Arbeidspakke 8: Utforskning av bærekraft i smart bioøkonomi

Dersom bioøkonomien i 2030 skal være smart må den være bærekraftig. Selv om det er mange aspekter ved bærekraft som kan utforskes i denne arbeidspakken, vil vi fokusere på tre nøkkelutfordringer. De to første utfordringene angår implikasjonen bruk av landbruksområder har på biodiversitet og utslipp av klimagasser. Den tredje utfordringen omhandler hvordan ulike tilnærminger til bioøkonomisk utvikling sannsynligvis vil påvirke fotavtrykket fra bioøkonomiens energibruk. Hovedspørsmålet blir hvor miljømessig bærekraftig er det trolig at de skisserte scenarioene innenfor bioøkonomisk utvikling vil bli.

Arbeidspakke 8a

Mål: Arbeidspakke 8a skal adressere spørsmål rundt strukturelle og romlige endringer i jordbruksproduksjon ut fra scenarioene utviklet i foresight-analysen (Arbeidspakke 2), og hvordan dette vil påvirke klimagassutslipp fra jordbruk.

Metode: Arbeidspakken vil bruke modelleringer av klimagassutslipp og endring av karboninnhold i jorden fra seks casestudier i ulike agroklimatiske regioner av Norge. For modelleringen vil det brukes detaljerte data på klimagassutslipp og karboninnhold i jorden på kommunenivå fra casestudiet til Skjelvåg m. fl (2012). Basert på foresight-analysen i Arbeidspakke 2 og de spatiale analysene i Arbeidspakke 6 og 7, vil modellene bli utviklet for å beskrive forventede endringer i klimagassutslipp og jordkarbonbalanse gitt de ulike scenarioene. Data på dagens jordbruksproduksjon på gårdsnivå vil bli henta fra produksjonsregisterdata, som vil bli startpunktet for modelleringene. Modellen vil bli bygd på den eksisterende HOLOS-modellen tilpasset norske forhold (Bonesmo m. fl., 2013).

Output: En analyse av hvordan klimagassutslipp er ventet å endres gitt de ulike scenarioene og i ulike regioner av Norge.

Arbeidspakke 8b

Mål: Målet med Arbeidspakke 8b er å utforske sammenhengen mellom bruk av landbruksjord og mønstre i biodiversitet på stor skala. I denne arbeidspakken vil forholdet mellom jordbruksproduksjon og arealbruksintensitet på en side, og stor-skalamønstre rundt biodiversitet på den andre siden, utforskes. Ved å bruke storskalamønstre fra naturovervåkningsdata, vil vi spesifikt undersøke endringer i arealbruk som en driver for endring i biodiversitet.

Metode: Forholdet mellom jordbruksproduksjon og arealbruksintensitet vil undersøkes gjennom en korrelasjonstilnærming. Eksisterende data på klima, landskap, naturressurser, arealbruk i landbruk og biodiversitet, vil bli kartlagt gjennom hierarkisk strukturerte data. Enkelte biodiversitetsindikatorer (responsvariaber i analysen) vil bli kartlagt i et 10x10km rutesystem som dekker Norge. Andre biodiversitetsvariabler er kun tilgjengelig på kommunenivå. Den geografiske variasjonen i jordbruksproduksjon og arealbruksintensitet vil bli beskrevet ved å slå sammen data fra registeret av direkte gårdsbetaleringer og andre kilder. Tilnærmingen beskrevet av Erb m fl. (2013) og vil bli brukt som startpunkt for å beskrive variasjon i arealbruksintensitet. Storskalamønstre i biodiversitet bil bli beskrevet ved å bruke direkte og indirekte indikatorer på biodiversitet. Fordelingen av et forutbestemt sett med plantearter med en sterk tilknytning til seminaturlige habitanter vil bli bruk som en direkte indikator for biodiversitet i jordbrukslandskap. Data på forekomst av arter (såkalte presence only data) vil bli hentet fra Global Biodiversity Facility. Sammenhengen mellom distribusjonen av artene i modellen og forklaringsvariabler vil undersøkes ved å bruke maximum entropy algorithm (maksimum entropi-algoritmen) (Phillips m. fl., 2006). Modellen som utvikles vil evalueres ved å sette til side deler av det originale datasettet før analysene (selv om det ideelt sett skulle vært brukt uavhengige data for modellevaluering). Indirekte indikatorer for biodiversitet utvikling i programmet Naturindeksen for Norge utarbeidet av NINA vil også bli brukt som responsvariabel, men da på kommunenivå (se Certain m. fl., 2011).

Output: En analyse av hvordan endringer i arealbruk for landbruksjord i den bioøkonomiske transisjonen trolig vil påvirke biodiversitet.

Arbeidspakke 8c

Mål: Arbeidspakke 8c skal anvende en bioenergi-tilnærming for å forstå energieffektivitet i bioøkonomien. Overgangen til en bioøkonomi vil kreve økende energieffektivitet i prosessene som brukes for å generere ønskede produkter (Philip m. fl., 2013). I tillegg vil noen av disse produktene måtte bli skapt i helt nye strukturer, for å tilpasse seg bioenergibegrensinger (Marquardt m. fl., 2012).

Metode: Denne arbeidspakken vil utforske en novel bioenergi-tilnærming for å evaluere ressursutnyttelse og produksjonsstrømmer med hensyn til bioenergi. Dette vil bruke en agentbasert tilnærming som vil operere i en metabolisk og energisk koblet metabolsk miljø. Mens det er alternative tilnærminger for å forstå energi i bioøkonomien (eks. livssyklusanalyse), så gir den eksperimentelle tilnærmingen oss muligheten til å skape en syntese med ny transdisiplinær teori mellom natur- og samfunnsvitenskap.

Output: Å identifisere ikke-bærekraftige produkter og produksjonsnettverk samt alternativer for å forbedre energieffektivitet i den fremtidige bioøkonomien.

Arbeidspakkeledere: Dr Knut Anders Hovstad, Bioforsk (Arbeidspakke 8a og b). Dr. Hohmann-Marriot, NTNU Institutt for bioteknologi (Arbeidspakke 8c).

Øvrige deltakere: Ruralis, CSAFE (New Zealand). James Hutton Institute (Storbritannia).