenttia maapallon pinta-alasta.  Näillä alueilla laivaliikenteen viilentävä vaikutus on vähintään kymmenen kertaa maailmanlaajuista keskiarvoa suurempi, ehkä 5-10 wattia/m2.   Pohjois-Atlantilta kulkee voimakkaita lämpimiä merivirtoja – erityisesti niin sanottu Pohjois-Atlantin virta eli Golf-virran koillishaara – kohti Jäämerta.  Myös vallitsevat tuulensuunnat ovat ympäri vuoden etelän ja lounaisen puolella.  Toisin sanoen jos Pohjois-Atlantti ja Pohjoinen Tyynimeri alkavat lämmetä aiempaa nopeammin, merivirrat ja tuulet siirtävät suuren osan meriin sitoutuvasta ylimääräisestä lämmöstä Jäämerelle ja ikään kuin keskittävät sen arktisen sulamisrintaman kärkeen, alueille joilla on sulavia jäätiköitä, ikirouta-alueita ja klatraattikenttiä.

Jos laivojen rikkipäästöjä vähennetään rikkipesureiden avulla, pesurit voidaan ottaa pois päältä jos napa-alueiden sulaminen uhkaa riistäytyä käsistä pahanlaatuisella tavalla.  Itse asiassa laivojen viilentävää vaikutusta voitaisiin hätätilanteessa jopa merkittävästi kasvattaa rikkipesurien avulla. 

Rikkipisarat viilentävät ilmastoa toimimalla isompien pilvipisaroiden tiivistymisytiminä, eli kasvattamalla merien ylle muodostuvan pilvipeitteen määrää.  Tämäntyyppisillä pilvillä on kuitenkin viilentävä vaikutus vain päivällä, öisin niiden vaikutus on päinvastainen eli lämmittävä.  Molemmat ilmiöt ovat tuttuja kaikille suomalaisille:  päivällä auringon eteen tuleva pilvi viilentää, mutta yöllä on lämpimämpää jos taivaalla on pilviä.

Toisin sanoen rikin synnyttämä ilmastoa viilentävä kokonaisvaikutus on päiväaikaisen viilentävän vaikutuksen ja öisen lämmittävän vaikutuksen välinen erotus.

 Jos Grönlanti alkaa tuottaa liikaa jäävuoria tai klatraattikentät alkavat vapauttaa liikaa metaania, laivojen rikkipesurit voidaan tarvittaessa ottaa illalla pois päältä ja kytkeä taas päälle auringon noustessa.   Laivaliikenteen viilentävä kokonaisvaikutus voitaisiin tällä tavalla akuutissa hätätilanteessa kasvattaa vielä paljon nykyistäkin suuremmaksi.

Sen sijaan jos laivojen rikkipäästöjä vähennetään ensisijaisesti siirtymällä maakaasulaivoihin, nopeiden korjausliikkeiden tekeminen on tulevaisuudessa käytännössä mahdotonta, vaikka napa-alueiden sulaminen riistäytyisi käsistä.

Haluamme myös huomauttaa, että suomalainen Wärtsilä on jo noussut rikkipesureiden selkeästi johtavaksi valmistajaksi maailmassa.  Jos 70 000 laivaan asennettaisiin jatkossa keskimäärin 5 miljoonaa euroa (asennuksineen) maksava rikkipesuri, kyse olisi 350 miljardin euron suuruisista markkinoista, tai noin 17 miljardista eurosta vuodessa, jos rikkipesurit uusittaisiin noin 20 vuoden välein.

Jos hallitus ja Euroopan unioni haluavat tukea laivanvarustamoja laivaliikenteen rikkipäästöjen vähentämisessä, tuki kannattaisi suun nata ennemminkin rikkipesureiden hankintaan kuin maakaasulaivojen ja maakaasuterminaalien rakentamiseen.  Merenkulun kannalta on kuitenkin turvallisempaa ja helpompaa, jos talteen otettu rikki voidaan laskea meriveteen, eikä sitä tarvitse kerätä laivoille rikkiä sisältävän kipsin muodossa.  Rikki on merien ravintoverkkojen kannalta yhtä oleellinen alkuaine kuin hiili, typpi tai fosfori, joten sitä ei saisi ajatella merien kannalta minään ympäristömyrkkynä.  Laivojen rikkipäästöillä ei myöskään ole todellista merkitystä merien pintakerroksen happamoitumisen kannalta, sillä ongelmasta yli 99,8 prosenttia johtuu meriin hiilihappona liukenevasta hiilidioksidista ja vain vajaat 0,2 prosenttia meriin päätyvistä, ihmisen ja erilaisten luonnollisten prosessien tuottamista typpi- ja rikkioksideista.

Monet ajattelevat, että rikkihapon meriä happamoittavan vaikutuksen täytyy olla suurempi kuin hiilihapon, koska hiilihappo on mieto happo ja rikkihappo vahva happo.  Tämä ero kuitenkin tarkoittaa vain sitä, että vahva happo (kuten rikkihappo) luovuttaa vetyioninsa eli protoninsa nopeammin kuin mieto happo (kuten hiilihappo).  Tällä on merkitystä silloin, kun ihminen saa happoa käsilleen tai kasvoilleen, mutta merien happamoitumisen kannalta ainoastaan vetyionien määrä on oleellinen.   Happamuutta kuvaava yksikkö eli pH (potentia hydrogenii) tarkoittaa yksinkertaisesti vain vetyionien (protonien) pitoisuutta.  Tonni hiilidioksidia tuottaa todellisuudessa enemmän vetyioneja kuin tonni rikkidioksidia, koska rikin atomipaino on korkeampi. Toisin sanoen hiilidioksiditonniin mahtuu useampia molekyylejä ja se tuottaa useampia vetyioneja kuin rikkidioksiditonni.


Palaa otsikoihin