Varför biobränslen visar sig vara en klimatblundring

Varför biobränslen visar sig vara en klimatblundring

Ända sedan 1973 oljeembargo, USA: s energipolitik har försökt att ersätta oljebaserade transportbränslen med alternativ. Ett viktigt alternativ är att använda biobränslen, såsom etanol i stället för bensin och biodiesel istället för vanlig diesel.

Transport genererar en fjärdedel av de amerikanska växthusgasutsläppen, så att ta itu med denna sektors påverkan är avgörande för klimatskydd.

Många forskare ser biobränslen som naturligtvis kolneutral: De antar att koldioxid (CO2) växter absorberar från luften, eftersom de växer helt förskjutna, eller "neutraliserar", CO2-utsläppet när bränslen från växter brinner. Många års datormodellering baserad på detta antagande, inklusive arbete som stöds av US Department of Energy, drog slutsatsen att användningen av biobränslen för att ersätta bensin minskade avsevärt CO2-utsläpp från transporter.

Vårt ny studie tar en ny titt på denna fråga. Vi granskade grödodata för att utvärdera om tillräckligt med CO2 absorberades på jordbruksmark för att balansera CO2 som emitteras när biobränslen brinner. Det visar sig att när alla utsläpp i samband med växande råvaror och biobränsleproduktion är inblandade, ökar biobränslen faktiskt CO2-utsläpp snarare än att minska dem.

Biobränslebom, klimatblundring

Förbunds- och statspolitiken har subventionerat majsetanol sedan 1970, men biobränslen har fått stöd som ett verktyg för att främja energioberoende och minska importen efter september 11, 2001-attacker. I 2005 kongressen antog Renewable Fuel Standard, vilket krävde bränsleförädlare att blanda 7.5 miljarder liter etanol till bensin av 2012. (För jämförelse användes det amerikanska året 133 miljarder liter bensin.)

I 2007 Congress utvidgade RFS-programmet dramatiskt med stöd från vissa större miljögrupper. Den nya standarden mer än tredubblats årlig förnybar bränsleförbrukning i Förenta staterna, som steg från 4.1 miljarder gallon i 2005 till 15.4 miljarder gallon i 2015.

Vår studie granskade data från 2005-2013 under denna kraftiga ökning av förnybar bränsleanvändning. I stället för att anta att tillverkning och användning av biobränslen var kolneutral, jämförde vi uttryckligen mängden CO2 absorberad på grödland till den mängd som emitterades under produktion och konsumtion av biodrivmedel.

Befintlig växttillväxt tar redan stora mängder CO2 ur atmosfären. Den empiriska frågan är huruvida biobränsleproduktionen ökar CO2-upptaget tillräckligt för att fullt ut kompensera CO2-utsläpp som produceras när majs fermenteras till etanol och när biobränslen brinner.

De flesta av de grödor som gick in i biobränslen under denna period odlades redan; Den största förändringen var att bönderna sålde mer av sin skörd till biobränsleproducenter och mindre för mat och djurfoder. Vissa bönder expanderade majs- och sojabönsproduktion eller bytte till dessa varor från mindre lönsamma grödor.

Men så länge odlingsförhållandena är konstanta, tar majsplantor CO2 ut ur atmosfären i samma takt oavsett hur majsen används. För att korrekt utvärdera biobränslen måste man därför utvärdera CO2-upptaget på alla odlingsmarker. Växthöjningen är trots allt CO2 "svamp" som tar kol ut ur atmosfären.

När vi utförde en sådan utvärdering fann vi att från 2005 till 2013 ökade kumulativ kolupptagning på USAs jordbruksmark med 49-teragram (ett teragram är en miljon ton). Planterade områden av de flesta andra fältgrödor minskade under denna period, så denna ökade CO2 upptagning kan till stor del hänföras till grödor odlade för biobränslen.

Under samma period ökade CO2-utsläppen från jäsning och bränslen av biobränslen med 132-teragram. Därför kompenserar den högre kolupptagningen i samband med växttillväxt endast 37-procent av biobränslerelaterade CO2-utsläpp från 2005 till 2013. Med andra ord är biobränslen långt ifrån koldenneutrala.

Kolflöden och "klimatbadkaret"

Detta resultat strider mot det mest etablerade arbetet med biobränslen. För att förstå varför är det bra att tänka på atmosfären som en badkar som är fylld med CO2 istället för vatten.

Många aktiviteter på jorden tillför CO2 till atmosfären, som vatten strömmar från en kran i karet. Den största källan är andning: Kol är livets bränsle och alla levande saker "bränna kolhydrater" för att driva deras metabolism. Brinnande etanol, bensin eller annat kolbaserat bränsle öppnar CO2 "kranen" ytterligare och lägger kol till atmosfären snabbare än naturliga metaboliska processer.

Andra aktiviteter tar bort CO2 från atmosfären, som vatten strömmar ut ur ett badkar. Inom industrigruppen absorberade växttillväxten mer än tillräckligt CO2 för att kompensera CO2 att växter och djur inverkade i atmosfären.

Idag, emellertid, till stor del genom användning av fossila bränslen, lägger vi CO2 till atmosfären mycket snabbare än naturen tar bort det. Som ett resultat stiger CO2 "vattennivån" snabbt i klimatbadret.

När biobränslen bränns utger de ungefär samma mängd CO2 per energienhet som petroleumbränsle. Därför ändrar inte användningen av biobränslen istället för fossila bränslen hur snabbt CO2 strömmar in i klimatbadkaret. För att minska uppbyggnaden av atmosfäriska CO2-nivåer måste biobränsleproduktionen öppna CO2-avloppet - det vill säga det måste påskynda nettofrekvensen vid vilken kolet avlägsnas från atmosfären.

Att växa mer majs och sojabönor har öppnat CO2-upptaget "dränera" lite mer, mestadels genom att förskjuta andra grödor. Det gäller särskilt för majs, vars höga utbyte tar bort kol från atmosfären med en hastighet på två ton per acre, snabbare än de flesta andra grödor.

Ändå ökade produktionen av majs och sojabönor för biobränslen ökat CO2-upptag bara tillräckligt för att kompensera 37-procenten av CO2 direkt kopplad till biobränsleanvändning. Dessutom var det långt ifrån tillräckligt för att kompensera andra växthusgasutsläpp vid produktion av biobränslen från källor, inklusive gödselanvändning, jordbruksverksamhet och bränsleförädling. Dessutom, när jordbrukare konverterar gräsmarker, våtmarker och andra livsmiljöer som lagrar stora mängder kol i odlingsmark, uppstår mycket stora CO2-utsläpp.

Felaktig modellering

Vår nya studie har utlöst kontroverser eftersom det motsätter sig många tidigare analyser. Dessa studier använde ett kallat tillvägagångssätt livscykelanalys, eller LCA, där analytiker lägger upp alla utsläpp av växthusgaser i samband med produktion och användning av en produkt. Resultatet kallas populärt produktens "koldioxidavtryck. "

LCA-studierna som används för att motivera och administrera förnybar bränslepolitik utvärderar endast utsläpp - det vill säga CO2 som flyter i luften - och misslyckades med att bedöma huruvida biobränsleproduktionen ökade den hastighet vid vilken odlingsmarkerna avlägsnade CO2 från atmosfären. Istället antar LCA helt enkelt att eftersom energigrödor som majs och sojabönor kan omkastas från ett år till nästa, tar de automatiskt bort så mycket kol från atmosfären som de släpper ut vid biobränsleförbränning. Detta betydande antagande är hårdkodat till LCA-datormodeller.

Tyvärr är LCA grunden för RFS och Kaliforniens Lågkolvbränslestandard, en central del av den statens ambitiösa klimathandlingsplan. Den används också av andra myndigheter, forskningsinstitut och företag med intresse för transportbränslen.

Jag accepterade en gång att biobränslen i sig var karbonneutrala. För tjugo år sedan var jag ledande författare till det första papperet föreslår användning av LCA för bränslepolitik. Många sådana studier gjordes, och a allmänt citerad meta-analys publicerad i Science i 2006 fann att användningen av majsetanol betydligt minskar växthusgasutsläppen jämfört med petroleum bensin.

Andra forskare uppvaktade dock oro över hur plantering av stora områden med energigrödor skulle kunna ändra markanvändningen. I början av 2008 Science publicerades två anmärkningsvärda artiklar. En beskrev hur biobränslegrödor direktförskjutna kolrika livsmiljöer, som gräsmarker. Den andra visade att växande grödor för biobränsle utlöstes skadligt indirekta effekter, såsom avskogning, som lantbrukare tävlade om produktivt land.

LCA-anhängare gjorde sina modeller mer komplexa för att ta hänsyn till dessa följder av bränsleproduktionen. Men de resulterande osäkerheterna blev så stora att det blev omöjligt att avgöra om biodrivmedel bidrog till klimatet. I 2011 ett nationellt forskningsråd rapportera om RFS slutsatsen att grödobaserade biobränslen som majsetanol "inte visat sig slutgiltigt minska utsläppen av växthusgaser och kan faktiskt öka dem".

Dessa osäkerheter anförde mig att börja deconstruera LCA. I 2013 publicerade jag ett papper i klimatförändring som visar att villkoren för produktion av biobränslen skulle kunna kompensera CO2 var mycket mer begränsad än vanligt antaget. I en efterföljande granskningsdokument Jag detaljerade de misstag som gjorts vid användning av LCA för att utvärdera biobränslen. Dessa studier banade vägen för vårt nya konstaterande att i Förenta staterna, för närvarande är förnybara bränslen faktiskt mer skadliga för klimatet än bensin.

Det är fortfarande angeläget att mildra CO2 från olja, vilket är den största källan till antropogena CO2-utsläpp i USA och näst största globalt efter kol. Men vår analys bekräftar att biobränslen är som ett botemedel mot klimatförändringen "Värre än sjukdomen."

Minska och ta bort

Vetenskap pekar vägen till klimatskyddsmekanismer som är mer effektiva och billigare än biobränslen. Det finns två breda strategier för att mildra CO2-utsläpp från transportbränslen. För det första kan vi minska utsläppen genom att förbättra fordonets effektivitet, begränsa milar reste eller ersätta verkligt kolfria bränslen som el eller väte.

För det andra kan vi ta bort CO2 från atmosfären snabbare än ekosystem absorberar det nu. Strategier för "Recarbonizing biosphere" innefattar skogsplantering och beskogning, ombyggande av markkol och återställning av andra kolrika ekosystem som våtmarker och gräsmarker.

Dessa tillvägagångssätt kommer att bidra till att skydda den biologiska mångfalden - en annan global hållbarhetsutmaning - istället för att hota det som biobränsleproduktionen gör. Vår analys ger också en annan inblick: När kol har tagits bort från luften, är det sällan meningsfullt att använda energi och utsläpp för att bara bearbeta det i biobränslen för att bränna kolet och släppa det igen i atmosfären.

Om författaren

John DeCicco, forskningsprofessor, University of Michigan

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.\

Relaterade böcker:

InnerSelf Market

amason

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

följ InnerSelf på

Facebookikon ikon~~POS=HEADCOMPtwitter iconyoutube iconinstagram ikonpintrest ikonrss-ikonen

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

SENASTE FILMER

Den stora klimatmigrationen har börjat
Den stora klimatmigrationen har börjat
by super~~POS=TRUNC
Klimatkrisen tvingar tusentals runt om i världen att fly eftersom deras hem blir alltmer obeboeliga.
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
by Alan N Williams, et al
I den senaste rapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) sägs att utan en väsentlig minskning ...
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
by Toby Tyrrell
Det tog evolution 3 eller 4 miljarder år att producera Homo sapiens. Om klimatet helt hade misslyckats bara en gång i det ...
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
by Brice Rea
Slutet av den sista istiden, för cirka 12,000 XNUMX år sedan, kännetecknades av en sista kall fas kallad Younger Dryas ...
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
by Frank Wesselingh och Matteo Lattuada
Tänk dig att du befinner dig vid kusten och tittar ut mot havet. Framför dig ligger 100 meter karg sand som ser ut som en ...
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lära oss mycket om klimatförändringar från Venus, vår systerplanet. Venus har för närvarande en yttemperatur på ...
Fem klimattroar: En kraschkurs i felaktig klimatinformation
De fem klimattroerna: en kraschkurs i felaktig klimatinformation
by John Cook
Den här videon är en kraschkurs i klimatinformation som sammanfattar de viktigaste argumenten som används för att tvivla på verkligheten ...
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
by Julie Brigham-Grette och Steve Petsch
Varje år krymper havsisskyddet i Arktiska havet till en låg punkt i mitten av september. I år mäter den bara 1.44 ...

SENASTE ARTIKLAR

grön energi2 3
Fyra gröna vätgasmöjligheter för Mellanvästern
by Christian Tae
För att avvärja en klimatkris kommer Mellanvästern, liksom resten av landet, att behöva göra koldioxidutsläpp till sin ekonomi helt genom att...
ug83qrfw
Stora hinder för att kräva svar måste upphöra
by John Moore, On Earth
Om federala tillsynsmyndigheter gör det rätta, kan elkunder i Mellanvästern snart kunna tjäna pengar medan...
träd att plantera för klimat2
Plantera dessa träd för att förbättra stadslivet
by Mike Williams-Rice
En ny studie fastställer levande ekar och amerikanska plataner som mästare bland 17 "superträd" som kommer att hjälpa till att göra städer ...
norra havets botten
Varför vi måste förstå havsbottengeologin för att utnyttja vindarna
by Natasha Barlow, docent i kvartär miljöförändring, University of Leeds
För alla länder som är välsignade med enkel tillgång till det grunda och blåsiga Nordsjön kommer havsvind att vara nyckeln till att möta nätet...
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
by Bart Johnson, professor i landskapsarkitektur, University of Oregon
En löpeld som brinner i het, torr bergskog svepte genom Gold Rush -staden Greenville, Kalifornien, den 4 augusti, ...
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
by Alvin Lin
Vid Leader's Climate Summit i april lovade Xi Jinping att Kina kommer att "strikt kontrollera koleldad kraft ...
Blått vatten omgivet av dött vitt gräs
Kartan spårar 30 års extrem snösmältning i USA
by Mikayla Mace-Arizona
En ny karta över extrema snösmältningar under de senaste 30 åren förtydligar processerna som driver snabb smältning.
Ett plan tappar röd brandskyddsmedel till en skogsbrand när brandmän parkerade längs en väg ser upp mot den orange himlen
Modellen förutspår 10-åriga skogsbrand, sedan gradvis nedgång
by Hannah Hickey-U. Washington
En titt på den långsiktiga framtiden för skogsbränder förutsäger en första ungefär decennier lång utbrott av skogsbrandaktivitet, ...

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

Nya Attityder - Nya Möjligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikationer. All Rights Reserved.