Arbejdet med at øge samfundets miljømæssige bæredygtighed fokuserer på fire hovedudfordringer: klimaforandringer, træk på naturressourcer, miljøforurening og tab af biodiversitet.
Påvirkninger af klimaændringer er relativt ligetil at karakterisere gennem CO2-udledning. Vi har endda måder at omregne udledningen af andre drivhusgasser, fx metan og lattergas, til CO2-ækvivalenter, så vi kan beregne den samlede påvirkning af klimaet i tons CO2.
En lignende tilgang gælder dog ikke for tab af biodiversitet, selvom der er bred enighed blandt forskere om, at biodiversitetskrisen er et væsentligt globalt problem. Professor Peter Fantke, DTU Sustain, og hans forskningsgruppe sigter mod at finde kvantificerbare måder at måle tab af biodiversitet til brug i livscyklusvurdering (LCA).
”Tab af biodiversitet er utroligt komplekst. Det handler ikke kun om at tælle antallet af arter. Det er lige så vigtigt at vide, at der tages højde for genetisk variation såvel som samspillet mellem arter og deres respektive funktioner inden for et økosystem, f.eks. en sø eller en skov. Denne kompleksitet er svær at måle og kvantificere,” forklarer Peter Fantke.
Komplekse årsager til tab af biodiversitet
Kvantificering af tab af biodiversitet kræver forståelse af forskellige stressfaktorer og deres virkningsmekanismer, bl.a. kemiske emissioner og plastemissioner. Herudover indgår modeller til oversættelse af laboratorie- og felttestdata om tab af arter, genetisk og funktionel mangfoldighed og kombinationen af omfattende datasæt. Disse datasæt omfatter oplysninger om stressfaktorer (f.eks. forskellige kemiske egenskaber), økotoksikologiske test af forskellige arter og overvågningsdata for miljøer på land eller i vand (dvs. land- og vandmiljøer) om stressorkoncentrationer samt tælling af arter (artsrigdom) og individer inden for hver art (artsforekomst).
”Udledning af kemikalier og plast i miljøet kan have en negativ effekt på biodiversiteten. Men for at forstå denne forbindelse skal der tages højde for mange andre faktorer, bl.a. vand- og jordkemi og temperatur, koncentrationer af baggrundsmetal, tilførsel af næringsstoffer og organisk materiale og sæson for indsamling af overvågningsdata, hvor der typisk er færre arter om vinteren og flere om sommeren. På grund af det komplekse samspil mellem disse faktorer er vi endnu ikke fuldt ud i stand til at kortlægge grænserne for hvert enkelt økosystem med hensyn til dets følsomhed over for kemiske emissioner og plastemissioner fra vores produkters og teknologiers livscyklusser,” siger Peter Fantke.
Økosystemer har begrænset kapacitet til menneskeskabte påvirkninger
Forskningsgruppen har udviklet de første koncepter til at forbinde virkningerne af kemiske emissioner på vandlevende (akvatiske) og landlevende (terrestriske) arter med tab af arter, genetisk og funktionel mangfoldighed samt til at definere lokale-til-globale kapacitetsgrænser for økosystemer til at håndtere disse påvirkninger. De næste skridt er at kombinere metoder og data fra miljøkemi, økologi og jordsystem-videnskab for at kvantificere hvert enkelt specifikt aspekt og i sidste ende forbinde kemisk forurening med skader på økosystemtjenester, dvs. de opgaver, som økosystemer udfører til gavn for mennesker, f.eks. produktion af ilt via fotosyntese.
”Målet med vores arbejde er at integrere kvantificeringen af biodiversitetsskader fra kemikalier og andre stressfaktorer i livscyklusvurderingen. På den måde kan man minimere disse miljøpåvirkninger, når vi udvikler nye produkter eller teknologier. Livscyklusvurderingerne indeholder allerede målbare tal for skaderne på andre områder, som vi vil beskytte, såsom menneskers sundhed, men vi mangler stadig at udvikle relevante målinger for skader på biodiversiteten,” siger Peter Fantke.
Det er ikke en let opgave, da hvert økosystem er unikt og skal vurderes som sådan. Det er ikke muligt blot at aggregere forureningen på tværs af forskellige økosystemer, da de alle har deres egne kapacitetsgrænser for forureningsinput afhængigt af deres individuelle miljøforhold, artssammensætning og baggrundsbelastninger.
”Som udgangspunkt fokuserer vi på datarige ferskvandsøkosystemer, hvor vi ønsker at udarbejde kvantificerbare mål for tab af biodiversitet. De næste skridt vil være at bestemme den andel af økosystemer globalt, der påvirkes af kemisk forurening ud over deres respektive kapacitet, og at forbinde tab af biodiversitet med skader på økosystemtjenester. Økosystemtjenester som f.eks. forskellige insektarters bestøvning af blomstrende planter, herunder fødevareafgrøder, eller mikroorganismer, der forarbejder organisk affald til gavn for næringsstofferne i jorden, hvor vores fødevarer vokser,” siger Peter Fantke.
Det ultimative mål er at kunne kvantificere, hvad biodiversitet kan modstå af menneskeskabte påvirkninger, fra lokal skala til den største skala – jordens biosfære, og hvordan man kan relatere både påvirkninger og påvirkningskapacitet til individuelle produkt- og teknologilivscyklusser for at understøtte en mere bæredygtig teknologiudvikling på verdensplan.
Naturligt at arbejde på et teknisk universitet
Det kan virke mærkeligt, at arbejdet med at kvantificere den komplekse forbindelse mellem kemisk eller plastisk forurening og tab af biodiversitet sker på et teknisk universitet. Men for Peter Fantke er det en naturlig konsekvens af meningen med hans arbejde.
”Hvis vi ønsker at reducere påvirkningen på biodiversiteten, er vi nødt til at forstå, hvordan emissioner i produkters og teknologiers livscyklus påvirker vores økosystemer. Det kan gøres ved hjælp af livscyklusvurderinger, som anvender et helt livscyklusperspektiv. I dag kan ingeniører designe nye materialer, produkter og teknologier til et bestemt formål. Vi er nødt til at sikre, at den teknologiske udvikling ikke skader miljøet, og derfor er det afgørende at kvantificere forbindelsen mellem teknologiers livscyklus og deres påvirkning på mennesker, naturressourcer og biodiversitet. For at beskytte økosystemerne er vi nødt til at forstå dem først,” forklarer Peter Fantke.
De første resultater af gruppens arbejde er allerede blevet offentliggjort. Håbet er, at det inden for de næste tre til fem år vil være muligt at bidrage med en række kvantificerbare tiltag til forståelse og minimering af produkters og teknologiers negative indvirkning på biodiversitet fra lokal til global skala.
