Kasvihuoneilmiö ja ilmastonmuutos

Ilmaston lämpeneminen on yksi suurimmista ihmiskunnan hyvinvointia uhkaavista ilmiöistä. Jo muutaman asteen muutos lämpötilassa tulee aiheuttamaan äärimmäisten sääilmiöiden lisääntymistä ja voimistamaan eläin- ja kasvilajien sukupuuttoaaltoa. Esimerkiksi kuivuuden lisääntyminen haittaa ruokasatoja ja saattaa aiheuttaa hallitsematonta muuttoliikettä.

Käynnissä oleva ilmastonmuutos on pääosin seurausta ihmisen aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä, joiden nimi juontuu kasvihuoneilmiöstä. Vaikka todellisuudessa ilmiö on monimutkainen, on sen perusperiaate ymmärrettävissä yksinkertaisen mallin avulla.

Auringosta Maan pinnalle saapuu säteilyä kaikilla valon aallonpituuksilla. Osa säteilystä heijastuu suoraan takaisin avaruuteen ja osa absorboituu Maan pintakerroksiin ja lämmittää niitä ja ympäröivää ilmaa. Mitä lämpimämpi Maan pinnasta tulee, sitä enemmän se säteilee lämpösäteilyä takaisin avaruuteen. Tietyssä lämpötilassa Auringosta tulevaa ja Maasta poispäin säteilevää energiaa on yhtä paljon ja saavutetaan termodynaaminen tasapaino, jossa lämpötila pysyy vakiona.

Kasvihuoneen seinät päästävät Auringosta tulevan korkeaenergisen säteilyn paremmin lävitseen kuin Maasta hehkuvan lämpösäteilyn. Jos siis Maa suljettaisiin kasvihuoneeseen, heijastuisi osa lämpösäteilystä takaisin Maahan. Tasapaino löytyisi uudelleen, mutta nyt aiempaa korkeammasta lämpötilasta.

Kasvihuonekaasujen vaikutus on samanlainen. Ne absorboivat Maan säteilemää lämpösäteilyä ja lähettävät siitä osan takaisin Maan pinnalle. Tämä siirtää termodynaamista tasapainoa lämpimämpään suuntaan. Absoirbointikyky on erilainen eri molekyyleille ja sen vaikutus ilmaston lämpenemiseen riippuu myös siitä millä korkeudella kaasut ovat ilmakehässä. Kasvihuonekaasuja on aina ollut ilmakehässä ja maapallon lämpötilaksi kokonaan ilman niitä on arviotu −18º C, kun se nyt on noin +14º C - kasvihuonekaasuista on siis myös hyötyä! Ongelmallista on niiden nopea lisääntyminen, joka nostaa lämpötilaa sellaisella vauhdilla, ettei luonto ehdi sopeutumaan muutokseen.

Ilmaston kannalta merkittävimmät kasvihuonekaasut ovat:

• Vesihöyry (H2O)

• Hiilidioksidi (CO2)

• Metaani (CH4)

• Dityppioksidi (N2O)

• Otsoni (O3)

• CFC-yhdisteet, eli freonit

• HFC-yhdisteet, eli fluorihiilivedyt

Näiden kaikkien rakenne on sellainen, että Maasta tuleva lämpösäteily saa ne värähtelemään. Mitä enemmän molekyyli vuorovaikuttaa lämpösäteilyn kanssa, sitä voimakkaammin se kiihdyttää ilmaston lämpenemistä. Esimerkiksi ilmakehään päästetty metaani on 20 vuoden aikajänteellä lähes sata kertaa hiilidioksidia voimakkaampi kasvihuonekaasu.

Energian käyttö sektoreittain

Kolme suurinta energiankäyttösektoria ovat teollisuus, liikenne ja rakennusten lämmitys. Näiden osuudet vaihtelevat maittain esimerkiksi ilmaston vuoksi, mutta myös siksi, että paljon energiaa käyttävää teollisuutta on joissakin maissa muita maita enemmän.

Maailmanlaajuisesti energiankulutus jatkaa kasvuaan ja valtaosa tästä energiasta tuotetaan tällä hetkellä fossiilisilla polttoaineilla. Tämä kasvattaa ilmakehässä olevien kasvihuonekaasujen määrää ja nostaa sitä kautta ilmakehän lämpötilaa. On selvää, että kestävä energiantuotanto edellyttää fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämistä. Parhaiten tämä onnistuu kääntämällä energian kokonaiskulutus laskuun samalla kun vähäpäästöisten energianlähteiden käyttöä lisätään. Tämä tulee kuitenkin tehdä tavoilla, jotka eivät aiheuta muita ongelmia ihmisten hyvinvoinnille esimerkiksi kiihdyttämällä luonnon monimuotoisuuden vähentymistä.

On hyvinkin mahdollista, että tulevaisuudessa nämä ongelmat onnistutaan ratkaisemaan fuusiovoimaloiden kaltaisten uusien teknologioiden avulla. Tällaisten tuotantotapojen kehitys tulee kuitenkin kestämään niin kauan, ettei niistä ole apua akuuttiin ilmastokriisiin, vaan muutoksia olemassa oleviin rakenteisiin täytyy tehdä jo nyt.

Euroopan uniossa päästöjä ollaan vähentämässä sekä tiukentamalla fossiilisiin polttoaineisiin liittyvää lainsäädäntöä että taloudellisesti tukemalla vähäpäästöisiä tuotantomuotoja. Esimerkiksi tuulivoimaan tehtävät investoinnit ovat jyrkässä kasvussa nyt, kun sen tuotantokustannukset on saatu lähelle tai jopa alemmas kuin muilla tuotantomuodoilla tuotetun sähköenergian.

Koska sähkön myynnistä saadaan tuotantomuodosta riippumatta käytännössä sama hinta, on taloudellisesti kannattavaa investoida kokonaiskustannuksiltaan edullisimpiin sähköntuotantotapoihin. Esimerkiksi Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa 2017 tehdyn tutkimuksen mukaan Suomeen rakennettujen voimaloiden kokonaistuotantokustannuksia vertailtaessa maalle rakennetun tuulivoiman hinnaksi arvioidaan 56 e/MWh , kun uuden ydinvoimalan vastaavat kustannukset ovat 55 e/MWh ja hiilivoimalan jo selvästi suuremmat 76 e/MWh . Tilannetta ovat kääntäneet tuulivoiman eduksi tuuliturbiinien parantunut tekniikka sekä EU-maiden välinen päästökauppajärjestelmä.

Ota selvää miten päästökauppajärjestelmä toimii.

Ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa aivan erityinen merkitys on Kiinalla, jonka osuus maailman kasvihuonepäästöistä on miltei kolmannes. Tällä hetkellä näyttää siinä mielessä hyvältä, että vaikka Kiinan päästöt ovatkin edelleen kasvussa, myös panostukset uusiutuviin energianlähteisiin ovat merkittäviä. Kiinan investoinnit vähäpäästöisiin energiantuotantoihin hyödyttävät kaikkia, sillä ne hidastavat ilmastonmuutosta. Samalla Kiina vahvistaa asemaansa maailmanpolitiikassa ottamalla johtavan roolin strategisesti tärkeässä tulevaisuuden energiatuotannossa

Ekologisesta näkökulmasta ylivoimaisesti paras keino kestävämpään suuntaan olisi energian kokonaiskulutuksen pienentäminen. Tämä tarkoittaisi uusien teknologioiden kehityksen ja käyttöönoton lisäksi myös kokonaiskulutuksen vähentämistä. Tällä puolestaan olisi todennäköisesti negatiivinen vaikutus bruttokansantuotteeseen ja seurauksena saattaisi olla lisääntynyttä työttömyyttä. Näin kestävän kehityksen kysymyksistä tulee poliittisia kysymyksiä, joissa joudutaan väistämättä tekemään arvovalintoja. Oikeita vastauksia ei ole kellään, mutta on koko yhteiskunnan kannalta tärkeää, että pystymme käymään tällaisista monimutkaisista ja tärkeistä aiheista faktoihin perustuvaa järkevää keskustelua.