Από το 1973 εμπάργκο πετρελαίου, η ενεργειακή πολιτική των ΗΠΑ επιδίωξε να αντικαταστήσει τα καύσιμα μεταφορών που βασίζονται στο πετρέλαιο με εναλλακτικές λύσεις. Μια σημαντική επιλογή είναι η χρήση βιοκαυσίμων, όπως η αιθανόλη αντί της βενζίνης και το βιοντίζελ αντί για το συνηθισμένο ντίζελ.

Η μεταφορά δημιουργεί το ένα τέταρτο των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στις ΗΠΑ, επομένως η αντιμετώπιση των επιπτώσεων αυτού του τομέα είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία του κλίματος.

Πολλοί επιστήμονες βλέπουν τα βιοκαύσιμα ως εγγενώς ουδέτερο ως προς τον άνθρακα: υποθέτουν ότι τα φυτά διοξειδίου του άνθρακα (CO2) απορροφούν από τον αέρα καθώς αναπτύσσονται αντισταθμίζουν πλήρως ή «εξουδετερώνουν» το CO2 που εκπέμπεται όταν καίγονται τα καύσιμα που παράγονται από τα φυτά. Πολλά χρόνια μοντελοποίησης υπολογιστή με βάση αυτή την υπόθεση, συμπεριλαμβανομένων έργο που υποστηρίζεται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η χρήση βιοκαυσίμων για την αντικατάσταση της βενζίνης μείωσε σημαντικά τις εκπομπές CO2 από τις μεταφορές.

Τα νέα μελέτη ρίχνει μια νέα ματιά σε αυτή την ερώτηση. Εξετάσαμε τα δεδομένα των καλλιεργειών για να αξιολογήσουμε εάν απορροφήθηκε αρκετό CO2 στις γεωργικές εκτάσεις για να εξισορροπηθεί το CO2 που εκπέμπεται όταν καίγονται βιοκαύσιμα. Αποδεικνύεται ότι μόλις ληφθούν υπόψη όλες οι εκπομπές που σχετίζονται με την καλλιέργεια πρώτων υλών και την παραγωγή βιοκαυσίμων, τα βιοκαύσιμα αυξάνουν πραγματικά τις εκπομπές CO2 αντί να τις μειώσουν.

Έκρηξη βιοκαυσίμων, κλιματική γκάφα

Οι ομοσπονδιακές και κρατικές πολιτικές επιδοτούν την αιθανόλη καλαμποκιού από τη δεκαετία του 1970, αλλά τα βιοκαύσιμα κέρδισαν υποστήριξη ως εργαλείο για την προώθηση της ενεργειακής ανεξαρτησίας και τη μείωση των εισαγωγών πετρελαίου μετά τις επιθέσεις της 11ης Σεπτεμβρίου 2001. Το 2005 το Κογκρέσο θέσπισε το Πρότυπο ανανεώσιμων καυσίμων, που απαιτούσε από τα διυλιστήρια καυσίμων να αναμειγνύουν 7.5 δισεκατομμύρια γαλόνια αιθανόλης σε βενζίνη μέχρι το 2012. (Για σύγκριση, εκείνη τη χρονιά οι Αμερικανοί χρησιμοποιούσαν 133 δισεκατομμύρια γαλόνια βενζίνης.)

Το 2007 το Κογκρέσο επέκτεινε δραματικά το πρόγραμμα RFS με την υποστήριξη ορισμένων μεγάλες περιβαλλοντικές ομάδες. Το νέο πρότυπο περισσότερο από τριπλασιαστεί ετήσια κατανάλωση ανανεώσιμων πηγών καυσίμων στις ΗΠΑ, η οποία αυξήθηκε από 4.1 δισεκατομμύρια γαλόνια το 2005 σε 15.4 δισεκατομμύρια γαλόνια το 2015.

Η μελέτη μας εξέτασε δεδομένα από το 2005-2013 κατά τη διάρκεια αυτής της απότομης αύξησης στη χρήση ανανεώσιμων καυσίμων. Αντί να υποθέσουμε ότι η παραγωγή και η χρήση βιοκαυσίμων ήταν ουδέτερη ως προς τον άνθρακα, συγκρίναμε ρητά την ποσότητα του CO2 που απορροφάται στις καλλιέργειες με την ποσότητα που εκπέμπεται κατά την παραγωγή και κατανάλωση βιοκαυσίμων.

Η υπάρχουσα ανάπτυξη των καλλιεργειών αφαιρεί ήδη μεγάλες ποσότητες CO2 από την ατμόσφαιρα. Το εμπειρικό ερώτημα είναι εάν η παραγωγή βιοκαυσίμων αυξάνει τον ρυθμό πρόσληψης CO2 αρκετά ώστε να αντισταθμίσει πλήρως τις παραγόμενες εκπομπές CO2 όταν το καλαμπόκι ζυμώνεται σε αιθανόλη και όταν καίγονται βιοκαύσιμα.

Οι περισσότερες από τις καλλιέργειες που χρησιμοποιήθηκαν για βιοκαύσιμα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου είχαν ήδη καλλιεργηθεί. η κύρια αλλαγή ήταν ότι οι αγρότες πούλησαν περισσότερο από τη σοδειά τους σε παραγωγούς βιοκαυσίμων και λιγότερα για τρόφιμα και ζωοτροφές. Μερικοί αγρότες επέκτειναν την παραγωγή καλαμποκιού και σόγιας ή ενεργοποιημένη σε αυτά τα εμπορεύματα από λιγότερο κερδοφόρες καλλιέργειες.

Αλλά όσο οι συνθήκες καλλιέργειας παραμένουν σταθερές, τα φυτά καλαμποκιού αφαιρούν το CO2 από την ατμόσφαιρα με τον ίδιο ρυθμό, ανεξάρτητα από τον τρόπο χρήσης του καλαμποκιού. Επομένως, για να αξιολογηθούν σωστά τα βιοκαύσιμα, πρέπει να αξιολογηθεί η πρόσληψη CO2 σε όλες τις καλλιέργειες. Εξάλλου, η ανάπτυξη των καλλιεργειών είναι το «σφουγγάρι» του CO2 που αφαιρεί τον άνθρακα από την ατμόσφαιρα.

Όταν πραγματοποιήσαμε μια τέτοια αξιολόγηση, διαπιστώσαμε ότι από το 2005 έως το 2013, η σωρευτική πρόσληψη άνθρακα στις γεωργικές εκτάσεις των ΗΠΑ αυξήθηκε κατά 49 τεραγραμμάρια (ένα τεραγραμμάριο είναι ένα εκατομμύριο μετρικοί τόνοι). Οι φυτεμένες εκτάσεις των περισσότερων άλλων καλλιεργειών μειώθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, επομένως αυτή η αυξημένη πρόσληψη CO2 μπορεί να αποδοθεί σε μεγάλο βαθμό σε καλλιέργειες που καλλιεργούνται για βιοκαύσιμα.

Κατά την ίδια περίοδο, ωστόσο, οι εκπομπές CO2 από τη ζύμωση και την καύση βιοκαυσίμων αυξήθηκαν κατά 132 τεραγραμμάρια. Επομένως, η μεγαλύτερη πρόσληψη άνθρακα που σχετίζεται με την ανάπτυξη των καλλιεργειών αντιστάθμισε μόνο το 37 τοις εκατό των εκπομπών CO2 που σχετίζονται με τα βιοκαύσιμα από το 2005 έως το 2013. Με άλλα λόγια, τα βιοκαύσιμα απέχουν πολύ από το να είναι εγγενώς ουδέτερα ως προς τον άνθρακα.

Ροές άνθρακα και «κλιματική μπανιέρα»

Αυτό το αποτέλεσμα έρχεται σε αντίθεση με τις περισσότερες καθιερωμένες εργασίες για τα βιοκαύσιμα. Για να καταλάβετε γιατί, είναι χρήσιμο να σκεφτείτε την ατμόσφαιρα ως α μπανιέρα που είναι γεμάτο με CO2 αντί για νερό.

Πολλές δραστηριότητες στη Γη προσθέτουν CO2 στην ατμόσφαιρα, όπως το νερό που ρέει από μια βρύση στην μπανιέρα. Η μεγαλύτερη πηγή είναι η αναπνοή: Ο άνθρακας είναι το καύσιμο της ζωής και όλα τα έμβια όντα «καίνε υδατάνθρακες» για να τροφοδοτήσουν τους μεταβολισμούς τους. Η καύση αιθανόλης, βενζίνης ή οποιουδήποτε άλλου καυσίμου με βάση τον άνθρακα ανοίγει περαιτέρω τη «βρύση» του CO2 και προσθέτει άνθρακα στην ατμόσφαιρα πιο γρήγορα από τις φυσικές μεταβολικές διεργασίες.

Άλλες δραστηριότητες απομακρύνουν το CO2 από την ατμόσφαιρα, όπως το νερό που ρέει από μια μπανιέρα. Πριν από τη βιομηχανική εποχή, η ανάπτυξη των φυτών απορρόφησε περισσότερο από αρκετό CO2 για να αντισταθμίσει το CO2 που αναπνέουν τα φυτά και τα ζώα στην ατμόσφαιρα.

Σήμερα, ωστόσο, σε μεγάλο βαθμό μέσω της χρήσης ορυκτών καυσίμων, προσθέτουμε CO2 στην ατμόσφαιρα πολύ πιο γρήγορα από ό,τι το αφαιρεί η φύση. Ως αποτέλεσμα, η «στάθμη νερού» του CO2 αυξάνεται γρήγορα στην κλιματική μπανιέρα.

Όταν τα βιοκαύσιμα καίγονται, εκπέμπουν περίπου την ίδια ποσότητα CO2 ανά μονάδα ενέργειας με τα καύσιμα πετρελαίου. Επομένως, η χρήση βιοκαυσίμων αντί για ορυκτά καύσιμα δεν αλλάζει το πόσο γρήγορα ρέει το CO2 στην κλιματική μπανιέρα. Για να μειωθεί η συσσώρευση ατμοσφαιρικών επιπέδων CO2, η παραγωγή βιοκαυσίμων πρέπει να ανοίξει την αποστράγγιση του CO2 – δηλαδή, να επιταχύνει τον καθαρό ρυθμό με τον οποίο απομακρύνεται ο άνθρακας από την ατμόσφαιρα.

Η καλλιέργεια περισσότερου καλαμποκιού και σόγιας έχει ανοίξει λίγο περισσότερο την απορροή του CO2, κυρίως εκτοπίζοντας άλλες καλλιέργειες. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το καλαμπόκι, του οποίου οι υψηλές αποδόσεις απομακρύνουν τον άνθρακα από την ατμόσφαιρα με ρυθμό δύο τόνων ανά στρέμμα, ταχύτερα από τις περισσότερες άλλες καλλιέργειες.

Ωστόσο, η επέκταση της παραγωγής καλαμποκιού και σόγιας για βιοκαύσιμα αύξησε την πρόσληψη CO2 μόνο τόσο ώστε να αντισταθμίσει το 37 τοις εκατό του CO2 που συνδέεται άμεσα με τη χρήση βιοκαυσίμων. Επιπλέον, δεν ήταν αρκετά για να αντισταθμιστούν άλλες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά την παραγωγή βιοκαυσίμων από πηγές, όπως η χρήση λιπασμάτων, οι αγροτικές εργασίες και η διύλιση καυσίμων. Επιπλέον, όταν οι αγρότες μετατρέπουν λιβάδια, υγροτόπους και άλλους οικοτόπους που αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες άνθρακα σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις, συμβαίνουν πολύ μεγάλες απελευθερώσεις CO2.

Λανθασμένο μόντελινγκ

Η νέα μας μελέτη έχει προκάλεσε διαμάχη γιατί έρχεται σε αντίθεση με πολλές προηγούμενες αναλύσεις. Αυτές οι μελέτες χρησιμοποίησαν μια προσέγγιση που ονομάζεται ανάλυση κύκλου ζωής, ή LCA, στην οποία οι αναλυτές αθροίζουν όλες τις εκπομπές GHG που σχετίζονται με την παραγωγή και τη χρήση ενός προϊόντος. Το αποτέλεσμα καλείται ευρέως το προϊόν "αποτύπωμα άνθρακα. "

Οι μελέτες LCA που χρησιμοποιήθηκαν για να δικαιολογήσουν και να διαχειριστούν πολιτικές ανανεώσιμων πηγών καυσίμων αξιολογούν μόνο τις εκπομπές - δηλαδή το CO2 που ρέει στον αέρα - και απέτυχαν να αξιολογήσουν εάν η παραγωγή βιοκαυσίμων αύξησε τον ρυθμό με τον οποίο οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις αφαιρούσαν το CO2 από την ατμόσφαιρα. Αντίθετα, η LCA απλώς υποθέτει ότι επειδή οι ενεργειακές καλλιέργειες όπως το καλαμπόκι και η σόγια μπορούν να αναπτυχθούν εκ νέου από το ένα έτος στο άλλο, αφαιρούν αυτόματα τόσο πολύ άνθρακα από την ατμόσφαιρα όσο απελευθερώνουν κατά την καύση βιοκαυσίμων. Αυτή η σημαντική υπόθεση είναι κωδικοποιημένη σε μοντέλα υπολογιστών LCA.

Δυστυχώς, το LCA είναι η βάση για το RFS καθώς και για την Καλιφόρνια Πρότυπο καυσίμου χαμηλών εκπομπών άνθρακα, βασικό στοιχείο του φιλόδοξου σχεδίου δράσης αυτού του κράτους για το κλίμα. Χρησιμοποιείται επίσης από άλλους φορείς, ερευνητικά ιδρύματα και επιχειρήσεις που ενδιαφέρονται για τα καύσιμα μεταφορών.

Κάποτε αποδέχτηκα την άποψη ότι τα βιοκαύσιμα είναι εγγενώς ουδέτερα σε άνθρακα. Πριν από είκοσι χρόνια ήμουν ο κύριος συγγραφέας του το πρώτο χαρτί προτείνοντας τη χρήση ΑΚΖ για την πολιτική καυσίμων. Πολλές τέτοιες μελέτες έγιναν και α ευρέως αναφερόμενη μετα-ανάλυση που δημοσιεύθηκε στο Science το 2006 διαπίστωσε ότι η χρήση αιθανόλης καλαμποκιού μείωσε σημαντικά τις εκπομπές GHG σε σύγκριση με τη βενζίνη πετρελαίου.

Ωστόσο, άλλοι μελετητές εξέφρασαν ανησυχίες σχετικά με το πώς η φύτευση τεράστιων εκτάσεων με ενεργειακές καλλιέργειες θα μπορούσε να αλλάξει τη χρήση της γης. Στις αρχές του 2008, η Science δημοσίευσε δύο αξιοσημείωτα άρθρα. Ένας περιέγραψε πώς καλλιεργούνται βιοκαύσιμα άμεσα εκτοπισμένα ενδιαιτήματα πλούσια σε άνθρακα, όπως λιβάδια. Το άλλο έδειξε ότι οι καλλιέργειες για βιοκαύσιμα προκάλεσαν βλάβες έμμεσες επιπτώσεις, όπως η αποψίλωση των δασών, καθώς οι αγρότες ανταγωνίζονταν για παραγωγική γη.

Οι οπαδοί της LCA έκαναν τα μοντέλα τους πιο περίπλοκα για να λάβουν υπόψη αυτές τις συνέπειες της παραγωγής καυσίμου. Αλλά οι προκύπτουσες αβεβαιότητες έγιναν τόσο μεγάλες που κατέστη αδύνατο να προσδιοριστεί εάν τα βιοκαύσιμα βοηθούσαν ή όχι το κλίμα. Το 2011 Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας έκθεση για το RFS κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα βιοκαύσιμα με βάση τις καλλιέργειες όπως η αιθανόλη καλαμποκιού «δεν έχει αποδειχτεί με βεβαιότητα ότι μειώνουν τις εκπομπές GHG και μπορεί στην πραγματικότητα να τις αυξήσουν».

Αυτές οι αβεβαιότητες με ώθησαν να αρχίσω να αποδομώ το LCA. Το 2013, δημοσίευσα μια εργασία στο Climatic Change που δείχνει ότι οι συνθήκες υπό τις οποίες η παραγωγή βιοκαυσίμων θα μπορούσε να αντισταθμίσει το CO2 ήταν πολύ πιο περιορισμένες από ό,τι συνήθως υποτίθεται. Σε μία μεταγενέστερο αναθεωρητικό έγγραφο Αναλύω τα λάθη που έγιναν κατά τη χρήση της LCA για την αξιολόγηση των βιοκαυσίμων. Αυτές οι μελέτες άνοιξαν το δρόμο για το νέο μας εύρημα ότι στις Ηνωμένες Πολιτείες, μέχρι σήμερα, τα ανανεώσιμα καύσιμα είναι στην πραγματικότητα πιο επιβλαβή για το κλίμα από τη βενζίνη.

Είναι ακόμη επείγον να μετριαστεί το CO2 από το πετρέλαιο, το οποίο είναι η μεγαλύτερη πηγή ανθρωπογενών εκπομπών CO2 στις Ηνωμένες Πολιτείες και δεύτερη μεγαλύτερη παγκοσμίως μετά τον άνθρακα. Αλλά η ανάλυσή μας επιβεβαιώνει ότι, ως θεραπεία για την κλιματική αλλαγή, τα βιοκαύσιμα είναι «Χειρότερο από την ασθένεια».

Μειώστε και αφαιρέστε

Η επιστήμη δείχνει τον δρόμο για μηχανισμούς προστασίας του κλίματος που είναι πιο αποτελεσματικοί και λιγότερο δαπανηροί από τα βιοκαύσιμα. Υπάρχουν δύο ευρείες στρατηγικές για τον μετριασμό των εκπομπών CO2 από τα καύσιμα των μεταφορών. Πρώτον, μπορούμε να μειώσουμε τις εκπομπές βελτιώνοντας την απόδοση του οχήματος, περιορίζοντας τα διανυόμενα μίλια ή αντικαθιστώντας πραγματικά καύσιμα χωρίς άνθρακα, όπως ηλεκτρική ενέργεια ή υδρογόνο.

Δεύτερον, μπορούμε να αφαιρέσουμε το CO2 από την ατμόσφαιρα πιο γρήγορα από ό,τι τα οικοσυστήματα το απορροφούν τώρα. Στρατηγικές για «Επανανθρακοποίηση της βιόσφαιρας» περιλαμβάνουν αναδάσωση και αναδάσωση, την ανοικοδόμηση του άνθρακα του εδάφους και την αποκατάσταση άλλων πλούσιων σε άνθρακα οικοσυστημάτων, όπως οι υγρότοποι και τα λιβάδια.

Αυτές οι προσεγγίσεις θα βοηθήσουν στην προστασία της βιοποικιλότητας –μια άλλη παγκόσμια πρόκληση βιωσιμότητας– αντί να την απειλούν όπως κάνει η παραγωγή βιοκαυσίμων. Η ανάλυσή μας προσφέρει επίσης μια άλλη εικόνα: Μόλις αφαιρεθεί ο άνθρακας από τον αέρα, σπάνια έχει νόημα να ξοδεύουμε ενέργεια και εκπομπές για να τον επεξεργαστούμε σε βιοκαύσιμα μόνο για να κάψουμε τον άνθρακα και να τον απελευθερώσουμε ξανά στην ατμόσφαιρα.

Σχετικά με το Συγγραφέας

John DeCicco, Ερευνητικός Καθηγητής, Πανεπιστήμιο του Michigan

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.\

Σχετικές Βιβλία:

at InnerSelf Market και Amazon