IPCC-raportti korostaa LUTin tieteellisiä ratkaisuja

Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli IPCC julkaisi huhtikuussa 2022 kuudennen arviointiraporttinsa kolmannen osan. Raportti toteaa, että maapallon ilmasto heikkenee nopeasti, mutta esittelee myös ratkaisuja tilanteen parantamiseksi. Raportti siteeraa laajasti LUT-yliopiston tutkimusta ja teknologisia ratkaisuja.

IPCC:n tuoreimman työryhmäraportin mukaan ilmastonmuutoksen hillitsemisessä ja hiilen sitomisessa ilmakehästä on kova kiire. Toimenpiteitä edellytetään yrityksiltä, yhteisöiltä sekä yksilöiltä. Hallituksilta tarvitaan vahvaa poliittista ja taloudellista ohjausta kestävän kehityksen tukemiseksi.

Kansainvälisellä Pariisin ilmastosopimuksella sovittu yhteinen tavoite on pitää maapallon keskilämpötilan nousu selvästi alle kahdessa asteessa suhteessa esiteolliseen aikaan ja pyrkiä toimiin, joilla lämpeneminen saataisiin rajattua alle 1,5 asteen. Pyrkimyksenä on, että ihmisen aiheuttamat kasvihuonekaasujen päästöt ja päästöjä sitovat nielut ovat keskenään tasapainossa tämän vuosisadan jälkipuoliskolla.

IPCC eli Intergovernmental Panel on Climate Change kokoaa muutaman vuoden välein yksiin kansiin tieteellisesti tuotettua tietoa ilmastonmuutoksesta, sen vaikutuksista ja hillitsemismahdollisuuksista sekä muutokseen sopeutumisesta.

LUTin tieteestä ratkaisuja

Viimeisimmän (huhtikuu 2022) IPCC-raportin kolmososa hyödyntää LUT-yliopiston kunnianhimoista tutkimusta. Raportissa viitataan  LUTin 38 tieteelliseen julkaisuun, ja niitä siteerataan 54 kertaa. LUT tarkastelee ilmastonmuutoksen hillitsemistä teknologisesta, taloudellisesta, sosiaalisesta sekä ympäristöllisestä näkökulmasta.

Strategiansa mukaisesti LUT hakee ratkaisuja puhtaaseen energiaan, veteen ja ilmaan sekä kestävään liiketoimintaan soveltamalla teknologian ja liiketoiminnan osaamistaan.

Esa Vakkilainen, LUTin energiatekniikan professori ja Suomen Akatemian Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimustoimikunnan jäsen on yksi raportin vertaisarvioitsijoista.

Professori Vakkilainen korostaa bioenergian hyödyntämistä yhtenä keskeisenä, kestävää kehitystä edistävänä keinona.

"Erityisesti biojätteistä, maa- ja metsätalouden sivuvirroista on mahdollista saada polttoaineita ja fossiileja korvaavia tuotteita, kuten tekstiilejä ja pakkauksia joka puolella maailmaa. Jo kierrossa olevan biomassan hyödyntäminen edistää kunkin maan omavaraisuutta mutta raaka-aineella on tietenkin myös globaali markkina", Vakkilainen sanoo.

LUTin energiamurrosta ja power-to-x-teknologian (P2X) hyödyntämistä käsittelevä tutkimus saa raportissa viittauksia. P2X-teknologiat ovat keskeisiä hiilineutraalin maailman luomisessa. Ne mahdollistavat synteettisten, sähköön pohjautuvien polttoaineiden, e-kemikaalien tai lannoitteiden tuottamisen ilmasta ja vedestä, uusiutuvalla sähköllä.

Raportissa mainitaan myös LUTin tutkimus hiilidioksidin (CO2) suorasta talteenotosta muun muassa hiilineutraalien sähköisten polttoaineiden tuottamista varten ja nettonegatiivisten hiilidioksidipäästöjen aikaansaamiseksi.

Puhdasta sähköä tuotetaan esimerkiksi tuulen ja auringon avulla. LUT-yliopiston aurinkotalouden professori, Suomen kansallisen IPCC-ryhmän jäsen Christian Breyer on tutkimusryhmineen mallintanut, kuinka maat, maanosat ja koko maailma voisivat luopua fossiilisista polttoaineista käyttämällä P2X-teknologioiden kaltaisia työkaluja.

"Aurinko- ja tuulivoiman, akkujen, elektrolyysilaitteiden ja erilaisten P2X-teknologioiden nopeasti laskevat yksikkökustannukset mahdollistavat teknisesti toteuttamiskelpoisen ja taloudellisesti kannattavan, täysin kestävän energiajärjestelmän vuoteen 2050 mennessä. Tämä on erityisen tärkeää globaalille etelälle, jossa miljardit energiannälkäiset ihmiset tavoittelevat korkeampaa elintasoa", Breyer summaa.

(Globaali etelä -käsitettä käytetään kuvaamaan alhaisemman tulotason maita: Afrikka, Etelä- ja Väli-Amerikka, Aasian kehittyvät maat ja Oseania).

Huomio järjestelmissä ja yksilöissä

Hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli nostaa raportissa esiin myös yksilön aidon mahdollisuuden vaikuttaa. Esimerkiksi ruokailuun ja liikkumiseen liittyvät valinnat voivat auttaa hillitsemään ilmastonmuutosta.

LUT-yliopiston kestävyystieteen tutkimuksessa lanseerattiin henkilökohtainen liikkumisen päästökauppa ensimmäisenä maailmassa. Lahdessa toteutetussa pilotissa havaittiin, että päästökauppasovelluksen, ja esimerkiksi yksityisautoilun vähentämisen ansiosta liikkumisen ilmastopäästöt vähenivät.

Myös muunlaista kulutuskäyttäytymistä ja -tottumuksia muuttamalla vaikutetaan tulevaisuuden kestävyyteen. Samalla luodaan vastuullisuuden vaatimuksia tuotteiden ja palveluiden tuottajia kohtaan.

Ilmaston lämpenemistä hillitsevissä ratkaisuissa on tavoiteltava systeemistä kestävyyttä ja maailmanlaajuista oikeudenmukaisuutta. Ihmisten tulisi välttää toimia, jotka lisäävät luonnon monimuotoisuuden häviämistä tai ilmastonmuutoksen äärimmäisiä vaikutuksia, kuten luonnonkatastrofeja tai ilmastopakolaisuutta.

Videolla LUT-yliopisto avaa systeemisen muutoksen ja ilmastokriisin ratkaisemisen vaikutuksia toisiinsa.

Lisätietoa:

The IPCC's third part of the Sixth Assessment Report, Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change, the Working Group III contribution.

LUT articles cited in the third part of IPCC's Sixth Assessment Report, Climate Change 2022:

• Aghaei, J., and M.-I. Alizadeh, 2013: Demand response in smart electricity grids equipped with renewable energy sources: A review. Renew. Sustain. Energy Rev., 18, 64–72, https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.09.019
• Aghahosseini A. and Breyer C., 2018. Assessment of Geological Resource Potential for Compressed Air Energy Storage in Global Electricity Supply, Energy Conversion and Management, 169, 161-173, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.05.058
• Barbosa, L. S. N. S., D. Bogdanov, P. Vainikka, and C. Breyer, 2017: Hydro, wind and solar power as a base for a 100% renewable energy supply for South and Central America. PLoS One, 12(3), 1–28, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0173820 .
• Bogdanov, D., Farfan J., Sadovskaia K., Aghahosseini A., Child M., Gulagi A., Oyewo A.S., Barbosa L.S.N.S., Breyer C., 2019: Radical transformation pathway towards sustainable electricity via evolutionary steps. Nat. Commun., 10, 1077, https://doi.org/10.1038/s41467-019-08855-1 .
• Bogdanov, D., A. Gulagi, M. Fasihi, and C. Breyer, 2021: Full energy sector transition towards 100% renewable energy supply: Integrating power, heat, transport and industry sectors including desalination. Appl. Energy, 283, 116273, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116273 .
• Breyer C., Tsupari E., Tikka V., Vainikka P., 2015. Power-to-Gas as an emerging profitable business through creating an integrated value chain, Energy Procedia, 73, 182-189, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.668
• Breyer C., Heinonen S., Ruotsalainen J., 2017. New Consciousness: A societal and energetic vision for rebalancing humankind within the limits of planet Earth, Technological Forecasting and Social Change, 114, 7-15, https://doi.org/10.1016/j.techfore.2016.06.029
• Breyer C., Khalili S., Bogdanov D., 2019. Solar photovoltaic capacity demand for a sustainable transportation sector to fulfil the Paris Agreement by 2050, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 27, 978-989; https://doi.org/10.1002/pip.3114
• Breyer C., Fasihi M., Bajamundi C., Creutzig F., 2019. Direct Air Capture of CO₂ – A key technology for ambitious climate change mitigation, Joule, 3, 2053-2057; https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.08.010
• Breyer C., Fasihi M., Aghahosseini A., 2020. Carbon Dioxide Direct Air Capture for effective Climate Change Mitigation based on Renewable Electricity: A new Type of Energy System Sector Coupling, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 25, 43-65; https://doi.org/10.1007/s11027-019-9847-y
• Breyer, C., and M. Jefferson, 2020: Use and Abuse of Energy and Climate Scenarios—A Week of 3controversy on Scenarios. Econ. Energy Environ. Policy, 9, https://doi.org/10.5547/2160-5890.9.1.mjef . 
• Caldera, U., and C. Breyer, 2020: Strengthening the global water supply through a decarbonised global desalination sector and improved irrigation systems. Energy, 200, 117507, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117507 .
• Child, M., C. Kemfert, D. Bogdanov, and C. Breyer, 2019: Flexible electricity generation, grid exchange and storage for the transition to a 100% renewable energy system in Europe. Renew. Energy, 139, 80–101, https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.02.077 .
• Creutzig, F., C. Breyer, J. Hilaire, J. Minx, G. P. Peters, and R. Socolow, 2019: The mutual dependence of negative emission technologies and energy systems. Energy Environ. Sci., 12, 1805–1817, https://doi.org/10.1039/C8EE03682A .
• Farfan, J.and C. Breyer, 2017: Structural changes of global power generation capacity towards sustainability and the risk of stranded investments supported by a sustainability indicator. J. Clean. Prod., 141, 370–384, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.09.068
• Farfan J. and Breyer C., 2018. Combining floating solar photovoltaic power plants and hydropower reservoirs: A virtual battery of great global potential, Energy Procedia, 155, 403-411, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.11.038
• Farfan J., Lohrmann A., Breyer C., 2019. Integration of Greenhouse Agriculture to the Energy Infrastructure as an alimentary Solution, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 110, 368-377; https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.04.084
• Fasihi M., Bogdanov D., Breyer C., 2016. Techno-Economic Assessment of Power-to-Liquids (PtL) Fuels Production and Global Trading Based on Hybrid PV-Wind Power Plants, Energy Procedia, 99, 243-268, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.10.115
• Fasihi M., Bogdanov D., Breyer C., 2017. Long-Term Hydrocarbon Trade Options for the Maghreb Region and Europe – Renewable Energy Based Synthetic Fuels for a Net Zero Emissions World, Sustainability, 9, 306, https://doi.org/10.3390/su9020306
• Fasihi M., Efimova O., Breyer C., 2019. Techno-economic assessment of CO2 direct air capture plants, Journal of Cleaner Production, 224, 957-980; https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.086
• Fasihi M. and Breyer C., 2020. Baseload electricity and hydrogen supply based on hybrid PV-Wind power plants, Journal of Cleaner Production, 243, 118466; https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118466
• Fasihi M., Weiss R., Savolainen J., Breyer C., 2021. Global potential of green ammonia based on hybrid PV-wind power plants, Applied Energy, 294, 116170; https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116170
• Golroudbary, S. R., D. Calisaya-Azpilcueta, and A. Kraslawski, 2019: The life cycle of energy consumption and greenhouse gas emissions from critical minerals recycling: Case of lithium-ion batteries. Procedia CIRP, 80, 316–321.
• Haegel, N. M., Atwater Jr. H., Barnes T., Breyer C., and Coauthors, 2019: Terawatt-scale photovoltaics: Transform global energy. Science ., 37 364, 836–838, https://doi.org/10.1126/science.aaw1845
• Hansen, K., C. Breyer, and H. Lund, 2019: Status and perspectives on 100% renewable energy systems. Energy, 175, 471–480, https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.092 .
• Horvath S., Fasihi M., Breyer C., 2018. Techno-Economic Analysis of a Decarbonized Shipping Sector: Technology Suggestions for a Fleet in 2030 and 2040, Energy Conversion and Management, 164, 230-241, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.02.098
• Khalili S., Rantanen E., Bogdanov D., Breyer C., 2019. Global Transportation Demand Development with Impacts on the Energy Demand and Greenhouse Gas Emissions in a Climate-Constrained World, Energies, 12, 3870; https://doi.org/10.3390/en12203870
• Kuokkanen, A., M. Sihvonen, V. Uusitalo, A. Huttunen, T. Ronkainen, and H. Kahiluoto, 2020: A proposal for a novel urban mobility policy: Personal carbon trade experiment in Lahti city. Util. Policy, 62, https://doi.org/10.1016/j.jup.2019.100997
• Lipiäinen, S., and E. Vakkilainen, 2021: Role of the Finnish forest industry in mitigating global change: energy use and greenhouse gas emissions towards 2035. Mitig. Adapt. Strateg. 23 Glob. Chang., 26(2), 1–19, doi:10.1007/S11027-021-09946-5/FIGURES/3.
• Lohrmann, A., J. Farfan, U. Caldera, C. Lohrmann, and C. Breyer, 2019: Global scenarios for significant water use reduction in thermal power plants based on cooling water demand estimation using satellite imagery. Nat. Energy, 4(12), 1040–1048, https://doi.org/10.1038/s41560-019-0501-4 .
• Oyewo, A. S., A. Aghahosseini, M. Ram, A. Lohrmann, and C. Breyer, 2019: Pathway towards achieving 100% renewable electricity by 2050 for South Africa. Sol. Energy, 191(June), 549–565, https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.09.039 .
• Oyewo A.S., Aghahosseini A., Ram M., Breyer C., 2020. Transition towards decarbonised power systems and its socio-economic impacts in West Africa, Renewable Energy, 154, 1092-1112; https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.03.085
• Proskurina, S., M. Junginger, J. Heinimö, B. Tekinel, and E. Vakkilainen, 2019a: Global biomass trade for energy— Part 2: Production and trade streams of wood pellets, liquid biofuels, charcoal, industrial roundwood and emerging energy biomass. Biofuels, Bioprod. Biorefining, 13, 371–387, https://doi.org/10.1002/bbb.1858.10    
• Proskurina, S., M. Junginger, J. Heinimö, B., and E. Vakkilainen, 2019b: Global biomass trade for energy – Part 1: Statistical and methodological considerations. Biofuels, Bioprod. Biorefining, 13, 358–370, https://doi.org/10.1002/bbb.1841
• Ranta, V., L. Aarikka-Stenroos, P. Ritala, and S. J. Mäkinen, 2018: Exploring institutional drivers and barriers of the circular economy: A cross-regional comparison of China, the US, and Europe. Resour. Conserv. Recycl., 135, 70–82, https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.08.017
• Solomon A.A., Bogdanov D., Breyer C., 2019. Curtailment-storage-penetration nexus in the energy transition, Applied Energy, 235, 1351-1368, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.11.069
• Vartiainen, E., G. Masson, C. Breyer, D. Moser, and E. Román Medina, 2020: Impact of weighted average cost of capital, capital expenditure, and other parameters on future utility‐scale PV levelised cost of electricity. Prog. Photovoltaics Res. Appl., 28(6), 439–453, 11 https://doi.org/10.1002/pip.3189 .
• Victoria M., Haegel N., Peters I.M., Sinton R., Jäger-Waldau A., Cañizo C., Breyer C., Stocks M., Blakers A., Kaizuka I., Komoto K., Smets A., 2021. Solar photovoltaics is ready to power a sustainable future, Joule, 5, 1041-1056; https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.03.005