Helt siden 1973 oljeembargo, Har USAs energipolitikk forsøkt å erstatte petroleumsbaserte transportbrensler med alternativer. Et fremtredende alternativ er å bruke biodrivstoff, for eksempel etanol i stedet for bensin og biodiesel i stedet for vanlig diesel.
Transport genererer en fjerdedel av amerikanske klimagassutslipp, så å takle denne sektors innvirkning er avgjørende for klimabeskyttelse.
Mange forskere ser biodrivstoff som iboende karbon-nøytral: de antar at karbondioksid (CO2) -plastene absorberer fra luften ettersom de vokser helt kompensasjoner, eller "nøytraliserer", CO2-utslippene når brensel fra planter blir brent. Mange års datamodellering basert på denne antagelsen, inkludert arbeid støttet av US Department of Energy, konkluderte med at bruk av biodrivstoff for å erstatte bensin signifikant reduserte CO2-utslipp fra transport.
Vår ny studie tar en ny titt på dette spørsmålet. Vi undersøkte grøntdata for å vurdere om nok CO2 ble absorbert på jordbruksmark for å balansere CO2-utslippene når biodrivstoff blir brent. Det viser seg at når alle utslippene som er knyttet til voksende råstoffavlinger og biodrivstoffproduksjon er innført, øker biobrenselene faktisk CO2-utslippene i stedet for å redusere dem.
Biodrivstoff bommen, klima blunder
Føderale og statslige politikk har subsidiert maisetanol siden 1970, men biodrivstoff har fått støtte som et verktøy for å fremme energi uavhengighet og redusere oljeimport etter september 11, 2001 angrep. I 2005 kongressen vedtok Fornybar drivstoff standard, som krevde drivstoffraffinaderier for å blande 7.5 milliarder liter etanol til bensin av 2012. (Til sammenligning, i det året brukte amerikanerne 133 milliarder liter bensin.)
I 2007 Congress utvidet RFS-programmet dramatisk med støtte fra noen store miljøgrupper. Den nye standarden mer enn tredoblet årlig fornybart forbruk i USA, som steg fra 4.1 milliarder liter i 2005 til 15.4 milliarder liter i 2015.
Vår studie undersøkte data fra 2005-2013 under denne kraftige økningen i fornybar drivstoffbruk. I stedet for å anta at produksjon og bruk av biodrivstoff var karbon-nøytral, sammenlignet vi eksplisitt mengden CO2 absorbert på avlinger til mengden som ble utgitt under produksjon og forbruk av biodrivstoff.
Eksisterende vekst i veksten tar allerede store mengder CO2 ut av atmosfæren. Det empiriske spørsmålet er om biodrivstoffproduksjonen øker frekvensen av CO2-opptak nok til å fullstendig kompensere for CO2-utslippene som produseres når korn blir gjæret i etanol og når biodrivstoff blir brent.
De fleste avlinger som gikk inn i biodrivstoff i denne perioden, ble allerede dyrket; Hovedendringen var at bøndene solgte mer av sin innhøsting til biobrenselproducenter og mindre for mat og dyrefoder. Noen bønder utvidet korn- og soyabønneproduksjon eller byttet om til disse råvarene fra mindre lønnsomme avlinger.
Men så lenge vekstforholdene forblir konstant, tar kornplanter CO2 ut av atmosfæren i samme hastighet, uansett hvordan kornet brukes. For å kunne evaluere biobrenselene riktig må man derfor vurdere CO2-opptaket på alle avlinger. Tross alt er vekstveksten CO2 "svamp" som tar karbon ut av atmosfæren.
Få den siste via e-post
Når vi utførte en slik vurdering, fant vi at fra 2005 gjennom 2013 økte kumulativ karbonopptak på amerikansk jordbruksareal med 49-teragrammer (et teragram er en million metriske tonn). Planterte områder av de fleste andre feltavlinger gikk ned i denne perioden, slik at denne økte CO2 opptaket i stor grad kan tilskrives avlinger dyrket for biodrivstoff.
I samme periode økte CO2-utslippene fra fermenterende og brennende biobrensel med 132-teragrammer. Derfor utligner den større karbonopptaket som er knyttet til vekstvekst bare 37 prosent av biodrivstoffrelaterte CO2-utslipp fra 2005 gjennom 2013. Med andre ord, biodrivstoff er langt fra iboende karbon-nøytral.
Kullstrømmer og "klimabadekaret"
Dette resultatet er i motsetning til det mest etablerte arbeidet med biodrivstoff. For å forstå hvorfor, er det nyttig å tenke på atmosfæren som en badekar som er fylt med CO2 i stedet for vann.
Mange aktiviteter på jorden legger CO2 til atmosfæren, som vann som strømmer fra en kran inn i karet. Den største kilden er åndedrettsvern: Karbon er livets drivstoff, og alle levende ting "brenner karbohydrater" for å drive stoffskiftet. Brennende etanol, bensin eller annet karbonbasert brensel åpner CO2 "kranen" ytterligere og legger karbon til atmosfæren raskere enn naturlige metabolske prosesser.
Andre aktiviteter fjerner CO2 fra atmosfæren, som vann som strømmer ut av en kar. Før den industrielle perioden absorbert planten vekst mer enn nok CO2 for å kompensere CO2 at planter og dyr respirerte seg i atmosfæren.
I dag, men i stor grad ved bruk av fossilt brensel, legger vi CO2 til atmosfæren langt raskere enn naturen fjerner den. Som et resultat øker CO2 "vannstand" raskt i klimabadekaret.
Når biodrivstoff blir brent, gir de omtrent samme mengde CO2 per energienhet som petroleumsbrensel. Derfor endrer ikke biodrivstoff i stedet for fossile brensler hvor raskt CO2 strømmer inn i klimabadekaret. For å redusere oppbyggingen av atmosfæriske CO2-nivåer, må biodrivstoffproduksjonen åpne CO2-avløpet - det vil si at den skal øke hastigheten på nettovergangen ved hvilken karbon fjernes fra atmosfæren.
Å dyrke mer mais og soyabønner har åpnet CO2 opptaket "avløp" litt mer, for det meste ved å forskyve andre avlinger. Det gjelder spesielt for mais, hvis høye utbytter fjerner karbon fra atmosfæren med en hastighet på to tonn per acre, raskere enn de fleste andre avlinger.
Utvides produksjonen av mais og soyabønner for biodrivstoff økte CO2 opptaket bare nok til å kompensere for 37-prosent av CO2 direkte knyttet til bruk av biodrivstoff. Videre var det langt fra nok til å kompensere andre drivhusgassutslipp under biodrivstoffproduksjon fra kilder, inkludert gjødselbruk, gårdsoperasjoner og brenselforbedring. I tillegg, når bønder omdanner grøntområder, våtmarker og andre habitater som lagrer store mengder karbon i avlinger, oppstår det store CO2 utgivelser.
Feil modellering
Vår nye studie har utløst kontrovers fordi det motsetter seg mange tidligere analyser. Disse studiene brukte en tilnærming kalt livscyklusanalyse, eller LCA, der analytikere legger til alle drivhusgassutslippene som er forbundet med å produsere og bruke et produkt. Resultatet kalles populært produktets "karbonutslipp».
LCA-studiene som brukes til å rettferdiggjøre og administrere fornybar drivstoffpolitikk, evaluerer kun utslipp - det vil si CO2 flyter inn i luften - og mislyktes med å vurdere om biodrivstoffproduksjonen økte hastigheten der vekstlandene fjernet CO2 fra atmosfæren. I stedet antar LCA bare at energibesparelser som mais og soyabønner kan regroduseres fra ett år til det neste, fjerner de automatisk så mye karbon fra atmosfæren som de frigjør ved biodrivstoffforbrenning. Denne signifikante antakelsen er hardkodd inn i LCA datamodeller.
Dessverre er LCA grunnlaget for RFS så vel som California Lavkullbrensel Standard, et sentralt element i den statens ambisiøse klimahandlingsplan. Den brukes også av andre byråer, forskningsinstitusjoner og bedrifter med interesse for transportbrensel.
Jeg aksepterte en gang oppfatningen om at biodrivstoff i seg selv var karbon-nøytral. For tjue år siden var jeg hovedforfatter av det første papiret foreslår bruk av LCA for drivstoffpolitikk. Mange slike studier ble gjort, og a allment referert meta-analyse publisert i Science i 2006, fant at bruk av mais etanol reduserte utslippene av drivhusgasser i forhold til petroleumstanken.
Andre forskere reiste imidlertid bekymringer om hvordan planting av store områder med energiafgrøder kunne forandre arealbruk. I tidlig 2008 Science utgitt to bemerkelsesverdige artikler. En beskrev hvordan biobrensel avlinger direkte fordrevne karbonrike habitater, som for eksempel gressletter. Den andre viste at voksende avlinger for biodrivstoff utløst skadelig indirekte effekter, som for eksempel avskoging, da bøndene konkurrerte om produktivt land.
LCA-tilhørere gjorde modellene mer komplekse for å ta hensyn til disse konsekvensene av drivstoffproduksjon. Men de resulterende usikkerhetene ble så store at det ble umulig å avgjøre om biodrivstoffene bidro til klimaet. I 2011 et nasjonalt forskningsråd rapportere om RFS konkluderte med at avgrødebaserte biobrenselstoffer som maisetanol "ikke er definitivt vist å redusere drivhusgassutslippene, og kan faktisk øke dem."
Disse usikkerhetene spurte meg om å begynne å dekonstruere LCA. I 2013 publiserte jeg et papir i klimaendring som viste at forholdene hvor biodrivstoffproduksjon kunne kompensere CO2 var mye mer begrenset enn vanlig antatt. I en påfølgende gjennomgangspapir Jeg detaljerte feilene som ble gjort ved bruk av LCA for å evaluere biodrivstoff. Disse studiene banet vei for vårt nye funn om at i USA, for tiden, er fornybare drivstoff faktisk mer skadelige for klimaet enn bensin.
Det er fortsatt presserende å redusere CO2 fra olje, som er den største kilden til menneskeskapte CO2-utslipp i USA og nest største globalt etter kull. Men vår analyse bekrefter at biodrivstoff er et middel for klimaendringer "Verre enn sykdommen."
Reduser og fjern
Vitenskap peker veien til klimabeskyttelsesmekanismer som er mer effektive og mindre kostbare enn biodrivstoff. Det er to brede strategier for å redusere CO2 utslipp fra transportbrensel. For det første kan vi redusere utslippene ved å forbedre kjøretøyets effektivitet, begrense miles reist eller erstatte virkelig karbonfri brensel som strøm eller hydrogen.
For det andre kan vi fjerne CO2 fra atmosfæren raskere enn økosystemene absorberer det nå. Strategier for "Resarbonizing biosphere" inkludere skogsplantering og skogsplantering, gjenoppbygging av jordkull og gjenoppretting av andre karbonrike økosystemer som våtmarker og grøntområder.
Disse tilnærmingene vil bidra til å beskytte biologisk mangfold - en annen global bærekraftutfordring - i stedet for å true det som biodrivstoffproduksjon gjør. Vår analyse gir også et annet innblikk: Når karbon har blitt fjernet fra luften, er det sjelden sanselig å bruke energi og utslipp for å behandle det bare i biodrivstoff for å brenne karbonet og frigjøre det i atmosfæren.
Om forfatteren
John DeCicco, forskningsprofessor, University of Michigan
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.\
Relaterte bøker:
at InnerSelf Market og Amazon
