Hvorfor biobrændstoffer viser sig at være en klimablanding

Hvorfor biobrændstoffer viser sig at være en klimablanding

Lige siden 1973 olieembargo, USAs energipolitik har forsøgt at erstatte oliebaserede transportbrændstoffer med alternativer. En fremtrædende mulighed er at bruge biobrændstoffer, såsom ethanol i stedet for benzin og biodiesel i stedet for almindelig diesel.

Transport genererer en fjerdedel af de amerikanske drivhusgasemissioner, så det er afgørende for klimabeskyttelse at tackle denne sektors indvirkning.

Mange forskere betragter biobrændstoffer som iboende kulstofneutral: de antager, at kuldioxid (CO2) planter optager fra luften, når de vokser fuldstændigt forskudt, eller "neutraliserer", CO2, der udsendes, når brændstoffer fremstillet af planter brænder. Mange års computermodellering baseret på denne antagelse, inklusive arbejde støttet af det amerikanske energiministerium, konkluderede, at brug af biobrændstoffer til erstatning for benzin markant reducerede CO2-emissioner fra transport.

Vores ny undersøgelse tager et nyt kig på dette spørgsmål. Vi undersøgte afgrødedata for at evaluere, om der blev optaget nok CO2 på landbrugsjord til at afbalancere CO2, der udsendes, når biobrændstoffer brændes. Det viser sig, at når alle emissioner, der er forbundet med voksende råvareafgrøder og fremstilling af biobrændstof, er steget, øger biobrændstoffer faktisk CO2-emissionerne snarere end at reducere dem.

Biobrændstof boom, klima bommert

Føderale og statslige politikker har subsidieret majsethanol siden 1970'erne, men biobrændstoffer fik støtte som et redskab til at fremme energiuafhængighed og reducere olieimport efter september 11, 2001 angrebene. I 2005 vedtog Kongressen Fornybar brændstofstandard, der krævede brændstofraffinaderier at blande 7.5 milliarder gallon ethanol i benzin af 2012. (Til sammenligning brugte amerikanere det år 133 milliarder liter benzin.)

I 2007 udvidede Kongressen RFS-programmet dramatisk med støtte fra nogle større miljøgrupper. Den nye standard mere end tredoblet årligt amerikansk brændstofforbrug, der steg fra 4.1 milliarder gallon i 2005 til 15.4 milliarder gallon i 2015.

Vores undersøgelse undersøgte data fra 2005-2013 under denne kraftige stigning i brugen af ​​vedvarende brændstof. I stedet for at antage, at produktion og anvendelse af biobrændstoffer var kulstofneutral, sammenlignede vi eksplicit mængden af ​​CO2, der blev absorberet på afgrøde, med den mængde, der blev udsendt under biobrændstofproduktion og -forbrug.

Eksisterende afgrødevækst tager allerede store mængder CO2 ud af atmosfæren. Det empiriske spørgsmål er, om biobrændstofproduktion øger antallet af CO2-optagelser nok til fuldt ud at opveje CO2-producerede emissioner når majs fermenteres til ethanol og når biobrændstoffer brændes.

De fleste afgrøder, der gik til biobrændstoffer i denne periode, blev allerede dyrket; den største ændring var, at landmændene solgte mere af deres høst til producenter af biobrændstoffer og mindre til fødevarer og dyrefoder. Nogle landmænd udvidede produktion af majs og sojabønner eller skiftede til disse råvarer fra mindre rentable afgrøder.

Men så længe vækstforholdene forbliver konstante, tager majsplanter CO2 ud af atmosfæren i samme hastighed, uanset hvordan majs bruges. For korrekt evaluering af biobrændstoffer skal man derfor evaluere CO2-optagelse på alt afgrødeland. Når alt kommer til alt er afgrødevækst CO2 "svamp", der tager kulstof ud af atmosfæren.

Da vi udførte en sådan evaluering, fandt vi, at fra 2005 til 2013 steg den akkumulerede kulstofoptagelse på amerikansk landbrugsjord med 49 teragram (et teragram er en million tons). Plantede områder af de fleste andre markafgrøder faldt i denne periode, så denne øgede CO2-optagelse kan i vid udstrækning tilskrives afgrøder, der er dyrket til biobrændstoffer.

I samme periode steg CO2-emissionerne fra gæring og forbrænding af biobrændstoffer imidlertid med 132 teragrammer. Derfor udlignede det større kulstofoptagelse, der er forbundet med vækst af afgrøder, kun 37 procent af biobrændstofrelaterede CO2-emissioner fra 2005 til 2013. Biobrændstoffer er med andre ord langt fra iboende kulstofneutrale.

Kulstofstrømme og 'klimabad'

Dette resultat er i modstrid med det mest etablerede arbejde med biobrændstoffer. For at forstå hvorfor er det nyttigt at tænke på atmosfæren som en badekar der er fyldt med CO2 i stedet for vand.

Mange aktiviteter på Jorden tilføjer CO2 til atmosfæren, ligesom vand, der strømmer fra en vandhane ind i karret. Den største kilde er åndedræt: Carbon er livets brændstof, og alle levende ting "brænder kulhydrater" for at styrke deres stofskifte. Forbrænding af ethanol, benzin eller andet kulstofbaseret brændstof åbner CO2 “vandhanen” yderligere og tilføjer kulstof til atmosfæren hurtigere end naturlige metaboliske processer.

Andre aktiviteter fjerner CO2 fra atmosfæren, som vand, der strømmer ud af et karbad. Før den industrielle æra absorberede plantevækst mere end nok CO2 til at udligne CO2, som planter og dyr respirerede i atmosfæren.

I dag tilføjer vi imidlertid stort set gennem brug af fossile brændstoffer CO2 til atmosfæren langt hurtigere, end naturen fjerner den. Som et resultat stiger CO2 “vandstanden” hurtigt i klimabadekarret.

Når biobrændstoffer forbrændes, udsender de omtrent den samme mængde CO2 pr. Enhed energi som råolie. Derfor ændrer brug af biobrændstoffer i stedet for fossile brændstoffer ikke, hvor hurtigt CO2 flyder ind i klimabadet. For at reducere ophobningen af ​​atmosfæriske CO2-niveauer skal biobrændstofproduktion åbne CO2-drænet - det vil sige, det skal fremskynde nettotakten, hvormed kulstof fjernes fra atmosfæren.

Dyrkning af mere majs og sojabønner har åbnet CO2-optagelsen "dræning" lidt mere, mest ved at fortrænge andre afgrøder. Det gælder især majs, hvis høje udbytte fjerner kulstof fra atmosfæren med en hastighed på to ton pr. Acre, hurtigere end de fleste andre afgrøder.

Ikke desto mindre øgede udvidelsen af ​​produktionen af ​​majs og sojabønner til biobrændstoffer kun CO2-optagelsen til at opveje 37 procent af CO2, der er direkte knyttet til biobrændstofbrug. Derudover var det langt fra tilstrækkeligt til at opveje andre drivhusgasemissioner under biobrændstofproduktion fra kilder, herunder gødningsanvendelse, landbrugsdrift og brændstofraffinering. Derudover forekommer meget store CO2-udslip, når landmænd konverterer græsarealer, vådområder og andre levesteder, der lagrer store mængder kulstof i afgrøder.

Fejlagtig modellering

Vores nye undersøgelse har udløste kontrovers fordi det modsiger mange tidligere analyser. Disse undersøgelser anvendte en tilgang, der blev kaldt livscyklusanalyse, eller LCA, hvor analytikere tilføjer alle de drivhusgasemissioner, der er forbundet med produktion og anvendelse af et produkt. Resultatet kaldes populært produktets "carbonspor".

LCA-undersøgelserne, der blev brugt til at retfærdiggøre og administrere politikker for vedvarende brændstof, evaluerer kun emissioner - det vil sige CO2, der flyder i luften - og undlod at vurdere, om biobrændstofproduktion øgede hastigheden, hvorved afgrøderne fjernede CO2 fra atmosfæren. I stedet antager LCA simpelthen, at fordi energiafgrøder som majs og sojabønner kan gengroes fra det ene år til det andet, fjerner de automatisk lige så meget kulstof fra atmosfæren, som de frigiver under forbrænding af biobrændstof. Denne markante antagelse er hårdkodet i LCA-computermodeller.

Desværre er LCA grundlaget for både RFS og Californiens Lav-kulstof brændstof standard, et nøgleelement i statens ambitiøse klimahandlingsplan. Det bruges også af andre agenturer, forskningsinstitutioner og virksomheder med interesse for transportbrændstof.

Jeg accepterede engang det synspunkt, at biobrændstoffer i sagens natur var carbonneutrale. For tyve år siden var jeg hovedforfatter af det første papir foreslår anvendelse af LCA til brændstofpolitik. Mange sådanne undersøgelser blev udført, og bredt citeret metaanalyse offentliggjort i Science i 2006 fandt, at brug af majsethanol signifikant reducerede drivhusgasemissioner sammenlignet med benzin.

Andre forskere rejste imidlertid bekymring for, hvordan udplantning af store områder med energiafgrøder kunne ændre arealanvendelsen. I begyndelsen af ​​2008 offentliggjorde Science to bemærkelsesværdige artikler. En beskrev hvordan biobrændstof afgrøder direkte fordrevne kulstofrige levesteder, såsom græsarealer. Den anden viste, at dyrkning af afgrøder til biobrændstof udløste skader indirekte effekter, såsom afskovning, da landmændene konkurrerede om produktiv jord.

LCA-tilhængere gjorde deres modeller mere komplekse til at tage højde for disse konsekvenser af brændstofproduktion. Men de resulterende usikkerheder blev så store, at det blev umuligt at afgøre, om biobrændstoffer hjalp klimaet eller ej. I 2011 et nationalt forskningsråd rapport om RFS konkluderede, at afgrødebaseret biobrændstof som majsethanol "ikke er blevet endeligt vist at reducere drivhusgasemissioner og muligvis faktisk ville øge dem."

Disse usikkerheder fik mig til at begynde at dekonstruere LCA. I 2013 offentliggjorde jeg et papir i Climatic Change, der viste, at betingelserne for produktion af biobrændstof kunne udlignes CO2 var meget mere begrænset end almindeligt antaget. I en efterfølgende gennemgangspapir Jeg detaljerede de fejl, der blev gjort, når jeg brugte LCA til at evaluere biobrændstoffer. Disse undersøgelser banede vejen for vores nye konstatering af, at i USA hidtil er vedvarende brændstoffer faktisk mere skadelige for klimaet end benzin.

Det er stadig presserende at afbøde CO2 fra olie, som er den største kilde til menneskeskabte CO2-emissioner i USA og næststørst på verdensplan efter kul. Men vores analyse bekræfter, at biobrændstoffer er en kur mod klimaændringer "Værre end sygdommen."

Reducer og fjern

Videnskab peger vejen på klimabeskyttelsesmekanismer, der er mere effektive og billigere end biobrændstoffer. Der er to brede strategier til afbødning af CO2-emissioner fra transportbrændstoffer. For det første kan vi reducere emissionerne ved at forbedre køretøjets effektivitet, begrænse de tilbagelagte kilometer eller erstatte virkelig kulfrie brændstoffer som elektricitet eller brint.

For det andet kan vi fjerne CO2 fra atmosfæren hurtigere, end økosystemer absorberer det nu. Strategier for “Rekarbonisering af biosfæren” omfatter genplantning og skovrejsning, genopbygning af kulstof i jorden og gendannelse af andre kulstofrige økosystemer såsom vådområder og græsarealer.

Disse fremgangsmåder vil hjælpe med at beskytte den biologiske mangfoldighed - en anden global bæredygtighedsudfordring - i stedet for at true den, som biobrændstofproduktion gør. Vores analyse giver også en anden indsigt: Når kulstof først er blevet fjernet fra luften, giver det sjældent mening at bruge energi og emissioner til kun at forarbejde det til biobrændstoffer for at forbrænde kulstof og frigive det ud i atmosfæren.

Om forfatteren

John DeCicco, forskningsprofessor, University of Michigan

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.\

Relaterede Bøger:

InnerSelf Marked

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook ikontwitter-ikonyoutube-ikoninstagram ikonpintrest ikonrss ikon

 Få det nyeste via e-mail

Ugeblad Daglig inspiration

SENESTE VIDEOER

Den store klimamigration er begyndt
Den store klimamigration er begyndt
by Super Bruger
Klimakrisen tvinger tusinder over hele verden til at flygte, da deres hjem bliver stadig mere ubeboelige.
Den sidste istid fortæller os, hvorfor vi er nødt til at pleje en 2 ℃ temperaturændring
Den sidste istid fortæller os, hvorfor vi er nødt til at pleje en 2 ℃ temperaturændring
by Alan N Williams et al
Den seneste rapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC) siger, at uden et væsentligt fald ...
Jorden har været beboelig i milliarder af år - Præcis hvor heldig fik vi?
Jorden har været beboelig i milliarder af år - Præcis hvor heldig fik vi?
by Toby Tyrrell
Det tog udvikling 3 eller 4 milliarder år at producere Homo sapiens. Hvis klimaet havde svigtet helt en gang i det ...
Hvordan kortlægning af vejret for 12,000 år siden kan hjælpe med at forudsige fremtidige klimaændringer
Hvordan kortlægning af vejret for 12,000 år siden kan hjælpe med at forudsige fremtidige klimaændringer
by Brice Rea
Slutningen af ​​den sidste istid, omkring 12,000 år siden, var præget af en sidste kold fase kaldet de Yngre Dryas ...
Det Kaspiske Hav forventes at falde med 9 meter eller mere i dette århundrede
Det Kaspiske Hav forventes at falde med 9 meter eller mere i dette århundrede
by Frank Wesselingh og Matteo Lattuada
Forestil dig, at du er ved kysten og ser ud til havet. Foran dig ligger 100 meter golde sand, der ligner en…
Venus var endnu en gang jordlignende, men klimaændringer gjorde det ubeboelig
Venus var endnu en gang jordlignende, men klimaændringer gjorde det ubeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lære meget om klimaforandringer fra Venus, vores søsterplanet. Venus har i øjeblikket en overfladetemperatur på ...
Fem klimatroer: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
De fem klimatro: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
by John Cook
Denne video er et nedbrudskurs i misinformation om klimaet, der opsummerer de vigtigste argumenter, der bruges til at rejse tvivl om virkeligheden ...
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
by Julie Brigham-Grette og Steve Petsch
Hvert år krymper havisen i det arktiske hav til et lavt punkt i midten af ​​september. I år måler den kun 1.44 ...

SENESTE ARTIKLER

grøn energi2 3
Fire grønne brintmuligheder for Midtvesten
by Christian Tae
For at afværge en klimakrise bliver Midtvesten ligesom resten af ​​landet nødt til at dekarbonisere sin økonomi fuldt ud ved at...
ug83qrfw
Større barriere for efterspørgselsrespons skal ophøre
by John Moore, On Earth
Hvis føderale tilsynsmyndigheder gør det rigtige, kan elkunder i hele Midtvesten snart være i stand til at tjene penge, mens...
træer at plante til klima2
Plant disse træer for at forbedre bylivet
by Mike Williams-Rice
En ny undersøgelse fastslår levende egetræer og amerikanske plataner som mestre blandt 17 "supertræer", der vil hjælpe med at gøre byer...
nordhavets havbund
Hvorfor vi skal forstå havbundens geologi for at udnytte vindene
by Natasha Barlow, lektor i kvartær miljøændring, University of Leeds
For ethvert land, der er velsignet med nem adgang til det lavvandede og blæsende Nordsø, vil havvind være nøglen til at møde net...
3 lektioner i skovbrande for skovbyer, da Dixie Fire ødelægger historiske Greenville, Californien
3 lektioner i skovbrande for skovbyer, da Dixie Fire ødelægger historiske Greenville, Californien
by Bart Johnson, professor i landskabsarkitektur, University of Oregon
En løbeild, der brænder i varme, tørre bjergskove, fejede gennem Gold Rush -byen Greenville, Californien, den 4. august…
Kina kan opfylde energi- og klimamål, der begrænser kulkraften
Kina kan opfylde energi- og klimamål, der begrænser kulkraften
by Alvin Lin
På Leader's Climate Summit i april lovede Xi Jinping, at Kina "strengt vil kontrollere kulkraft ...
Blåt vand omgivet af dødt hvidt græs
Kort sporer 30 års ekstrem snesmeltning i hele USA
by Mikayla Mace-Arizona
Et nyt kort over ekstreme snesmeltingshændelser i løbet af de sidste 30 år tydeliggør de processer, der driver hurtig smeltning.
Et fly taber rød brandhæmmende til en skovbrand, da brandmænd parkeret langs en vej ser op i den orange himmel
Modellen forudsiger 10-års udbrud af brande, derefter gradvis tilbagegang
by Hannah Hickey-U. Washington
Et kig på den langsigtede fremtid for naturbrande forudsiger en indledende cirka ti år lang eksplosion af naturbrandaktiviteter, ...

 Få det nyeste via e-mail

Ugeblad Daglig inspiration

Nye holdninger - nye muligheder

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Marked
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf-publikationer. Alle rettigheder forbeholdes.