Environmental context of forest biomass exploitation for bioenergetics

Egor Selivanov

Disertační práce

Environmentální kontext využívání lesní biomasy pro bioenergii

Anotace:

Klimatická změna, vyvolaná především spotřebou fosilních paliv, vyžaduje naléhavá opatření k odvrácení nevratných důsledků. Jednou ze slibných strategií pro mitigaci změny klimatu je využívání lesní biomasy k výrobě energie. Díky své obnovitelnosti, všestrannosti a dostupnosti se lesní biomasa stala jedním z nejvyužívanějších alternativních zdrojů energie. Její status uhlíkové neutrality a celkové dopady na životní prostředí však zůstávají předmětem diskusí. Hlavním cílem této práce je prohloubit pochopení role využívání lesní biomasy k výrobě bioenergie jako možnosti mitigace změny klimatu (1) vyhodnocením jejího statusu uhlíkové neutrality, včetně omezení a základních předpokladů, (2) provedením posouzení životního cyklu výroby tepla v Rusku spalováním pelet získaných z pilařských zbytků, (3) poskytnutím rámce pro peněžní ocenění ekosystémových služeb souvisejících s výrobou bioenergie. Tato práce využívá metodu scoping review k analýze konceptu uhlíkové neutrality a identifikuje metody peněžního ocenění ekosystémových služeb. K analýze environmentálních dopadů je využita metoda posuzování životního cyklu (LCA). Výsledky této práce ukazují, že (1) stav uhlíkové neutrality je podmíněn zvolenou metodikou a vyžaduje důkladné hodnocení, (2) rozhodnutí v návrhu dodavatelského řetězce, jako jsou přepravní vzdálenost a zdroj tepla použitý pro sušení při výrobě pelet, významně ovlivňují dopady výroby bioenergie na životní prostředí, (3) ačkoli pro hodnocení ekosystémových služeb lze využít řadu přístupů k peněžnímu oceňování, je zapotřebí standardizovaný rámec pro řešení terminologických nesrovnalostí. Tato práce potvrzuje zastřešující hypotézu, že využívání lesní biomasy pro bioenergii může přispět ke zmírňování změny klimatu, ale její udržitelnost závisí na důkladném posouzení. Zjištění této práce poskytují metodologický rámec a empirické důkazy na podporu udržitelného rozvoje bioenergie za účelem zmírňování změny klimatu a zároveň zdůrazňují potřebu harmonizovaného environmentálního a ekonomického hodnocení.

Abstract:

Climate change (CC), driven mainly by fossil fuel consumption, requires urgent action to avert irreversible consequences. One promising mitigation strategy is the exploitation of forest biomass for energy production. Due to its renewability, versatility, and availability, forest biomass has become one of the most utilized alternative energy sources. However, its carbon neutrality status as well as its overall environmental impacts remain subjects of debate. The overarching goal of this thesis is to advance the understanding of the role of forest biomass exploitation for bioenergy production as a CC mitigation option by (1) evaluating its carbon neutrality status, including its limitations and underlying assumptions, (2) conducting a life cycle assessment of heat production in Russia via combustion of pellets derived from sawmill residues, (3) providing a framework for monetary valuation of ecosystem services related to bioenergy generation. This thesis employs a scoping review methodology to analyze the carbon neutrality concept and identify methods for monetary valuation of ecosystem services. The life cycle assessment methodology is used to carry out the environmental impact analysis. The results of this thesis show that (1) carbon neutrality status is methodologically contingent, requiring rigorous evaluation, (2) decisions in supply-chain design, such as transportation distance and the heat source used for drying in pellet production, significantly influence environmental effects of bioenergy generation, and (3) while a number of monetary valuation approaches can be utilized for ecosystem services assessment, a standardized framework is required to address inconsistencies in terminology. This thesis confirms the overarching hypothesis that exploitation of forest biomass for bioenergy can contribute to climate change mitigation, but that its sustainability depends on rigorous assessment. The findings of this thesis provide a methodological framework and empirical evidence to support sustainable bioenergy development for climate change mitigation, while highlighting the need for harmonized environmental and economic assessment.

Klíčová slova

změna klimatu, uhlíková neutralita, pelety, hodnocení životního cyklu, ekosystémové služby

Keywords

pellets, life cycle assessment, ecosystem services, carbon neutrality, climate change

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 6. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2026
• Vedoucí: doc. RNDr. Pavel Cudlín, CSc.
• Oponent: Jiří Remeš, externi, Tomáš Hák, externi, Rastislav Jakuš, externi

Mendelova univerzita v Brně

Lesnická a dřevařská fakulta

Doktorský studijní program:
Forest Ecology