Mula pa nang 1973 pagbawi ng langis, Ang patakaran ng enerhiya ng US ay hinahangad na palitan ang mga gasolina na nakabatay sa petrolyo na may mga alternatibo. Ang isang kilalang opsyon ay ang paggamit ng mga biofuels, tulad ng ethanol sa halip ng ordinaryong diesel sa gasolina at biodiesel.

Gumagawa ng transportasyon isang-kapat ng US greenhouse gas emissions, kaya ang pagtugon sa epekto ng sektor na ito ay napakahalaga para sa proteksyon sa klima.

Maraming siyentipiko ang naniniwala sa biofuels likas na carbon-neutral: ipinapalagay nila na ang mga halaman sa carbon dioxide (CO2) ay sumisipsip mula sa himpapaw habang lumalaki silang ganap na offset, o "neutralizes," ang CO2 ay nagpapalabas kapag ang mga fuels na ginawa mula sa mga halaman ay sinusunog. Maraming taon ng pagmomolde ng computer batay sa palagay na ito, kabilang trabaho na sinusuportahan ng US Department of Energy, Napagpasyahan na ang paggamit ng biofuels upang palitan ang gasolina ay makabuluhang nagbawas ng CO2 emissions mula sa transportasyon.

Ang aming bagong pag-aaral tumatagal ng isang sariwang pagtingin sa tanong na ito. Sinusuri namin ang data ng pag-crop upang suriin kung sapat na ang CO2 sa bukid upang balansehin ang CO2 na ibinubuga kapag sinunog ang mga biofuels. Ito ay lumiliko out na sa sandaling ang lahat ng mga emissions na nauugnay sa lumalaking mga crops feedstock at pagmamanupaktura biofuel ay factored sa, biofuels talagang taasan CO2 emissions sa halip na mabawasan ang mga ito.

Biofuel boom, climate blunder

Ang mga patakaran ng pederal at estado ay may subsidized corn ethanol mula noong 1970s, ngunit ang biofuels ay nakakuha ng suporta bilang isang kasangkapan para sa pagtataguyod ng independensya ng enerhiya at pagbawas ng mga import ng langis matapos ang pag-atake ng Setyembre 11, 2001. Sa 2005 Congress ay pinagtibay ang Renewable Fuel Standard, na nangangailangan ng mga refiner ng gasolina sa timpla ng 7.5 bilyong gallons ng ethanol sa gasolina sa pamamagitan ng 2012. (Para sa paghahambing, sa taong Amerikano na ginamit 133 bilyong gallons ng gasolina.)

Sa 2007 Congress palawakin ang programa ng RFS na may suporta mula sa ilan pangunahing mga grupo ng kapaligiran. Ang bagong pamantayan higit sa tatlong beses taunang renewable fuel consumption ng US, na tumaas mula sa 4.1 bilyong gallons sa 2005 hanggang 15.4 bilyong gallons sa 2015.

Ang aming pag-aaral Sinusuri ang data mula sa 2005-2013 sa panahong ito na matataas na pagtaas sa paggamit ng renewable fuel. Sa halip na ipagpalagay na ang paggawa at paggamit ng mga biofuels ay neutral na carbon, malinaw na inihambing namin ang halaga ng CO2 na hinihigop sa cropland sa dami na pinalabas sa panahon ng produksyon at pagkonsumo ng biofuel.

Ang umiiral na paglago ng crop ay tumatagal ng malaking halaga ng CO2 sa labas ng kapaligiran. Ang pangangatwirang tanong ay kung ang produksyon ng biofuel ay nagpapataas ng rate ng sapat na CO2 na sapat upang mai-offset ang CO2 emissions na ginawa kapag ang mais ay fermented sa ethanol at kapag ang mga biofuels ay sinunog.

Karamihan sa mga pananim na pumasok sa biofuels sa panahong ito ay nilinang; ang pangunahing pagbabago ay ang mga magsasaka na nagbebenta ng higit pa sa kanilang ani sa mga gumagawa ng biofuel at mas mababa para sa pagkain at hayop. Ang ilang mga magsasaka ay nagpalawak ng produksyon ng mais at toyo o lumipat sa mga kalakal na ito mula sa di-gaanong kapaki-pakinabang na pananim.

Ngunit hangga't ang lumalaking kondisyon ay mananatiling pare-pareho, ang mga halaman ng mais ay kumukuha ng CO2 sa labas ng kapaligiran sa parehong rate anuman ang paggamit ng mais. Samakatuwid, upang maayos na suriin ang mga biofuels, kailangang suriin ng CO2 ang lahat ng cropland. Pagkatapos ng lahat, ang paglago ng crop ay ang CO2 "sponge" na tumatagal ng carbon mula sa kapaligiran.

Nang gumanap kami ng ganitong pagsusuri, nalaman namin na mula sa 2005 sa pamamagitan ng 2013, ang kumulatibong carbon uptake sa US farmland ay nadagdagan ng 49 teragrams (isang teragram ay isang milyong metrikong tonelada). Ang mga nakatanim na lugar ng karamihan sa iba pang mga pananim sa patlang ay tinanggihan sa panahon na ito, kaya ang tumaas na CO2 na ito ay maaaring higit na maiugnay sa mga pananim na lumago para sa mga biofuels.

Gayunman, sa parehong panahon, ang CO2 emissions mula sa fermenting at burning biofuels ay nadagdagan ng 132 teragrams. Samakatuwid, ang mas mataas na carbon uptake na nauugnay sa paglago ng crop paglago ay lamang 37 porsyento ng biofuel na may kaugnayan CO2 emissions mula sa 2005 sa pamamagitan ng 2013. Sa ibang salita, ang biofuels ay malayo mula sa likas na carbon-neutral.

Ang daloy ng karbon at ang 'klima ng bathtub'

Ang resulta na ito ay sumasalungat sa pinaka-itinatag na trabaho sa biofuels. Upang maunawaan kung bakit, nakakatulong na isipin ang kapaligiran bilang isang banyera na puno ng CO2 sa halip na tubig.

Maraming mga gawain sa Earth idagdag ang CO2 sa kapaligiran, tulad ng tubig na umaagos mula sa isang gripo papunta sa batya. Ang pinakamalaking mapagkukunan ay respirasyon: Ang carbon ay ang gasolina ng buhay, at ang lahat ng mga nabubuhay na bagay ay "mag-burn ng mga carbs" upang mapatakbo ang kanilang metabolismo. Ang pagsunog ng ethanol, gasolina o anumang iba pang fuel-based na gasolina ay nagbukas ng karagdagang "faucet" ng CO2 at nagdadagdag ng carbon sa kapaligiran na mas mabilis kaysa sa mga natural na metabolic process.

Ang iba pang mga aktibidad ay mag-alis ng CO2 mula sa kapaligiran, tulad ng tubig na umaagos sa isang tub. Bago ang pang-industriya na panahon, ang pag-unlad ng halaman ay nakakuha ng higit pa sa sapat na CO2 upang mabawi ang CO2 na ang mga halaman at hayop na nauukol sa kapaligiran.

Gayunpaman, sa ngayon, higit sa lahat sa pamamagitan ng paggamit ng fossil fuel, idinadagdag namin ang CO2 sa kapaligiran na mas mabilis kaysa sa kalikasan na inaalis ito. Bilang resulta, ang "antas ng tubig" ng CO2 ay mabilis na tumataas sa klima ng bathtub.

Kapag ang mga biofuels ay sinusunog, lumalabas ang halos pareho ng halaga ng CO2 sa bawat yunit ng enerhiya bilang mga petrolyo. Samakatuwid, ang paggamit ng mga biofuels sa halip ng fossil fuels ay hindi nagbabago kung gaano kabilis ang CO2 na dumadaloy sa klima ng bathtub. Upang mabawasan ang buildup ng mga antas ng atmospera ng CO2, dapat buksan ng biofuel production ang CO2 drain - samakatuwid, dapat itong mapabilis ang net rate kung saan ang carbon ay tinanggal mula sa kapaligiran.

Lumalagong higit na mais at soybeans ang nagbukas ng CO2 na pagtaas ng "alisan ng tubig" ng kaunti pa, kadalasan sa pamamagitan ng pag-aalis ng iba pang pananim. Totoo iyon para sa mais, na ang mataas na ani ay nag-aalis ng carbon mula sa kapaligiran sa isang antas na dalawang tonelada bawat acre, mas mabilis kaysa sa karamihan ng iba pang mga pananim.

Gayunpaman, ang pagpapalawak ng produksyon ng mais at soybeans para sa mga biofuels ay nadagdagan ang CO2 na pagtaas ng sapat na sapat upang mabawi ang 37 na porsiyento ng CO2 na direktang nakatali sa paggamit ng biofuel. Bukod pa rito, malayo ito sa sapat na pagbawi ng iba pang mga GHG emissions sa panahon ng produksyon ng biofuel mula sa mga mapagkukunan kabilang ang paggamit ng pataba, mga operasyon ng sakahan at paglilinaw ng gasolina. Bukod pa rito, kapag ang mga magsasaka ay nag-convert ng grasslands, wetlands at iba pang tirahan na nagtatago ng maraming dami ng carbon sa cropland, napakalaking paglalabas ng CO2.

Maling pagmomolde

Ang aming bagong pag-aaral ay may pinalakas ang kontrobersya dahil ito ay sumasalungat sa maraming naunang pinag-aaralan. Ang mga pag-aaral na ito ay gumamit ng tinatawag na diskarte pagtatasa ng lifecycle, o LCA, kung saan ang mga analyst ay nagdaragdag ng lahat ng mga GHG emissions na nauugnay sa paggawa at paggamit ng isang produkto. Ang resulta ay popular na tinatawag na "carbon footprint. "

Ang pag-aaral ng LCA na ginamit upang bigyang-katwiran at pangasiwaan ang mga nababagong patakaran ng gasolina ay sinusuri lamang ang mga emisyon - iyon ay, ang CO2 na dumadaloy sa hangin - at nabigo upang masuri kung nadagdagan ang produksyon ng biofuel kung saan inalis ng mga cropland ang CO2 mula sa kapaligiran. Sa halip, ipinagpapalagay lamang ng LCA na dahil ang mga pananim na enerhiya tulad ng mais at soybeans ay maaaring mabago mula sa isang taon hanggang sa susunod, awtomatiko silang mag-aalis ng mas maraming carbon mula sa atmospera habang naglalabas sila sa panahon ng pagsunog ng biofuel. Ang makabuluhang palagay ay hard-code sa mga modelo ng LCA computer.

Sa kasamaang palad, ang LCA ay ang batayan para sa RFS pati na rin sa California Mababang-Carbon Fuel Standard, isang mahalagang elemento ng ambisyosong plano ng pagkilos ng klima ng estado. Ginagamit din ito ng iba pang mga ahensya, mga institusyong pananaliksik at mga negosyo na may interes sa mga fuels sa transportasyon.

Isang beses ko tinanggap ang view na biofuels ay inherently carbon-neutral. Dalawampung taon na ang nakalilipas na ako ang nangunguna sa may-akda ng ang unang papel pagpapanukala ng paggamit ng LCA para sa patakaran ng gasolina. Maraming mga naturang pag-aaral ay tapos na, at a malawak na binanggit meta-analysis na inilathala sa Science sa 2006 natagpuan na ang paggamit ng mais ethanol ay makabuluhang nagbawas ng GHG emissions kumpara sa gasolina gasolina.

Gayunpaman, ang iba pang mga iskolar ay nagtaguyod ng mga alalahanin kung paano makapagpapalit ng malawak na lugar na may mga pananim na enerhiya ang paggamit ng lupa Sa unang bahagi ng 2008 Science inilathala ang dalawang kilalang mga artikulo. Isa na inilarawan kung paano biofuel crops direktang nawalan ng carbon-rich habitats, tulad ng grasslands. Ang iba ay nagpakita na ang lumalaking pananim para sa biofuel ay nag-trigger ng nakakapinsala hindi direktang epekto, tulad ng deforestation, habang ang mga magsasaka ay nakipagkompetensya para sa produktibong lupain.

Ginawa ng mga tagasunod ng LCA na mas kumplikadong mga modelo ang kanilang mga modelo para sa mga kahihinatnan ng produksyon ng gasolina. Ngunit ang mga nagresultang kawalan ng katiyakan ay lumago nang malaki na naging imposible upang matukoy kung ang biofuels ay tumutulong sa klima. Sa 2011 isang National Research Council ulat sa RFS Napagpasyahan na ang biofuels na batay sa crop tulad ng corn ethanol "ay hindi pa malinaw na ipinakita upang mabawasan ang GHG emissions at maaaring aktwal na dagdagan ang mga ito."

Ang mga uncertainties na ito ay tumulak sa akin upang simulan ang pag-deconstructing LCA. Sa 2013, nai-publish ko ang isang papel sa Climatic Change na nagpapakita na ang mga kondisyon kung saan ang produksyon ng biofuel ay maaaring mabawi ng CO2 ay mas limitado kaysa sa karaniwang ipinapalagay. Sa isang kasunod na pagsusuri papel Detalyado ko ang mga pagkakamali na ginawa kapag gumagamit ng LCA upang suriin ang mga biofuels. Ang mga pag-aaral na ito ay nagbigay daan para sa aming bagong paghahanap na sa Estados Unidos, hanggang ngayon, ang mga nababagong fuel talaga ay mas mapanganib sa klima kaysa sa gasolina.

Mahalaga pa rin na pagaanin ang CO2 mula sa langis, na siyang pinakamalaking pinagkukunan ng anthropogenic CO2 emissions sa Estados Unidos at ang pangalawang pinakamalaking sa buong mundo pagkatapos ng karbon. Ngunit ang aming pag-aaral ay nagpapatunay na, bilang isang gamutin para sa pagbabago ng klima, ang mga biofuels ay "Mas masahol pa kaysa sa sakit."

Bawasan at alisin

Itinuturo ng agham ang paraan sa mga mekanismo ng proteksyon sa klima na mas epektibo at mas mababa kaysa sa biofuels. Mayroong dalawang malawak na estratehiya para sa pagbabawas ng CO2 emissions mula sa mga fuels sa transportasyon. Una, maaari naming mabawasan ang mga emissions sa pamamagitan ng pagpapabuti ng kahusayan ng sasakyan, nililimitahan ang mga kilometro ng manlalakbay o substituting tunay na carbon-free na mga gatong tulad ng kuryente o hydrogen.

Pangalawa, maaari nating alisin ang CO2 mula sa kapaligiran nang mas mabilis kaysa sa mga ecosystem na sumisipsip nito ngayon. Mga estratehiya para sa "Recarbonizing ang biosphere" isama reforestation at reforestation, muling pagtatayo ng carbon ng lupa at pagpapanumbalik ng iba pang mga ekosistema na mayaman sa carbon tulad ng wetlands at grasslands.

Ang mga pamamaraang ito ay makakatulong upang maprotektahan ang biodiversity - isa pang pandaigdigang hamon ng pagpapanatili - sa halip na pagbabanta ito bilang produksyon ng biofuel. Ang aming pag-aaral ay nag-aalok din ng isa pang pananaw: Sa sandaling ang carbon ay tinanggal mula sa himpapawid, bihirang makatuwiran na gumasta ng enerhiya at emisyon upang iproseso ito sa mga biofuels upang sunugin ang carbon at muling ibalik ito sa kapaligiran.

Tungkol sa Ang May-akda

John DeCicco, Propesor ng Pananaliksik, University of Michigan

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.\

Mga Kaugnay na Libro:

at InnerSelf Market at Amazon