Dlaczego biopaliwa okazują się błędem klimatycznym

Dlaczego biopaliwa okazują się błędem klimatycznym

Od czasu 1973 embargo na ropę naftowąPolityka energetyczna USA dążyła do zastąpienia paliw transportowych na bazie ropy naftowej alternatywnymi rozwiązaniami. Jedną z najważniejszych opcji jest stosowanie biopaliw, takich jak etanol zamiast benzyny i biodiesla zamiast zwykłego oleju napędowego.

Transport generuje jedna czwarta emisji gazów cieplarnianych w USA, więc zajęcie się wpływem tego sektora ma kluczowe znaczenie dla ochrony klimatu.

Wielu naukowców uważa biopaliwa za z natury neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla: zakładają, że rośliny dwutlenku węgla (CO2) wchłaniają się z powietrza, gdy rosną całkowicie, lub „neutralizują” CO2 emitowane podczas spalania paliw z roślin. Wieloletnie modelowanie komputerowe oparte na tym założeniu, w tym praca wspierana przez Departament Energii USA, stwierdził, że stosowanie biopaliw w celu zastąpienia benzyny znacznie zmniejszyło emisję CO2 z transportu.

Nasza Nowe badania rzuca nowe spojrzenie na to pytanie. Zbadaliśmy dane o uprawach, aby ocenić, czy wystarczająca ilość CO2 została wchłonięta przez pola uprawne, aby zrównoważyć CO2 emitowany podczas spalania biopaliw. Okazuje się, że po uwzględnieniu wszystkich emisji związanych z uprawami roślin i produkcją biopaliw biopaliwa faktycznie zwiększają emisje CO2, a nie je redukują.

Boom na biopaliwa, błąd klimatu

Polityka federalna i stanowa subsydiowała etanol z kukurydzy od 1970, ale biopaliwa uzyskały wsparcie jako narzędzie promowania niezależności energetycznej i ograniczenia importu ropy po wrześniowych atakach 11, 2001. W 2005 Kongres uchwalił Standard dotyczący paliwa odnawialnego, który wymagał od rafinerii paliwa zmieszania 7.5 miliarda galonów etanolu z benzyną przez 2012. (Dla porównania w tym roku używali Amerykanie 133 miliardów litrów benzyny.)

W 2007 Congress radykalnie rozszerzył program RFS przy wsparciu niektórych główne grupy środowiskowe. Nowy standard ponad trzykrotnie roczne zużycie paliwa odnawialnego w USA, które wzrosło z 4.1 miliardów galonów w 2005 do 15.4 miliardów galonów w 2015.

Nasze badanie zbadał dane z 2005-2013 podczas tego gwałtownego wzrostu zużycia paliw odnawialnych. Zamiast zakładać, że produkcja i stosowanie biopaliw było neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla, wyraźnie porównaliśmy ilość CO2 wchłoniętego na użytkach rolnych z ilością emitowaną podczas produkcji i konsumpcji biopaliw.

Istniejący wzrost plonów już teraz usuwa duże ilości CO2 z atmosfery. Pytanie empiryczne brzmi: czy produkcja biopaliw zwiększa tempo pobierania CO2 na tyle, aby w pełni zrównoważyć wytwarzane emisje CO2 kiedy kukurydza jest fermentowana do etanolu i kiedy spalane są biopaliwa.

Większość roślin uprawianych na biopaliwa w tym okresie była już uprawiana; główna zmiana polegała na tym, że rolnicy sprzedawali więcej swoich zbiorów producentom biopaliw, a mniej na żywność i paszę dla zwierząt. Niektórzy rolnicy zwiększyli produkcję kukurydzy i soi lub przełączane do tych towarów z mniej dochodowych upraw.

Ale dopóki warunki wzrostu pozostają niezmienne, rośliny kukurydzy usuwają CO2 z atmosfery w tym samym tempie, niezależnie od sposobu wykorzystania kukurydzy. Dlatego, aby właściwie ocenić biopaliwa, należy ocenić pobieranie CO2 na wszystkich obszarach uprawnych. W końcu wzrost plonów to „gąbka” CO2, która usuwa węgiel z atmosfery.

Kiedy przeprowadziliśmy taką ocenę, stwierdziliśmy, że od 2005 do 2013 skumulowany pobór węgla na terenach rolniczych w USA wzrósł o teragramy 49 (teragram to milion ton metrycznych). W tym okresie spadły obszary obsadzone większością innych upraw polowych, więc ten zwiększony pobór CO2 można w dużej mierze przypisać uprawom uprawianym na biopaliwa.

Jednak w tym samym okresie emisje CO2 z fermentacji i spalania biopaliw wzrosły o teragramy 132. Dlatego większy pobór węgla związany ze wzrostem upraw kompensuje tylko 37 procent emisji CO2 związanych z biopaliwami od 2005 do 2013. Innymi słowy, biopaliwa nie są z natury neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla.

Przepływy węgla i „wanna klimatyczna”

Wynik ten przeczy najbardziej ustalonym pracom nad biopaliwami. Aby zrozumieć, dlaczego warto pomyśleć o atmosferze jako o wanna wypełniony CO2 zamiast wody.

Wiele działań na Ziemi dodaje CO2 do atmosfery, jak woda płynąca z kranu do wanny. Największym źródłem jest oddychanie: węgiel jest paliwem życia, a wszystkie żywe stworzenia „spalają węglowodany”, aby zasilić ich metabolizm. Spalanie etanolu, benzyny lub innego paliwa na bazie węgla jeszcze bardziej otwiera „kran” CO2 i dodaje węgiel do atmosfery szybciej niż naturalne procesy metaboliczne.

Inne czynności usuwają CO2 z atmosfery, jak woda wypływająca z wanny. Przed erą przemysłową wzrost roślin wchłonął więcej niż CO2, aby zrównoważyć CO2, który rośliny i zwierzęta wdychały do ​​atmosfery.

Dziś jednak, głównie dzięki zużyciu paliw kopalnych, dodajemy CO2 do atmosfery znacznie szybciej niż natura go usuwa. W rezultacie „poziom wody” CO2 gwałtownie rośnie w wannie klimatycznej.

Kiedy biopaliwa są spalane, emitują mniej więcej tyle samo CO2 na jednostkę energii, co paliwa ropopochodne. Dlatego stosowanie biopaliw zamiast paliw kopalnych nie zmienia szybkości, z jaką CO2 wpływa do wanny klimatycznej. Aby zmniejszyć nagromadzenie atmosferycznych poziomów CO2, produkcja biopaliw musi otworzyć odpływ CO2 - to znaczy, musi przyspieszyć tempo netto usuwania węgla z atmosfery.

Rosnąca ilość kukurydzy i soi otworzyła nieco „odpływ” CO2, głównie poprzez wypieranie innych upraw. Dotyczy to szczególnie kukurydzy, której wysokie plony usuwają węgiel z atmosfery w tempie dwóch ton na akr, szybciej niż większość innych upraw.

Niemniej jednak rosnąca produkcja kukurydzy i soi na biopaliwa zwiększyła absorpcję CO2 tylko na tyle, aby zrównoważyć procent 37 CO2 bezpośrednio związanego z wykorzystaniem biopaliw. Co więcej, nie wystarczyło to, aby zrównoważyć inne emisje gazów cieplarnianych podczas produkcji biopaliw ze źródeł, w tym zużycia nawozów, działań w gospodarstwie i rafinacji paliw. Dodatkowo, gdy rolnicy przekształcają użytki zielone, tereny podmokłe i inne siedliska, które magazynują duże ilości węgla na pola uprawne, dochodzi do bardzo dużych uwolnień CO2.

Błędne modelowanie

Nasze nowe badanie ma wywołało kontrowersje ponieważ jest to sprzeczne z wieloma wcześniejszymi analizami. W badaniach wykorzystano podejście zwane analiza cyklu życialub LCA, w którym analitycy sumują wszystkie emisje gazów cieplarnianych związane z produkcją i użytkowaniem produktu. Wynik jest powszechnie nazywany „ślad węglowy".

Badania LCA wykorzystane do uzasadnienia i zarządzania polityką dotyczącą paliw odnawialnych oceniają tylko emisje - to znaczy CO2 wpływające do powietrza - i nie oceniono, czy produkcja biopaliw zwiększyła tempo, z jakim pola uprawne usuwają CO2 z atmosfery. Zamiast tego LCA zakłada po prostu, że ponieważ rośliny energetyczne, takie jak kukurydza i soja, mogą być odradzane z roku na rok, automatycznie usuwają tyle węgla z atmosfery, ile uwalniają podczas spalania biopaliw. To znaczące założenie jest zakodowane na stałe w modelach komputerów LCA.

Niestety, LCA jest podstawą zarówno RFS, jak i Kalifornii Standard niskowęglowego paliwa, kluczowy element ambitnego planu działania tego państwa na rzecz klimatu. Korzystają z niego także inne agencje, instytucje badawcze i firmy zainteresowane paliwami transportowymi.

Kiedyś zaakceptowałem pogląd, że biopaliwa są z natury neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla. Dwadzieścia lat temu byłem głównym autorem pierwszy papier proponowanie zastosowania LCA w polityce paliwowej. Przeprowadzono wiele takich badań i szeroko cytowana metaanaliza opublikowany w Science w 2006 wykazał, że stosowanie etanolu kukurydzianego znacznie zmniejszyło emisję GHG w porównaniu z benzyną.

Jednak inni uczeni wyrazili obawy dotyczące tego, jak sadzenie rozległych obszarów uprawami energetycznymi może wpłynąć na zmianę użytkowania gruntów. Na początku 2008 Science opublikował dwa znaczące artykuły. Jeden opisał, w jaki sposób uprawy biopaliw bezpośrednio wyparły bogate w węgiel siedliska, takie jak murawy. Drugi wykazał, że rosnące uprawy biopaliw spowodowały szkody skutki pośrednie, takie jak wylesianie, ponieważ rolnicy rywalizowali o ziemię produkcyjną.

Zwolennicy LCA sprawili, że ich modele są bardziej złożone, aby uwzględnić te konsekwencje produkcji paliwa. Jednak wynikające z tego niepewności stały się tak duże, że niemożliwe stało się ustalenie, czy biopaliwa pomagają klimatowi. W 2011 National Research Council raport na temat RFS stwierdził, że biopaliwa roślinne, takie jak etanol kukurydziany, „nie zostały ostatecznie wykazane w celu zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych i mogą faktycznie je zwiększyć”.

Te niepewności skłoniły mnie do rozpoczęcia dekonstrukcji LCA. W 2013 opublikowałem artykuł w Climatic Change pokazujący, że warunki, w których produkcja biopaliw mogłaby zrównoważyć CO2 były znacznie bardziej ograniczone niż się powszechnie uważa, W kolejny artykuł przeglądowy Szczegółowo opisałem błędy popełniane przy użyciu LCA do oceny biopaliw. Badania te utorowały drogę do naszego nowego odkrycia, że ​​w Stanach Zjednoczonych paliwa odnawialne są bardziej szkodliwe dla klimatu niż benzyna.

Nadal pilne jest złagodzenie CO2 z ropy naftowej, która jest największym źródłem antropogenicznych emisji CO2 w Stanach Zjednoczonych i drugie co do wielkości na świecie po węglu. Ale nasza analiza potwierdza, że ​​biopaliwa są lekarstwem na zmiany klimatu „Gorzej niż choroba”.

Zmniejsz i usuń

Nauka wskazuje drogę do mechanizmów ochrony klimatu, które są bardziej skuteczne i tańsze niż biopaliwa. Tam są dwie ogólne strategie w celu ograniczenia emisji CO2 z paliw transportowych. Po pierwsze, możemy ograniczyć emisje poprzez poprawę wydajności pojazdów, ograniczenie przejechanych kilometrów lub zastąpienie paliw prawdziwie bezemisyjnych, takich jak elektryczność lub wodór.

Po drugie, możemy usunąć CO2 z atmosfery szybciej niż ekosystemy go teraz absorbują. Strategie dla „Rekarbonizacja biosfery” zawierać ponowne zalesianie i zalesianie, odbudowując węgiel glebowy i przywracając inne ekosystemy bogate w węgiel, takie jak mokradła i murawy.

Podejścia te pomogą chronić różnorodność biologiczną - kolejne globalne wyzwanie dla zrównoważonego rozwoju - zamiast zagrażać jej, podobnie jak produkcja biopaliw. Nasza analiza oferuje również inny wgląd: po usunięciu węgla z powietrza rzadko ma sens wydawanie energii i emisji w celu przetworzenia go na biopaliwa, aby spalić węgiel i ponownie uwolnić go do atmosfery.

O autorze

John DeCicco, profesor naukowy, University of Michigan

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.\

Powiązane książki:

Rynek wewnętrzny

Amazonka

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

śledź InnerSelf na

facebook iconikona twittericon youtubeikona instagramikona kuflaikona rss

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

NAJNOWSZE FILMY

Rozpoczęła się wielka migracja klimatyczna
Rozpoczęła się wielka migracja klimatyczna
by Super Użytkownik
Kryzys klimatyczny zmusza tysiące ludzi na całym świecie do ucieczki, ponieważ ich domy stają się coraz bardziej niezdatne do zamieszkania.
Ostatnia epoka lodowcowa mówi nam, dlaczego musimy dbać o zmianę temperatury o 2 ℃
Ostatnia epoka lodowcowa mówi nam, dlaczego musimy dbać o zmianę temperatury o 2 ℃
by Alan N Williams i in
W najnowszym raporcie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) stwierdzono, że bez znaczącego spadku…
Ziemia nadawała się do zamieszkania przez miliardy lat - dokładnie, jakie szczęście nam się poszczęściło?
Ziemia nadawała się do zamieszkania przez miliardy lat - dokładnie, jakie szczęście nam się poszczęściło?
by Toby'ego Tyrrella
Stworzenie Homo sapiens zajęło ewolucji 3-4 miliardy lat. Gdyby klimat zawiódł tylko raz w tym…
Jak tworzenie map pogody sprzed 12,000 XNUMX lat może pomóc przewidzieć przyszłe zmiany klimatu
Jak tworzenie map pogody sprzed 12,000 XNUMX lat może pomóc przewidzieć przyszłe zmiany klimatu
by Brice Rea , , , , , , , , , ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,
Koniec ostatniej epoki lodowcowej, około 12,000 XNUMX lat temu, charakteryzował się końcową fazą zimna zwaną młodszymi dryasami.…
Morze Kaspijskie spadnie w tym stuleciu o 9 metrów lub więcej
Morze Kaspijskie spadnie w tym stuleciu o 9 metrów lub więcej
by Frank Wesselingh i Matteo Lattuada
Wyobraź sobie, że jesteś na wybrzeżu i spoglądasz na morze. Przed tobą 100 metrów jałowego piasku, który wygląda jak…
Wenus była kiedyś bardziej podobna do Ziemi, ale zmiany klimatu sprawiły, że nie nadawała się do zamieszkania
Wenus była kiedyś bardziej podobna do Ziemi, ale zmiany klimatu sprawiły, że nie nadawała się do zamieszkania
by Richard Ernst
O zmianach klimatu możemy się wiele nauczyć od Wenus, naszej siostrzanej planety. Wenus ma obecnie temperaturę powierzchni…
Pięć niewiary klimatycznych: przyspieszony kurs dezinformacji klimatycznej
Pięć niewiary klimatycznych: szybki kurs dezinformacji klimatycznej
by John Cook
Ten film to przyspieszony kurs dezinformacji klimatycznej, podsumowujący kluczowe argumenty użyte do poddania w wątpliwość rzeczywistości…
Arktyka nie była tak ciepła od 3 milionów lat, co oznacza duże zmiany dla planety
Arktyka nie była tak ciepła od 3 milionów lat, co oznacza duże zmiany dla planety
by Julie Brigham-Grette i Steve Petsch
Każdego roku pokrywa lodu morskiego w Oceanie Arktycznym kurczy się do najniższego poziomu w połowie września. W tym roku mierzy zaledwie 1.44…

NAJNOWSZE ARTYKUŁY

zielona energia2 3
Cztery możliwości zielonego wodoru dla Środkowego Zachodu
by Chrześcijański Tae
Aby zapobiec kryzysowi klimatycznemu, Środkowy Zachód, podobnie jak reszta kraju, będzie musiał całkowicie zdekarbonizować swoją gospodarkę do…
ug83qrfw
Główna bariera w odpowiedzi na zapotrzebowanie musi się skończyć
by John Moore, Na Ziemi
Jeśli federalne organy regulacyjne postąpią właściwie, odbiorcy energii elektrycznej na Środkowym Zachodzie mogą wkrótce zacząć zarabiać, podczas gdy…
drzewa do sadzenia dla klimatu2
Posadź te drzewa, aby poprawić życie w mieście
by Mike Williams-Rice
Nowe badanie ustala, że ​​żywe dęby i amerykańskie jawory są mistrzami wśród 17 „superdrzew”, które pomogą uczynić miasta…
dno morza północnego
Dlaczego musimy zrozumieć geologię dna morskiego, aby wykorzystać wiatry?
by Natasha Barlow, profesor nadzwyczajny czwartorzędowej zmiany środowiska, Uniwersytet w Leeds
Dla każdego kraju obdarzonego łatwym dostępem do płytkiego i wietrznego Morza Północnego, morski wiatr będzie kluczem do spełnienia sieci…
3 lekcje pożarów dla miast leśnych, gdy Dixie Fire niszczy historyczne Greenville w Kalifornii
3 lekcje pożarów dla miast leśnych, gdy Dixie Fire niszczy historyczne Greenville w Kalifornii
by Bart Johnson, profesor architektury krajobrazu, University of Oregon
Pożar płonący w gorącym, suchym górskim lesie przetoczył się przez miasto Gold Rush w Greenville w Kalifornii, 4 sierpnia…
Chiny mogą osiągnąć cele energetyczne i klimatyczne, ograniczając energetykę węglową
Chiny mogą osiągnąć cele energetyczne i klimatyczne, ograniczając energetykę węglową
by Alvin Lin
Na kwietniowym Szczycie Klimatycznym przywódców Xi Jinping obiecał, że Chiny będą „ściśle kontrolować energetykę węglową…
Niebieska woda otoczona martwą białą trawą
Mapa śledzi 30 lat ekstremalnego topnienia śniegu w USA
by Mikayla Mace-Arizona
Nowa mapa ekstremalnych zjawisk topnienia śniegu w ciągu ostatnich 30 lat wyjaśnia procesy, które prowadzą do szybkiego topnienia.
Samolot zrzuca czerwony środek ogniochronny na pożar lasu, gdy strażacy zaparkowani wzdłuż drogi patrzą w pomarańczowe niebo
Model przewiduje 10-letni wybuch pożaru, a następnie stopniowy spadek
by Hannah Hickey-U. Waszyngton
Spojrzenie na długoterminową przyszłość pożarów przewiduje początkowy, mniej więcej dekadowy wybuch aktywności pożarów…

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

Nowe postawy - nowe możliwości

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.pl | Rynek wewnętrzny
Copyright © 1985 - Publikacje wewnętrzne 2021. Wszelkie prawa zastrzeżone.