Biogeenisen hiilidioksidin osuuden määritys ja tulosten vertailu Suomen jätteenpolttolaitosten välillä

Abstract

Jätteenpolttolaitosten kasvihuonekaasupäästöjen tarkkailu- ja raportointivelvoitteet korostuivat, kun toimialaa ollaan mahdollisesti sisällyttämässä EU:n päästökauppaan 2028–2030. Päästökaupan tarkkailuvelvoitteet aloitettiin laitoksilla vuoden 2024 alusta ja tähän liittyen bio-CO₂-osuuden määritys on tullut ajankohtaiseksi. Biogeenisen ja fossiilisen hiilidioksidin erottelu edellyttää luotettavaa määritystä, jotta päästöt, hiilidioksidin biogeeninen osuus sekä mahdolliset hiilidioksidin talteenottohankkeet voidaan toteuttaa luotettavaan tietoon perustuen ja vertailukelpoisesti laitosten välillä. Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää biogeenisen hiilidioksidin osuus laitoksilla sekä selvittää jätteenpolttolaitosten (A–G) savukaasun bio-CO₂:n osuuden määrityskäytäntöjä ja mittausaineistoja, vertailla tuloksia laitosten välillä ja arvioida, mikä aineiston valossa voisi olla riittävän edustava näytteenottoaika bio-CO₂-osuuden määritykseen.

Työ toteutettiin kokoamalla bio-CO₂-määrityksen sääntely- ja standardiviitekehys, erityisesti savukaasunäytteeseen perustuva radiohiilimenetelmä (EN ISO 13833:2013), sekä analysoimalla laitosten vuosina 2023–2025 keräämiä bio-CO₂-tuloksia, näytteenotto- ja polttoainetietoja sekä laitoskohtaisia haastatteluaineistoja tilastollisin ja laadullisin menetelmin suositusten muodostamiseksi. Mitatuilla laitoksilla (A, C, D, E, F ja G) bio-CO₂-osuuden keskiarvot vaihtelivat välillä 46,5–57,2 % ja kaikkien mitattujen laitosten yhdistetyn aineiston keskiarvo oli 50,0 % (N = 78). Tulokset olivat pääosin Tilasto-keskuksen oletusarvoa 63,6 % alempia ja aineistossa havaittiin myös poikkeavia yksittäisiä tuloksia (33,7–60,7 %). Ajallinen vaihtelu oli havaittavissa, mutta keskimäärin selvästi pienempää kuin laitosten välinen ero. Haastattelujen perusteella näytteenottoajaksi esitettiin useimmiten vuorokauden mittaista näytteenottoa, mutta arvio vaihteli lyhyestä (1–8 h) pidempään (2 vrk). Kruskal–Wallis-testin perusteella mitattujen laitosten (A, C, D, E, F ja G) bio-CO₂-osuuksissa oli tilastollisesti merkitseviä eroja.

Johtopäätöksenä tulokset osoittivat, että 63,6 %:n oletusarvo ei kuvaa aineiston perusteella tarkasteltujen laitosten tyypillistä tasoa, mikä korostaa laitostasoisen, standardiin perustuvan bio-CO₂-määrityksen merkitystä MRV-vaatimuksissa ja tulosten vertailtavuuden varmentamisessa. Tuloksia voidaan hyödyntää määrityskäytäntöjen yhtenäistämisessä, EU ETS -valmistautumisessa sekä hiilidioksidin talteenottohankkeiden taustatietona ja jatkokehityksen kohteena on erityisesti edustavan näytteenottoajan tarkentaminen.

The monitoring and reporting obligations for greenhouse gas emissions from waste incineration plants have become more prominent as the sector may be included in the EU emissions trading system (EU ETS) in 2028–2030. Monitoring obligations under the emissions trading system began at the plants from the beginning of 2024, and the determination of the biogenic CO₂ fraction has therefore become topical. Distinguishing between biogenic and fossil CO₂ requires reliable determination so that emissions, the biogenic share of CO₂, and potential carbon capture projects can be implemented based on reliable information and in a manner comparable between plants. The aim of this thesis was to determine the biogenic CO₂ fraction at the plants and to examine the practices and measurement datasets used to determine the fluegas bio-CO₂ fraction at waste incineration plants (A–G), compare results between plants, and assess what could constitute a sufficiently representative sampling time for determining the bio-CO₂ fraction in light of the data.

The study was carried out by compiling the regulatory and standard-based reference framework for bio-CO₂ determination, in particular the radiocarbon method based on a fluegas sample (EN ISO 13833:2013), and by analysing bio-CO₂ results collected by the plants in 2023–2025, together with sampling and fuel data and plant-specific interview material, using statistical and qualitative methods in order to develop recommendations. At the measured plants (A, C, D, E, F and G), the mean bio-CO₂ fractions ranged from 46.5% to 57.2%, and the mean of the combined dataset for all measured plants was 50.0% (N = 78). The results were mostly below Statistics Finland’s default value of 63.6%, and individual outlying results were also observed in the dataset (33.7–60.7%). Temporal variation was observed, but on average it was clearly smaller than the differences between plants. Based on the interviews, a 24-hour sampling period was most often proposed, but the estimates ranged from shorter (1–8 h) to longer (2 days) sampling. Based on the Kruskal–Wallis test, there were statistically significant differences in the biogenic CO₂ fractions among the measured plants (A, C, D, E, F and G).

In conclusion, the results showed that the default value of 63.6% does not represent the typical level of the plants examined on the basis of the data, which highlights the importance of plant-specific, standard-based bio-CO₂ determination in meeting MRV requirements and ensuring the comparability of results. The results can be used to harmonise determination practices, support preparation for EU ETS, and provide background information for carbon capture projects, while further development should focus in particular on refining the representative sampling time.