Az 1973 óta olaj-embargó, Az Egyesült Államok energiapolitikája arra törekedett, hogy a kőolaj-alapú közlekedési üzemanyagokat alternatívákkal cserélje. Az egyik legfontosabb lehetőség a bioüzemanyagok, például az etanol használata a benzin és a biodízel helyett a szokásos gázolaj helyett.

A szállítás generál az USA üvegházhatású gázkibocsátásának egynegyede, így az éghajlatvédelem szempontjából kulcsfontosságú az ágazat hatásának kezelése.

Sok tudós úgy véli, hogy a bioüzemanyagok eredendően szén-semleges: feltételezik, hogy a széndioxid (CO2) növények abszorbeálnak a levegőből, amikor teljesen eltolódnak, vagy „semlegesítik” a növényekből előállított tüzelőanyagok égéskor kibocsátott CO2-ot. Sok éves számítógépes modellezés ezen a feltevésen alapul, beleértve az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma által támogatott munka, arra a következtetésre jutott, hogy a bioüzemanyagok helyettesítése a benzinnel jelentősen csökkenti a szállítás CO2-kibocsátását.

termékeink Új tanulmány új pillantást vet erre a kérdésre. Megvizsgáltuk a növényi adatokat, hogy meghatározzuk, vajon a CO2 elegendő mértékben abszorbeálódott-e a mezőgazdasági területeken a bioüzemanyagok égetésekor kibocsátott CO2 kiegyensúlyozása érdekében. Kiderül, hogy ha figyelembe vesszük az alapanyagok termesztésével és a bioüzemanyagok előállításával kapcsolatos összes kibocsátást, a bioüzemanyagok valóban növelik a CO2 kibocsátást, nem pedig csökkentik azokat.

Bioüzemanyag-boom, az éghajlat hibája

A szövetségi és az állami politikák támogatják a kukorica-etanolt az 1970-k óta, ám a bioüzemanyagok támogatást nyertek az energetikai függetlenség előmozdításának és az olajimport csökkentésének eszközeként a szeptemberi 11, 2001 támadások után. Az 2005 kongresszuson elfogadta a Megújuló üzemanyag szabvány, amelyben az üzemanyag-finomítóknak szükségük volt az 7.5 milliárd gardonnyi etanol keverésére a benzinbe az 2012 segítségével. (Összehasonlításképpen: abban az évben az amerikaiak használtak 133 milliárd liter benzin.)

Az 2007 kongresszuson drámaian kibővítették az RFS programot, néhány támogatásával főbb környezeti csoportok. Az új szabvány több mint háromszorosára az éves megújuló üzemanyag-fogyasztás, amely az 4.1 2005 milliárd gallonról az 15.4 2015 milliárd gallonra nőtt.

Tanulmányunk megvizsgálta az 2005-2013 adatait a megújuló üzemanyag-felhasználás e hirtelen növekedése során. Ahelyett, hogy feltételeznénk, hogy a bioüzemanyagok előállítása és felhasználása szén-semleges volt, kifejezetten összehasonlítottuk a növényterületen felszívott CO2 mennyiségét a bioüzemanyag előállítása és felhasználása során kibocsátott mennyiséggel.

A meglévő növénytermesztés már nagy mennyiségű CO2-et távolít el a légkörből. Empirikus kérdés az, hogy a bioüzemanyag-előállítás növeli-e annyira a CO2-felvétel sebességét, hogy teljes mértékben ellensúlyozza a keletkező CO2-kibocsátást amikor a kukoricát erjesztik etanolba és amikor a bioüzemanyagokat elégetik.

A bioüzemanyagba bevont növények többségét már megműveltek; a fő változás az volt, hogy a gazdák termésük nagyobb részét eladták a bioüzemanyag-gyártóknak, kevesebbet élelmiszer- és takarmányozás céljából. Egyes gazdák kibővítették a kukorica és a szójababtermelést vagy kapcsolva ezekre az árukra a kevésbé jövedelmező növényekből.

De amíg a növekedési feltételek állandóak, a kukorica növények ugyanabban a sebességben távolítják el a CO2-et a légkörből, függetlenül a kukorica felhasználási módjától. Ezért a bioüzemanyagok megfelelő értékeléséhez ki kell értékelni a CO2 felvételét az összes növényterületen. Végül is a növénytermesztés a CO2 „szivacs”, amely kiszívja a szént a légkörből.

Amikor ilyen értékelést végeztünk, azt találtuk, hogy az 2005-től az 2013-ig az USA mezőgazdasági területein található kumulatív szénfelvétel 49 teragrammal növekedett (a teragram egy millió metrikus tonna). A legtöbb egyéb szántóföldi növény beültetett területei ebben az időszakban csökkentek, így a megnövekedett CO2-felvétel nagyrészt a bioüzemanyagok számára termesztett növényeknek tulajdonítható.

Ugyanebben az időszakban azonban a bioüzemanyagok erjesztéséből és égetéséből származó CO2-kibocsátás 132 teragrammal nőtt. Ezért a növényi növekedéshez kapcsolódó nagyobb szén-felvétel kompenzálja a bioüzemanyagokkal kapcsolatos CO37-kibocsátásnak csak az 2 százalékát az 2005-től az 2013-ig. Más szavakkal, a bioüzemanyagok messzemenően nem lényegében szén-semlegesek.

Szénáramok és az „éghajlati kád”

Ez az eredmény ellentmond a bioüzemanyagokkal kapcsolatos legtöbb bevált munkának. Ahhoz, hogy megértsük, miért hasznos a légkört úgy gondolni, mint a fürdőkád amelyet víz helyett CO2 tölt be.

A Földön sok tevékenység hozzáadja a CO2-ot a légkörhez, például a csapból a kádba áramló víz. A legnagyobb forrás a légzés: A szén az élet tüzelőanyaga, és minden élőlény szénhidrátot éget a metabolizmusának fokozására. Égő etanol, benzin vagy bármilyen más szénalapú tüzelőanyag tovább nyitja a CO2 „csapot”, és gyorsabb szén-dioxidot ad a légkörbe, mint a természetes anyagcsere folyamatok.

Más tevékenységek távolítják el a CO2-ot a légkörből, például a kádból kifolyó víz. Az ipari korszak előtt a növénynövekedés több mint elegendő CO2-et abszorbeált, hogy ellensúlyozza a növények és állatok által a légkörbe lélegzett CO2-et.

Ma azonban, főleg a fosszilis tüzelőanyagok felhasználásával, sokkal gyorsabban adjuk hozzá a CO2-at a légkörbe, mint a természet eltávolítja. Ennek eredményeként a CO2 „vízszint” gyorsan emelkedik az éghajlati kádban.

Bioüzemanyagok égetésekor nagyjából megegyezik az egységenkénti CO2 mennyiség, mint a kőolaj-tüzelőanyagokkal. Ezért a fosszilis tüzelőanyagok helyett bioüzemanyagok használata nem változtatja meg, hogy a CO2 milyen gyorsan folyik be az éghajlati fürdőkádba. A légköri CO2 szintek felhalmozódásának csökkentése érdekében a bioüzemanyag-előállításnak meg kell nyitnia a CO2 lefolyót - vagyis fel kell gyorsítania a nettó sebességet, amellyel a szén eltávolításra kerül a légkörből.

A kukorica és a szójabab további termesztése egy kissé megnyitotta a CO2 felvételét, elsősorban más növények kiszorításával. Különösen igaz ez a kukorica esetében, amelynek magas hozamai két tonna / hektár sebességgel távolítják el a légkört a szénbõl, gyorsabban, mint a legtöbb többi növénynél.

Ennek ellenére a kukorica és a szójabab bioüzemanyagok termesztésének növekedése csak annyira növelte a CO2 felvételét, hogy ellensúlyozza a bioüzemanyag-felhasználáshoz közvetlenül kapcsolódó CO37 2 százalékát. Sőt, ez messze nem volt elegendő a más üvegházhatást okozó gázkibocsátás ellensúlyozására a forrásokból származó bioüzemanyag-előállítás során, ideértve a műtrágya felhasználását, a gazdaság műveleteit és az üzemanyag finomítását. Ezen túlmenően, amikor a mezőgazdasági termelők füves területeket, vizes élőhelyeket és más élőhelyeket alakítanak át, amelyek nagy mennyiségű szént tárolnak termőföldré, nagyon nagy CO2-kibocsátások fordulnak elő.

Hibás modellezés

Új tanulmányunk vitát váltott ki mert ellentmond sok korábbi elemzésnek. Ezek a tanulmányok az úgynevezett megközelítést használják életciklus-elemzésvagy LCA, amelyben az elemzők összeadják az összes üvegházhatást okozó gázkibocsátást, amely egy termék előállításához és felhasználásához kapcsolódik. Az eredményt közkedvelt módon a termék „ökológiai lábnyom. "

A megújuló tüzelőanyagokkal kapcsolatos politikák igazolására és végrehajtására használt LCA-tanulmányok csak a kibocsátásokat - vagyis a levegőbe áramló CO2-ot értékelik -, és nem tudták megbecsülni, hogy a bioüzemanyag-előállítás megnöveli-e azt a sebességet, amellyel a növényterületek eltávolítják a CO2-ot a légkörből. Ehelyett az LCA egyszerűen azt feltételezi, hogy mivel az energianövények, például a kukorica és a szójabab évente újratelepíthetők, automatikusan annyi szénet távolítanak el a légkörből, amennyit felszabadítanak a bioüzemanyag elégetésekor. Ezt a jelentős feltételezést az LCA számítógépes modellekbe kódolják.

Sajnos az LCA, valamint a kaliforniai RFS alapja Alacsony széntartalmú üzemanyag, az állam ambiciózus éghajlati cselekvési tervének kulcseleme. Ezt más ügynökségek, kutatóintézetek és vállalkozások is használják, amelyek a szállítási üzemanyagok iránt érdeklődnek.

Egyszer elfogadtam azt a nézetet, hogy a bioüzemanyagok eredendően szén-semlegesek. Húsz évvel ezelőtt voltam a az első papírt javasolja az LCA használatát az üzemanyag-politikában. Sok ilyen tanulmányt készítettek, és a széles körben idézett metaanalízis , amelyet a Science in 2006 közzétett, megállapította, hogy a kukorica-etanol használata szignifikánsan csökkentette az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását, mint a kőolaj-benzin.

Más tudósok azonban aggodalmaikat vettek fel azzal kapcsolatban, hogy a hatalmas területek energiatakarékos növényekkel történő ültetése megváltoztathatja a földhasználatot. Az 2008 Science elején két figyelemre méltó cikket tett közzé. Az egyik leírta, hogy a bioüzemanyag hogyan termeszthető közvetlenül kiszorított széndioxid-élőhelyek, például a gyepek. A másik megmutatta, hogy a bioüzemanyagok termesztése a növények károsodását okozta közvetett hatások, például erdőirtás, mivel a gazdák versenyképesek voltak a termőföldért.

Az LCA-csatlakozók bonyolultabbá tették modelleiket, hogy figyelembe vegyék az üzemanyag-előállítás ezen következményeit. Az ebből fakadó bizonytalanságok annyira növekedtek, hogy lehetetlenné vált annak meghatározása, hogy a bioüzemanyagok hozzájárulnak-e az éghajlathoz. Az 2011-ben egy Nemzeti Kutatási Tanács jelentés az RFS-ről arra a következtetésre jutott, hogy a növényi alapú bioüzemanyagok, például a kukorica-etanol „nem bizonyították meggyőzően, hogy csökkentik az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását, és valóban növelhetik azokat”.

Ezek a bizonytalanságok arra késztettek, hogy elkezdjem az LCA dekonstruálását. Az 2013-ben publikáltam egy cikket a Climatic Change-ban, amely bemutatta, hogy azok a feltételek, amelyek mellett a bioüzemanyag-termelés ellensúlyozhatja a CO2-ot sokkal korlátozottabbak voltak, mint általában feltételezik. egy ezt követő áttekintő dokumentum Részletesen ismertettem azokat a hibákat, amelyeket az LCA felhasználásával végeztek a bioüzemanyagok értékeléséhez. Ezek a tanulmányok előkészítették utunkat új megállapításunkhoz, miszerint az Egyesült Államokban a mai napig a megújuló üzemanyagok valóban károsabbak az éghajlatra, mint a benzin.

Még mindig sürgős az olajból származó CO2 enyhítése, amely az antropogén CO2-kibocsátás legnagyobb forrása az Egyesült Államokban és a a második legnagyobb a világon szén után. Elemzésünk azonban megerősíti, hogy az éghajlatváltozás gyógymódjaként a bioüzemanyagok is "Rosszabb, mint a betegség."

Csökkentse és távolítsa el

A tudomány rámutat az éghajlatvédelmi mechanizmusok felé, amelyek hatékonyabbak és olcsóbbak, mint a bioüzemanyagok. Vannak két széles stratégia a közlekedési üzemanyagok CO2-kibocsátásának csökkentésére. Először is csökkenthetjük a kibocsátást a járművek hatékonyságának javításával, a megtett kilométerek korlátozásával vagy az igazán szénmentes üzemanyagok, például villamos energia vagy hidrogén helyettesítésével.

Másodszor, gyorsabban távolíthatjuk el a CO2-ot a légkörből, mint az ökoszisztémák ezt most felszívják. Stratégiák a A bioszféra rearbonizálása tartalmaz újratelepítés és erdősítés, a talajszén újjáépítése és más szénben gazdag ökoszisztémák, például vizes élőhelyek és gyepek helyreállítása.

Ezek a megközelítések hozzájárulnak a biodiverzitás védelméhez - ez egy másik globális fenntarthatósági kihívás -, ahelyett, hogy fenyegetnék, ahogy azt a bioüzemanyag-termelés teszi. Elemzésünk egy másik betekintést is kínál: Miután a szén eltávolításra került a levegőből, ritkán van értelme energiát és kibocsátásokat költeni bioüzemanyagként történő feldolgozásra, csak a szén elégetésére és a légkörbe történő újbóli kibocsátására.

A szerzőről

John DeCicco, kutatási professzor, University of Michigan

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.\

Kapcsolódó könyvek:

at InnerSelf Market és Amazon