Valaisimien elinkaarianalyysi puutarhataloudessa

Abstract

Ympäristövaikutukset, kuten ilmastonmuutos, vaikuttavat ihmisiin ja ekosysteemeihin negatiivisesti. Jotta ympäristövaikutuksia voitaisiin vähentää, erityisesti päätöstentekijöiden tulee tiedostaa valinnat, jotka voivat kiihdyttää tai hillitä ympäristövaikutusten laajuutta. Väestönkasvun myötä ruokakasvien ja muiden viljelykasvien kysyntä kasvaa. Kasvihuoneviljelyn rooli viljelykasvien ympärivuotisessa tuotannossa korostuu alueilla, jotka eivät tarjoa kasvien kasvun kannalta sopivia olosuhteita. Kasvien kasvulle epäsuotuisat olosuhteet pakottavat kasvihuoneviljelijät turvautumaan täydentävään keinovalaistukseen. Valaistus on puutarhataloudessa suurin syy ympäristövaikutusten syntymiseen kasvihuoneissa, jotka ovat riippuvaisia täydentävästä valaistuksesta. Tämän diplomityön tavoitteena on tehdä vertaileva elinkaarianalyysi, jonka avulla selvitetään, kumpi valaistusteknologia, valodiodi (LED) vai suurpainenatrium (SPNa), aiheuttaa vähemmän ympäristövaikutuksia puutarhataloudessa. Diplomityön toisena tavoitteena on toimia oppaana kasvihuoneviljelijöille ja elinkaarianalyysistä kiinnostuneille. Kasvihuoneviljelyn ja kasvibiologian perusteet sekä elinkaarianalyysin metodologia käsitellään aluksi, jotta lukija voi tutustua valaistukseen puutarhataloudessa. Teorian ja metodien jälkeen diplomityössä käsitellään elinkaarianalyysi puutarhataloudessa käytettäville valaisimille. Diplomityö vahvisti aikaisempien elinkaarianalyysitutkimusten tulokset: valaisimen käyttövaihe on suurin syy ympäristövaikutusten syntymiseen. Näin ollen negatiivisia ympäristövaikutuksia voidaan vähentää valitsemalla valaisimet, jotka käyttävät vähemmän sähköä. Elinkaarianalyysin avulla selvisi, että tuottaessa tuhat kiloa kurkun taimia LED-valaisimet käyttivät vähemmän sähköä kuin SPNa-valaisimet. LED-valaistus on siis ympäristöystävällisempää kuin SPNa-valaistus vaikka LED-valaisimien raaka-ainetuotanto ja valmistus ovat energiaintensiivisempiä kuin vastaavat SPNa-valaisimien prosessit. Puutarhataloudessa käytettävän valaistuksen ympäristövaikutukset vähenevät huomattavasti, jos valtiot kehittävät sähköntuotantorakennettaan niin että se sisältää enemmän puhtaita sähkötuotantomuotoja. Tämän diplomityön tulokset hyödyttävät kasvihuoneviljelijöitä ja päätöksentekijöitä, jotka voivat harkita valaistuksen vaihtoehtoja myös elinkaarianalyysin näkökulmasta.

Environmental impacts such as global warming are affecting people and ecosystems negatively. In order to reduce environmental impacts, especially decision makers have to be informed of the consequences of the choices, which can escalate or curb the scale of environmental impacts. As the world population grows so does the demand for food and other crops. Greenhouse horticulture plays an important role in producing crops year around in places with unsuitable plant cultivation conditions. Such conditions make greenhouse horticulture dependent on supplemental artificial lighting. Horticultural lighting is the dominant cause of environmental impacts in greenhouses, which are heavily reliant on supplemental lighting. This thesis performs a comparative life cycle assessment experiment (LCA) to find out which lighting technology, light-emitting diode (LED) or high-pressure sodium (HPS), causes less environmental impacts in horticultural lighting. Another objective of this thesis is to act as a guide for greenhouse owners and people interested in LCA. The basics of plant biology, greenhouse growing, and life cycle assessment methodology are covered in order to acquaint the reader with horticultural lighting. After the theory and methodology part, the thesis performs the comparative LCA experiment to identify the scale of environmental impacts caused by the luminaires under study. This thesis confirmed the findings of previous light source LCAs: the luminaire use phase is the dominant cause for environmental impacts. Therefore, the negative environmental impacts can be reduced by choosing luminaires that use less electricity. The experiment found out that while producing one ton of cucumber seedlings LED luminaires used less electricity than HPS luminaires. Thus, LED lighting is environmentally friendlier than HPS lighting even though LED luminaire raw material production and manufacturing processes are more energy intensive than equivalent HPS luminaire processes. The environmental impacts of horticultural lighting can also be reduced significantly if countries switch to cleaner electricity production methods. The findings of this thesis should influence greenhouse owners and decision makers to consider the horticultural lighting options with the perspective LCA can provide.