Balans van de Leefomgeving

Indirecte effecten biobrandstoffen

De doelstelling voor de inzet van biobrandstoffen in het verkeer (3,75% in 2009) is gehaald, maar de bijdrage daarvan aan de vermindering van broeikasgasemissies staat ter discussie. Het hangt er helemaal vanaf hoe de emissies worden berekend en welke beleidsafspraken daarover zijn en worden gemaakt. Volgens de methode die Nederland nu hanteert bij toetsing aan de CO2-emissiedoelstelling voor 2020, leveren de huidige biobrandstoffen een significante emissiereductie op. Uit recente berekeningen blijkt echter dat de werkelijke emissies van biobrandstoffen wel tot 180% hoger kunnen zijn dan de emissies van de fossiele brandstoffen die ze vervangen.

Huidige biobrandstoffen minder gunstig voor klimaat dan gedacht

Biobrandstoffen zijn als klimaatmaatregel in beeld gekomen door de gesloten koolstofcyclus. Alle CO2 die vrijkomt bij verbranding, is eerder uit de lucht opgenomen bij de groei van de biomassa. Het resultaat zou een nulemissie zijn. De praktijk is echter anders, doordat land, kunstmest en energie nodig zijn voor de teelt van de energiegewassen en de verwerking ervan tot inzetbare biobrandstoffen. De uitbreiding van het landbouwareaal heeft bovendien tot gevolg dat er veel koolstof vrijkomt die in de natuurlijke bodem en vegetatie was opgeslagen. Dit alles leidt tot aanzienlijke broeikasgasemissies en verlies van biodiversiteit (Ros et al., 2010). Tabel 1 geeft een overzicht van emissies, vastgesteld volgens verschillende methoden, voor het biobrandstoffengebruik in Nederland in 2008.

Tabel 1 Raming van de mondiale emissiereductie (ten opzichte van emissies van benzine en diesel) als resultaat van de inzet van biobrandstoffen in Nederland in 2008

Methode voor bepaling broeikasgasemissies biobrandstoffen Verandering in broeikasgasemissies in %
Werkelijke emissies binnen de Nederlandse grenzen met aftrek van CO2-opname in Nederland bij teelt voor biobrandstoffen tussen -10 en -20
Werkelijke emissies binnen Nederlandse grenzen met verbrandingsemissies biobrandstoffen op nul (volgens Kyoto) tussen -90 en -95
Emissies in de productieketen (binnen en buiten Nederland) van de in Nederland gebruikte biobrandstoffen (volgens duurzaamheidscriteria EU) tussen -45 en -60
Emissies van de in Nederland gebruikte biobrandstoffen, direct in de productieketen en als gevolg van indirect landgebruik tussen +180 en -40 *
* Er is grote spreiding in de gegevens over de emissiefactoren, vooral voor landconversie.

Wat is dan de daadwerkelijke vermindering van de broeikasgasemissies? Die vraag is niet precies te beantwoorden. De resultaten van de methoden lopen sterk uiteen, zoals blijkt uit tabel 1. Bovendien kunnen de uitkomsten in de tijd veranderen. Zo was het aandeel sojaolie in 2009 veel lager dan in 2008 en nam de bijdrage van reststromen, die in 2008 nog beperkt was, in 2009 toe. Deze veranderingen leiden echter niet tot andere conclusies. Tabel 2 geeft aan welke biobrandstoffen in 2008 zijn ingezet.
Tabel 2. Indicatieve herkomst en gewas van gebruikte biobrandstoffen in Nederland in 2008

Biodiesel   Bioethanol +bio-ETBE  
       
Soja (VS) 48-57 % Tarwe/graan (Europa) 41-43 %
Koolzaad (Europa) 15-16 % Suikerbiet (Europa) 5 %
Palmolie (ZO Azië) 14-16 % Suikerriet (Brazilië) 47-49 %
Afvalolie en -vet (Nl) 11-20 % Overige (deels afval) 5%
Overig 2 %    

De toepassing van biobrandstoffen heeft tot nu toe weinig effect gehad op de reductie van broeikasgasemissies binnen de Nederlandse grenzen: de verbrandingsemissies komen min of meer overeen met die van fossiele brandstoffen. Niettemin wordt voor Nederland rekening gehouden met emissiereducties van meer dan 90% ten opzichte van fossiele brandstoffen (methode 2). Dezelfde resultaten worden ingeboekt voor het halen van de Nederlandse emissiereductiedoelstelling in 2020. De verklaring hiervoor is als volgt. Aangezien Nederland relatief veel biomassa en biobrandstoffen importeert, vindt de CO2-opname voornamelijk buiten de grenzen plaats. Bij de vaststelling van de emissiereductie volgens het Kyoto Protocol is echter bepaald dat landen de emissies bij de verbranding van biobrandstoffen op nul mogen zetten. Dit is bedoeld om het positieve effect van de CO2-opname mee te tellen, ook al vindt die opname elders plaats.

De werkelijke emissiereductie van de biobrandstoffen die in 2008 zijn ingezet, is echter veel lager, zie tabel 1. Als we de gehele productieketen in beschouwing nemen, inclusief het buitenlandse deel (methode 3), dan liggen de emissiereducties rond de 50%. Deze ketenanalysemethode wordt gehanteerd in de duurzaamheidscriteria van de EU en vormt ook de toetssteen voor de emissiereductiedoelstelling in de Fuel Quality Directive van de EU. Dan nog is er echter geen compleet beeld van de daadwerkelijke emissie-effecten.

Indirecte effecten van productie biomassa onzeker

Er treden ook indirecte effecten op, bijvoorbeeld als de teelt van energiegewassen de productie van voedselgewassen verdringt. Deze productie schuift dan door naar elders met als gevolg omzetting van natuur in landbouwgrond, ofwel indirecte landconversie (methode 4). Deze indirecte landconversie leidt tot aanzienlijke extra broeikasgasemissies en verlies aan biodiversiteit. Er is zelfs het risico dat broeikasgasemissies door biobrandstoffen hierdoor feitelijk toenemen. De Europese Commissie bezint zich momenteel op eventuele aanvullende duurzaamheidscriteria ter voorkoming van indirecte effecten.

De onzekerheid over de indirecte emissies is groot. Oorzaken van die onzekerheid zijn:

  • de grote spreiding in meetgegevens van de CO2-emissies bij de omzetting van natuurlijk areaal in landbouwgrond in verschillende wereldregio’s;
  • de onduidelijkheid over de omvang en de plaats van die door biobrandstoffen veroorzaakte landomzetting. Voor de cijfers in tabel 1 gebruikten we monitoringgegevens over de uitbreiding van landbouwgrond en verliezen aan natuurlijk areaal zoals die in de afgelopen jaren in verschillende wereldregio’s optraden. De toekomstige omvang van de omzetting hangt echter sterk af van ontwikkelingen in de mondiale landbouw en de voedselconsumptie. Daardoor kunnen de indirecte effecten van dezelfde typen biobrandstoffen in de toekomst heel anders uitpakken.

Spanningsveld voor beleid door gevoeligheid resultaten

De gevoeligheid van de resultaten voor de gekozen methode brengt een spanningsveld voor het beleid met zich mee. De optie biobrandstoffen kan een nuttige bijdrage leveren aan het beleidsdoel voor broeikasgasemissies in 2020 (en het aanbod aan opties is toch al beperkt). Tegelijkertijd echter hebben veel van die biobrandstoffen mondiaal een veel beperkter of zelfs averechts emissie-effect.

Een extra aandachtspunt voor het klimaatbeleid betreft de afspraak de emissies bij verbranding op nul te zetten in het land waar de consumptie plaatsvindt. Voor landen die veel biomassa produceren en exporteren kan zo’n afspraak ongunstig uitpakken, terwijl CO2 juist daar wordt opgenomen. Bij biobrandstoffen betreft dit vooral landen die nu nog geen doel voor emissiereductie hebben (zoals Brazilië en Indonesië). Zij kunnen echter in de komende klimaatonderhandelingen wel met die doelstellingen te maken krijgen. Het is dus de vraag wat dit gaat betekenen voor ofwel de methode van vaststelling van de emissiereductie per land ofwel de prijs van de biomassa.

Het eventueel beperken van de optie biobrandstoffen zou in nog een opzicht een tegenvaller zijn. Biobrandstoffen dragen namelijk ook bij aan de beleidsdoelen voor hernieuwbare energie, die ook bedoeld zijn voor vergroting van de energiezekerheid en stimulering van innovatie. Voor dat laatste zou het goed zijn het accent te verleggen naar duurzamere biobrandstoffen, waarvoor minder landbouwgrond nodig is.

Zoektocht naar betere biobrandstoffen

Hoewel we dus belangrijke kanttekeningen moeten plaatsen bij de huidige biobrandstoffen en ze technologisch weinig innovatie hebben gebracht, hebben ze wel vernieuwende institutionele en infrastructurele initiatieven opgeleverd. Bovendien heeft de herkenning van de genoemde problemen het zoeken naar oplossingen gestimuleerd. Mogelijkheden zijn:

  • voor landbouw en natuur laagwaardige gronden benutten;
  • ongebruikte reststoffen inzamelen;
  • verwerkingstechnologie voor die nieuwe soorten biomassa ontwikkelen.

Deze mogelijke oplossingen vergen beleidsimpulsen die specifieker en krachtiger zijn dan het huidige beleid biedt. Tot 2020 kunnen deze oplossingen daarom naar verwachting slechts een beperkte bijdrage leveren. Bovendien rijst de vraag in hoeverre deze opties op de lange termijn economisch aantrekkelijk zijn en welke potentiële bijdrage ze bieden voor het toekomstige energiesysteem.

Referenties

Naam van het gegeven

Indirecte effecten biobrandstoffen

Verantwoordelijk instituut

Planbureau voor de Leefomgeving

Berekeningswijze

De bepaling van de waarden die in tabel 1 worden weergegeven, bestaat uit verschillende stappen.Bepalen herkomst en type biomassa van de in Nederland afgezette biobrandstoffen in 2008Bepaling van de directe emissies door productie en consumptie.Bepaling van indirecte emissies van de verschillende grondstoffen (afkomstig van landbouw)Stap 1 – Bepaling herkomst en type biobrandstoffenDe analyse is gericht op de broeikasgasemissies van biobrandstoffen die in 2008 zijn verkocht bij Nederlandse tankstations. Om die emissie te kunnen bepalen zijn diverse bronnen geraadpleegd. CBS heeft cijfers gepubliceerd over de inzet van biodiesel en biobenzine (CBS, 2009). Deze cijfers zijn als uitgangspunt genomen. Biobenzine omvat bioethanol en bio-ETBE . Bioethanol is een belangrijke grondstof voor bio-ETBE. Nederland produceert weinig bioethanol, maar heeft een grote productiecapaciteit voor bio-ETBE. De productie van biodiesel in Nederland was in 2008 ongeveer een kwart van het gebruik.Het CBS publiceert echter geen gegevens over de typen biomassa (type gewas en afvalstromen) en hun oorsprong. Om de (indirecte) broeikasgasemissies van de biomassaketen te bepalen, zijn die gegevens wel nodig. Daarom zijn de volgende aanvullende bronnen gebruikt:Inschatting van het CBS dat driekwart van de import van biodiesel in 2008 afkomstig was van soja uit de VS (CBS, 2009. Overigens hebben aangepaste importregels inmiddels tot een aanzienlijke vermindering hiervan geleid.Gegevens over de import van bioethanol naar Nederland en van biodiesel naar de EU, gespecificeerd naar land van herkomst en een indicatie van het gebruikte gewas (F.O. Lichts, 2009). Hieruit blijkt ook dat veel biodiesel uit de VS komt. Een kleiner, maar wel relevant deel van de import komt uit Indonesië en Maleisië. Er is verondersteld dat die stroom palmolie betreft. Bioethanol komt voor het overgrote deel uit Brazilië, waarbij suikerriet als basisgrondstof is verondersteld. Daarnaast is er beperkte import uit Europese landen zoals Frankrijk met de veronderstelling dat dit op tarwe, suikerbiet en afvalstromen is gebaseerd.Overige biodieselimport komt uit andere Europese landen.Daarvan is verondersteld dat het overgrote deel op koolzaad is gebaseerd en een klein deel op zonnebloemolie.Ten slotte is er nog informatie over biobrandstofproductie in Nederland gebruikt. Dit betreft vooral biodiesel, gebaseerd op met name koolzaad en afvalolie en -vetten. Deze informatie is gebaseerd op persoonlijke communicatie tussen PBL en enkele bedrijven, aangevuld met informatie van internet.Uit informatie over de productie van landbouwgewassen in Nederland blijkt een duidelijke toename van koolzaad die gelijk oploopt met de toepassing van biobrandstoffen (LEI 2010). Op basis daarvan in combinatie met de gegevens van bedrijven is verondersteld dat de teelt in Nederland vooral koolzaad betreft. Daarnaast zijn twee situatie onderscheiden met verschillende veronderstellingen over de bijdrage van eigen productie en import aan het Nederlandse gebruik. In het eerste geval is de Nederlandse productie geheel benut en aangevuld uit import. In het tweede geval is een gelijke fractie van eigen productie en van import in Nederland gebruikt (rest export). Genoemde informatie heeft geleid tot indicatieve waarden met een zekere bandbreedte voor de typen biobrandstoffen die in 2008 in Nederland zijn gebruikt, zie tabel 2. Na 2008 is er voor biodiesel sprake geweest van afname van het aandeel soja en toename van afvalstromen en koolzaad. Daarnaast is eind 2008 de productie van biomethanol in Nederland op gang gekomen. Cijfers over de toepassing daarvan zijn nog niet bekend. Indicatieve berekeningen laten zien dat de indirecte emissies hierdoor afnemen, maar een toename van de broeikasgasemissies als gevolg van de gebruikte biobrandstoffen kan ook voor 2009 niet worden uitgesloten.Stap 2 – Bepaling directe emissiesVoor de verschillende typen biobrandstoffen zijn broeikasgasemissies in de productieketen bepaald. Hierbij is gebruik gemaakt van kentallen (default en typical) uit de duurzaamheidscriteria uit Europese Hernieuwbare energie richtlijn (EU, 2009). Deze kentallen maken onderscheid in de emissie afkomstig van de landbouw, transport en industrie. In combinatie met gegevens over het type gewas en herkomst, de industriële productie van biobrandstoffen in Nederland (CBS 2009) en de productie van energiegewassen in Nederland (LEI 2010) is hiermee een inschatting gemaakt van de broeikasgasemissies (zowel in als buiten Nederland) van de in 2008 verkochte biobrandstoffen.binnen en buiten Nederland.Voor afvalolie en -vet is de CO2-opname volledig aan Nederland toegerekend (hoewel deze waarschijnlijk voor een deel van buitenlandse productie komt). Voordat deze afvalstromen werden ingezet voor de productie van biobrandstoffen, werden ze ook benut, deels voor veevoer, deels voor productie van elektriciteit in afvalovens (LEI, 2008). In de uitgevoerde berekening is verondersteld dat deze afvalstroom is onttrokken aan een toepassing in de elektriciteitsproductie en daar vervangen zal worden door fossiele brandstof, die tot extra CO2-emissie in Nederland leidt. De afvalstroom zou ook onttrokken kunnen zijn aan een toepassing als veevoer. In dat geval zou er extra veevoer verbouwd moeten zijn om het gemis te compenseren, met als gevolg extra landgebruik en bijbehorende indirecte emissies.Stap 3 – Bepaling van indirecte emissiesDe berekening van de indirecte emissies bestaat uit vier onderdelen:Om de indirecte emissies van biobrandstoffen te bepalen is de energieopbrengst per hectare voor de verschillende gewassen, rekening houdend met bijproducten en het land/regio van herkomst, van belang. In eerste instantie wordt het bruto landbeslag berekend (hoeveel hectare gewas is er nodig). Vervolgens wordt bepaald welk gedeelte kan worden toegerekend aan de biobrandstof en welk gedeelte aan de overige producten. Bij de overige producten wordt daarbij onderscheid gemaakt naar bijproducten die voor energie worden gebruikt en die als voer worden gebruikt. Bij een voerproduct wordt een substitutiemethode op basis van eiwitgehalte toegepast om te bepalen hoeveel landbouwgrond voor soja (aangenomen substituut) wordt uitgespaard (ECOFYS, 2009; Eickhout et al, 2008; JRC/CONCAWE/EUCAR, 2007).Berekening van de indirecte landgebruikseffecten op basis van historische gegevens over gewasopbrengsten en landuitbreiding aangevuld met aannames. De belangrijkste aannames hierbij zijn dat voor de teelt van biobrandstoffen alleen land wordt gebruikt dat nu al een agrarische bestemming heeft en dat alle productie die voorheen werd geteeld op dat land nu elders wordt verbouwd (er is dus geen consumptie-effect aangenomen). De tweede aanname is dat deze verplaatste productie zich net zo over de wereld verspreidt als elke andere groei van de vraag naar landbouwproducten. Met FAOSTAT-gegevens (FAO, 2010) van de afgelopen tien jaar is vervolgens bepaald welk gedeelte hiervan door opbrengstgroei zou kunnen worden gerealiseerd en hoeveel landconversie er zal plaatsvinden.Analyse van de landgebruiksconversies die zijn opgetreden als gevolg van uitbreidende landbouw. Met behulp van het IMAGE-model (MNP, 2006; Stehfest et al, in voorbereiding) is gekeken welke conversies naar bouwland er in het afgelopen decennium hebben plaatsgevonden.Voor de conversies uit stap 3 zijn de CO2-emissies bepaald. Hierbij is gebruikgemaakt van bestaande gegevens over de koolstofvoorraad in de bodem en de biomassa van verschillende landgebruikstypen (Sabine et al, 2004), (WBGU, 1988) in (IPCC, 2001) en (Carter en Scholes, 2000; De Fries et al, 1999; Mooney et al, 2001) in (IPCC, 2001).Door het vermenigvuldigen van hectare per energie-eenheid (ha/TJ) met de fractie land die daar elders voor moet worden omgezet om de verplaatste productie te produceren (%) en de hoeveelheid CO2 die vrijkomt bij de bijbehorende landconversies (ton CO2 equivalent/ha), komt de berekening uit op de hoeveelheid CO2 die vrijkomt (in ton CO2 eq/TJ). Meer details worden gepubliceerd in Overmars et al. (Overmars et al., in voorbereiding)

Geografisch verdeling

Nederland en mondiaal

Achtergrondliteratuur

Carter, A.J. en R.J. Scholes (2000), Spatial Global Database of Soil Properties. IGBP Global Soil Data Task CD-ROM, Toulouse: International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) Data Information Systems.CBS (2009) Duurzame energie in NederlandDe Fries, R.S., C.B. Field, I. Fung, G.J. Collatz & L. Bounoua (1999), ‘Combining satellite data and biogeochemical models to estimate global effects of human-induced land cover change on carbon emissions and primary productivity’, Global Biogeochemical Cycles 13: 803-815.ECOFYS (2009), Summary of approaches to account for and to monitor indirect impacts of biofuel production.Eickhout, B., G.J. Van den Born, J. Notenboom, M. Van Oorschot, J.P.M. Ros, D.P. Van Vuuren & H.J. Westhoek (2008), Local and global consequences of the EU renewable directive for biofuels, Bilthoven: MNP (Netherlands Environmental Assessment Agency).EU (2009) Directive 2009/28/EC of the European parliament and of the council of 23 April 2009 on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/ECFAO (2010), ‘Production-crops’, http://faostat.fao.org/site/567/default.aspx#ancor.F.O.Lichts (2009), World Ethanol and Biofuels report, vol 7, no 22, july 21, 2009IPCC (2001), ‘Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change’, pp. 881, in: J.T. Houghton, Y. Ding, D.J. Griggs, M. Noguer, P.J.v.d. Linden, X. Dai, K. Maskell & C.A. Johnson (red.), Cambridge and New York: Cambridge University Press.JRC/CONCAWE/EUCAR (2007), ‘Well-to-wheel analysis of future automotive fuels and powertrains in the European context (+ annex)’.LEI (2008), N. Bondt en M.J.G. Meeusen, Bijproducten voor biobrandstoffen. Rapport 3.08.01.LEI (2010), Productie van landbouwgewassen (LEI-website)MNP (2006), Integrated Modelling of Global Environmental Change. An Overview of IMAGE 2.4, Bilthoven: Netherlands Environmental Assessment Agency.Mooney, H., J. Roy & B. Saugier (2001), Terrestrial Global Productivity: Past, Present and Future. San Diego: Academic Press.Overmars, K.P., E. Stehfest, J.P.M. Ros & A.G. Prins (in voorbereiding), ‘Indirect land-use change emissions related to biofuel consumption in the EU based on historical data’, Environmental Science & Policy.Sabine, C.L., M. Heimann, P. Artaxo, D.C.E. Bakker, C.-T.A. Chen, C.B. Field, N. Gruber, C. Le Quere, R.G. Prinn, J.E. Richey, P. Romero, J.A. Sathaye & R. Valentini (2004), ‘Current status of past trends of the global carbon cycle’, pp. 17-44, in: C. Field & M. Raupach (red.), Global Carbon Cycle, Integrating Humans, Climate and the Natural World, Washington DC: Island Press.Stehfest, E., G. Woltjer, A. Tabeau, A.G. Prins, M. Banse, B. Eickhout & H. Van Meijl (in voorbereiding), Land use and greenhouse gas effects of European and global biofuel mandates, Environmental Research Letters can be made available on request.WBGU (1988), Die Anrechnung biolischer Quellen und Senken in Kyoto-Protokoll: Fortschritt oder Rückschlang für den globalen Umweltschutz Sondergutachten, Bremerhaven, Germany: Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränerungen.

Betrouwbaarheidscodering

B2