Search

In this thesis, the main objective was to gain an understanding of the current level of the Finnish livestock sector’s environmental impacts and on the applicability of different LCA methods when investigating the environmental sustainability livestock products. Here, the climate change impact of Finnish beef, broiler chicken and pork were assessed with liquid organic dairy products and the most important feed crops in non-ruminant production. For the same production systems in variable combinations, eutrophication, acidification, and water scarcity impacts were assessed. The average for the climate impact of Finnish beef was 26.1 kg CO2 eq. kgCW-1, with specific methods for rumination and N2O from cultivation. With more standardised IPCC-based NIR methods, the average climate change impact for Finnish beef was 21.9 kg CO2 eq. kgCW-1. Finnish broiler chicken results for climate change impact with European Commission’s PEF methods were 2.37 kg CO2 eq. kgCW-1, including LUC, which was 0.55 kg CO2 eq. kgCW-1. Finnish pork results with PEF methods were 3.6 kg CO2 eq. kgCW-1, including LUC, which was 0.13 kg CO2 eq. kgCW-1. Organic dairy was assessed for a selection of farms with IPCC methods and the average of included European countries was 1.32 kg CO2 eq. kgECM-1. Water scarcity impacts were assessed for Finnish broiler chicken and pork production, besides the feed crops utilised in their production. The average water scarcity impact of Finnish broiler chicken was 0.54 m3 eq. kgCW-1, and of Finnish pork 0.69 m3 eq. kgCW-1. The importance of more sensitive methods for prediction N2O from crop cultivation and CH4 from enteric fermentation became evident in assessing climate change impact of beef. This allowed diet composition to be included in more detail, which was also reflected in the results, increasing resolution in mitigation design and supporting mitigation efforts. The IPCC and PEF methods differed in how they included N2O emissions in the assessment. I, Tiivistelmä Tämän väitöskirjatyön päätavoitteena on ollut saada käsitys suomalaisen kotieläinsektorin ympäristövaikutusten nykytasosta ja erilaisten LCA-menetelmien soveltuvuudesta kotieläintuotteiden ympäristökestävyyden selvittämiseen. Työssä arvioitiin suomalaisen naudanlihan, broilerinlihan ja sianlihan ilmastovaikutuksia, yhdessä luomumaidon ja yksimahaistuotannon tärkeimpien kotimaisten rehukasvien kanssa. Ilmastovaikutuksen lisäksi samoille tuotteille arvioitiin vaihtelevin yhdistelmin myös rehevöitymis-, happamoitumis- ja vesiniukkuusvaikutukset. Suomalaisen naudanlihan keskimääräinen ilmastovaikutus 26,1 kg CO2 ekv. teuras-kg-1, kun laskennassa käytettiin erityisiä suomalaisiin olosuhteisiin kehitettyjä menetelmiä. Standardisoiduilla, IPCC:n laskentaohjeisiin perustuvilla kasvihuonekaasuinventaarin menetelmillä naudanlihan ilmastovaikutus oli keskimäärin 21,9 kg CO2 ekv. teuras-kg-1. Suomalaisen broilerinlihan ilmastovaikutus Euroopan Komission PEF-menetelmällä oli 2,37 kg CO2 ekv. teuras-kg-1, mukaan lukien maankäytön muutokset (LUC) 0,55 kg CO2 ekv. teuras-kg-1. Suomalaisen sianlihan ilmastovaikutus PEF-menetelmällä oli 3,6 kg CO2 ekv. teuras-kg-1, mukaan lukien LUC, joka oli 0,13 kg CO2 ekv. teuras-kg-1. Luomumaidontuotantoa arvioitiin ilmastovaikutuksen osalta valituilla eurooppalaisilla tiloilla IPCC:n menetelmillä ja tilojen luomumaidon keskiarvo oli 1,32 kg CO2 ekv. EKM-kg-1. Suomalaisen broilerin keskimääräinen vesiniukkuusvaikutus oli 0,54 m3 ekv. teuras-kg-1, ja suomalaisen tyypillisen sianlihan osalta 0,69 m3 ekv. teuras-kg-1. Naudanlihan ilmastovaikutusarvioinnissa herkempien, suomalaisiin olosuhteisiin soveltuvien ennustusmallien käytön tärkeys kävi ilmi ruoansulatuksen metaanin ja kasvinviljelyn N2O-päästöjen osalta. Rehuannoksen koostumus voitiin näillä menetelmillä sisällyttää tarkemmin, mikä heijastui myös ilmastovaikutustuloksiin, parantaen erotuskykyä ja vähennystoimien suunnittelua. IPCC- ja PEF-menetelmien välillä oli eroa siinä, miten

This thesis explored innovative ways to improve estimation of material footprint-type indicators in application of Input-Output (IO) analysis to Material Flow Accounting. The following six research questions were addressed: 1) What is the potential impact of sector aggregation in IO modelling of raw material flows? Modelling errors due to aggregation of industries with dissimilar material requirements and trade structures into a single sector in IO models when calculating the material footprint were empirically analysed relative to greenhouse gas emissions. Significant biases emerged for raw material flows, which suggests that care should be taken when aggregating extractive sectors in IO models. 2) Can bottom-up approaches, such as LCA (Life Cycle Assessment), improve estimation of the raw materials embodied in trade products? and 3) What are the implications of integration of country-specific information from high geographical coverage IO models into LCA approaches for calculation of raw material embodied in trade products? An approach for combining country-specific production blueprints with LCA based on regional averages was developed. This approach proved useful in refining estimates of upstream raw materials embodied in trade products, although care is needed during its application since new biases may arise. 4) Can further perspectives be gained with a new allocation method, the ‘value added-based material footprint’, which assigns supply chain-wide raw material extractions to each participating economic actor according to its added value generation, contributing to discussions on the distribution of mitigation costs? Certain countries and sectors were found to be more material-intensive with this new accounting approach than in other widely known allocation methods, e.g. consumer footprint. 5) Are there unequal exchanges between high-income economies and middle- and lower-income countries when measured in terms of raw material and value added flows?, Tiivistelmä Tässä työssä tutkittiin innovatiivisia tapoja, joilla voitaisiin parantaa materiaalijalanjälki -tyyppisten indikaattoreiden käytettävyyttä panos-tuotos (Input-Output, IO) -analyysissa, kun niitä sovelletaan Materiaalivirta-analyysi (Material Flow Accounting, MFA) -metodiin. Seuraaviin tutkimuskysymyksiin haettiin vastauksia: 1) Mikä on sektorien yhdistämisen potentiaalinen vaikutus raaka-ainevirtojen IO-mallintamisessa ja miten poikkeamia voidaan estää? Tämän puitteissa tarkasteltiin mallinnusvirheitä, jotka johtuvat erilaisten toimialojen yhdistämisistä yhdeksi sektoriksi. 2) Voivatko alhaalta ylöspäin suuntautuvat lähestymistavat, kuten elinkaariarviointi parantaa tuotteisiin sisältyvien raaka-ainevirtojen arviointia? ja 3) Mitä vaikutuksia on laajan maantieteellisen kattavuuden IO-malleihin sisältyvien maakohtaisten tietojen yhdistämisestä LCA-pohjaisiin lähestymistapoihin, kun tavoitteena on laskea tuotteisiin sisältyviä raaka-ainemääriä? Tämän tutkimista varten kehitettiin lähestymistapa, joka yhdisti maakohtaiset tuotantosuunnitelmat ja elinkaariarvioinnin. Tämä lähestymistapa osoittautui hyödylliseksi tarkentamalla arvioita tuotteissa olevista raaka-aineista, vaikkakin sen soveltaminen edellyttää varovaisuutta, koska uusia vääristymiä voi syntyä. 4) Voidaanko uusia näkökulmia löytää uudella arvonlisäykseen perustuvalla allokointimenetelmällä, joka jakaa raaka-aineen louhinnan kullekin toimintaketjun osallistuvalle taloudelliselle toimijalle lisäarvon tuotannon mukaan? Tämän uuden kirjanpitomenetelmän mukaan jotkut maat ja alat ovat materiaali-intensiivisempiä kuin niitä on pidetty kulutuksen jalanjälkiallokointimenetelmien perusteella. 5) Onko korkean tulotason talouksien ja keskitasoiselle ja alhaiselle tulotasolle asettuvien maiden välillä epätasaisia vaihtoja, kun raaka-ainekulutusta ja arvonlisäystä mitataan? ja 6) Voisiko paikallisten ja globaalien IO-tietojen integrointi antaa hyödyllisiä näkökulmia tutkimukseen, joka tarkastelee epätasaisen