Jordens biologiske ressurser er begrensete

Dette er tredje innlegget i en serie om mytene rundt bioenergi. Det første innlegget i serien er en oversikt, og hele serien er samlet i denne pdf-filen.

Fossilt brennstoff stammer fra døde planter. Når vi nå brenner kull, olje og gass forbruker vi hvert år energi som Jorden har brukt veldig mange år på å produsere. Når vi bruker energi i biomasse som Jorden produserer nå, er vi begrenset av det Jorden fortløpende produserer. Og vi kan bare bruke en del av det. Det er for lite til at det monner i vårt store energiforbruk.

Bioenergi og biodrivstoff blir ofte, helt feilaktig, omtalt som om det kommer fra en nærmest uutømmelig kilde. Eksempelvis at skogen i større grad enn nå skal både gi oss bygningsmaterialer som erstatning for betong og stål, gi oss andre generasjons biodrivstoff som erstatning for fossilt og første generasjons biodrivstoff, gi oss råstoff i varmekraftverk som erstatning for kull, og gi oss mye annet som vi i dag bruker olje til å lage.

Exajoule EJ

Når vi snakker om veldig store energimengder er det vanlig å bruke benevnelsen exajoule (EJ). Prefikset exa (E) står for en milliard milliarder, dvs. et ettall etterfulgt av 18 nuller. Joule er energienheten i SI systemet og er det samme som ett wattsekund. Folk flest har ikke noe forhold til hverken exa eller joule. I Norge har vi er vi vant til å angi store energimengder i terrawattimer (TWh). Norsk vannkraftproduksjon i et normalår er cirka 125 TWh. Direkte konvertering fra EJ til TWh, dvs. uten å ta hensyn til virkningsgrad, viser at 1 EJ er 277,8 TWh. 1 EJ er m.a.o. litt mer enn dobbelt så mye energi som norsk vannkraftproduksjon i et normalår.

Jordens begrensete produksjonsmengde

Rapporten Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation  (SRREN) fra FNs klimapanel sier at det globale energiforbruket til oss mennesker er cirka 500 EJ per år. Jordens produksjonsevne av biomasse må sees med det som bakteppe. SREEN sier at den globale produksjonen av tømmer er mellom 15 og 20 EJ per år, og at den globale produksjonen av korn, oljevekster, sukkeravlinger, røtter, knoller og belgfrukter er cirka 60 EJ per år.

NPP er forkortelse for Net Primary Production. Det er Jordens produksjon av biomasse målt i tonn karbon per år. Vi har allerede redusert den med jordbruksland og infrastruktur som veier og byer. I tillegg høster vi fra NPP til mat, materialer og energi. HANPP (Human Appropriation of NPP) er summen av det vi har redusert NPP med og det vi høster fra NPP. Artikkelen Global human appropriation of net primary production doubled in the 20th century viser at vi har doblet HANPP fra 13 til 25 prosent av NPP i perioden fra 1910 til 2005. Artikkelen advarer mot å øke HANPP ytterligere.

Menneskers behov for mat

Et menneske trenger cirka 2200 kcal næring per døgn. Det tilsvarer 9,211 MJ; dvs. 3364 MJ per år. Vi er cirka 7,6 milliarder mennesker på Jorden, og det totale næringsbehovet er følgelig cirka 26 EJ per år. Det er store energitap i produksjonskjeden fra åkerland til maten som vi virkelig spiser. Det største tapet er når vi forer husdyrene våre med mat som vi kunne ha spist selv. Et annet stort tap er mat som vi kaster, enten fordi mangelfull kjølekapasitet i fattige land gjør at den blir bedervet eller fordi mennesker i rike land kjøper mer enn de trenger. Vi vil bli flere mennesker på Jorden i de neste tiårene samtidig som klimaendringer kanskje vil redusere avlingene. Vårt behov for cirka 26 EJ per år til mat må sees i sammenheng med at den globale produksjonen av korn, oljevekster, sukker avlinger, røtter, knoller og belgfrukter, som er cirka 60 EJ per år. Det viser at vi trenger maten som næring og ikke som drivstoff.

Biomasse fra skog

NVE sier i rapporten Analyse av klimagassutslipp fra utnyttelse av skog til energiformål at produksjon av biodrivstoff er mindre effektiv bruk av biomasse enn å brenne den i varmekraftverk.

For mer enn ti år siden leste jeg at hvis Sverige hogget skogens årlige tilvekst og brukte alt til energi, ville det dekke mindre enn 20 prosent av energibehovet deres. Jeg har ikke kilden nå, så tallet er usikkert av flere årsaker. Jeg gjør derfor et par grovkontroller for å se om det kan stemme.

I følge SRREN rapporten fra FNs klimapanel (Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation) er det globale energiforbruket cirka 500 EJ per år, og den globale produksjonen av tømmer representerer mellom 15 og 20 EJ per år. Hvis alt dette tømmeret brukes som bioenergi, ville det ha dekket mellom 3 og 4 prosent av verdens energibehov.

EUs fornybardirektiv RED legger opp til stor økning i bruk av bioenergi. Flere forskere, bl.a. norske Bjart Holtsmark, har i Nature Communications publisert en kommentar til denne satsingen, se Europe’s renewable energy directive poised to harm global forests. Der skriver de at Europas totale produksjon av tømmer tilsvarer 3,85 EJ primærenergi, og at det er 5,6 prosent av Europas energiforbruk. For hele verden kommer de frem til prosentsatsen 4,2.

Sverige har mer skog per innbygger enn Europeisk og globalt gjennomsnitt, så grovkontrollene mine sannsynliggjør at det jeg leste for mer enn ti år siden, stemmer.

Biodrivstoff

For mer enn ti år siden leste jeg at hvis USA brukte alt kornet de produserer til å lage biodrivstoff, ville det dekke mindre enn 20 prosent av behovet deres innen transportsektoren. Jeg har ikke kilden nå, så tallet er usikkert av flere årsaker. Neste avsnitt er derfor en grovkontroll for å sjekke om dette kan være riktig.

I følge EIA var det globale energiforbruket i 2012 i transportsektoren cirka 110 EJ. I følge SRREN er den globale produksjonen av korn, oljevekster, sukkeravlinger, røtter, knoller og belgfrukter cirka 60 EJ per år. Hvis alt dette brukes til biodrivstoff, og tapet i produksjon av biodrivstoff er det samme som tapet i produksjon av bensin og diesel fra råolje, ville det dekke cirka 55 prosent av behovet innen transportsektoren. Og da vil det er ikke være noe plantebasert mat igjen til oss mennesker og husdyrene våre. Fordelingen av energibruk mellom transport og andre forhold er forskjellige i USA og i resten av verden, og tapet i produksjon av biodrivstoff fra jordbruksvekster er mye større enn tapet i produksjon av bensin og diesel fra råolje. Grovkontrollen min sannsynliggjør derfor at det jeg leste for mer enn ti år siden om kornet i USA, stemmer. Så jeg trekker den samme konklusjonen nå som jeg gjorde da. Vi må finne andre energialternativer til transport enn å lage biodrivstoff av maten vår.

Norge er med på dette. I 2017 ble det omsatt 659 millioner liter biodrivstoff i Norge. Av dette kom 46 prosent fra palmeolje og 20,7 prosent fra raps. I 2018 falt omsetningen til 497 millioner liter. Reduksjonen skyldes mindre bruk av palmeolje. I 2017 var omsetningskravet at 8 prosent av alt drivstoff til veitransport skal være biodrivstoff. I 2018 var kravet at bensin og diesel skal inneholde minst 10 prosent biodrivstoff. Kravet ble mer enn tilfredsstilt med 12 prosent innblanding. Regjeringserklæringen fra januar 2019 sier at den vil følge en forutsigbar opptrappingsplan for biodrivstoff etter 2020.  EU har som målsetting at 10 prosent av drivstoffet i 2020 skal være fornybart, som i praksis betyr biodrivstoff.

Vi kan ikke bruke alt selv

I regneeksemplene over tar jeg flere ganger utgangspunkt i at vi bruker all tilvekst som bioenergi. Det er for å vise at selv med det ekstreme utgangspunktet vil bioenergi bare kunne dekke en liten del av energibehovet vårt. Utgangspunktet er helt urealistisk av to årsaker. For det første, vi trenger den plantebaserte maten selv som mat, og det vi hogger i skogen trenger vi til veldig mange andre formål enn energi. For det andre, vi mennesker kan ikke bruke hele Jordens produksjon av biomasse til egne formål, som utdypes i det neste innlegget.