在生物能源路口,玉米乙醇应左后视镜?

麦迪逊——交通负责更大份额比其他行业温室气体排放的美国经济,生产生物燃料有前途的战略,减轻人为气候变化。2007年美国可再生燃料标准,由立法,要求此类燃料部分替代石油的。然而,到目前为止,几乎完全履行了使命玉米乙醇、燃料可能更糟的气候比汽油它取代。

十五年过去了,威斯康星大学麦迪逊分校研究由玉米乙醇的环境影响评估和管理的政策开云体育app苹果下载安装,开云体育世界杯微信群利用计量经济学的结合分析,土地利用数据和生物物理建模。

分析,本周发表在《美国国家科学院院刊》上显示,使用土地种植玉米的碳排放可以否定甚至扭转任何气候条件下玉米乙醇的优势相对于汽油。

结果证实了许多科学家已经意识到:从气候和环境的角度来看,玉米乙醇并不是一个好生物燃料解决方案。相反,研究结果结合运动生物能源研究发展新一代生物燃料,如由多年生、非食品植物种植在土地不适合传统农业。

“这基本上重申了许多怀疑,玉米乙醇并不是一个环境友好型燃料和我们需要加快转向更好的可再生燃料,以及改进效率和电气化,“主要研究作者泰勒云雀说,一个科学家大湖区生物能源研究中心和纳尔逊环境研究所威斯康开云体育appios下载辛大学麦迪逊分校。

结果特别及时,他说,因为可再生燃料标准要求具体通过2022年度生物燃料量;一旦这些要求到期,美国环境保护署将接管的角色决定多少,哪些类型的生物燃料应每年生产符合标准。接下来可以从对气候变化有非常大的影响,云雀说。“这是一个关键时刻决定这个政策,我们的景观——应该像前进。”

在他们的研究改变土地利用在美国的模式云雀和他的同事冬青吉布斯威斯康辛开云体育appios下载大学麦迪逊分校教授和地理环境研究,指出农业用地的扩张致力于大宗商品作物,尤其是玉米。他们怀疑乙醇产量可能会发挥作用。“我们知道这是可能的贡献,但我们不知道到什么程度,”吉布斯说。

他们组建一个跨学科的团队,结合agroecologists、环境建模者和经济学家从威斯康辛大学麦迪逊分校,加州大学戴维斯,堪萨斯州立大学和肯塔基大学的。开云体育app苹果下载安装开云体育appios下载团队建立在先验建模研究之间的关系进行实证分析的政策,乙醇的发展,土地利用和环境的结果。

“这是我们第一次配对这个详细,丰富的土地利用数据和潜在经济司机,”吉布斯说。“提供的价格数据和经济模型解释力来帮助我们理解这些变化背后的因果关系,我们已经观察了十年。”

制定可再生燃料标准的推高了粮食价格,他们的分析显示,玉米价格上涨了30%,其他大宗商品作物,如小麦和大豆,20%。从2008年到2016年,玉米种植在美国增长8.7%,覆盖一个额外的690万英亩的土地。增加农业一直伴随着更多的肥料使用(每年额外的3 - 8%),更多的水质量恶化(3 - 5%增加硝酸浸出和磷径流)和更多的碳排放归因于土地利用变化。

这些影响影响全国人民的日常生活。氮和磷径流导致有害藻华和死区在湖泊、河流和墨西哥湾。和硝酸浸出会污染地下水和饮用水;也不稀罕直辖市中西部各州必须建立新的污水处理厂处理硝酸水从农业污染。玉米乙醇是恶化这些问题。

污染”这一政策有效地提高了整个农业产业由几个百分比,“云雀说。

总和效应是碳排放的玉米乙醇的生产来满足可再生燃料标准至少高达那些等量的汽油和可能更高——可能是24%或更多。

根据可再生燃料标准,燃料必须达到至少减少20%的温室气体排放量相对于石油成为可再生。玉米乙醇只是满足阈值2010年环保局的监管影响分析,与排放估计比汽油低20 - 21%。

但是乙醇的环境概要文件没有匹配的期望。事后看来,云雀说,他们可以看到的一个原因。“在环保署的监管分析,他们估计少量的国内土地利用变化,”他指出,“也许理应如此。没有人预料到会发生这么大的反应,因为耕地面积在美国前30年下降。”

然而,在过去的十年里,云雀和吉布斯的研究记录了扩大农田面积和重大转换从作物轮作大豆和小麦更加连续的玉米单作。

“美国环保署最初的估计表明,土地利用变化将固碳,帮助提高乙醇的碳足迹。但现在回想起来,我们现在知道它恰恰相反,”云雀说。”,而不是降低碳强度的乙醇比汽油低20%,它看起来会增加,远远高于汽油。”

引入10%的玉米乙醇混合成汽油是一个有用的一步将可再生能源集成到主流燃料,云雀和吉布斯说,但它不是一个良好的长期战略。纤维素和其他先进生物燃料——如柳枝稷,其他多年生植物或废料——提供了一个机会来构建开始以一种更可持续的方式。

“我们使用了大量的土地来种植玉米和乙醇现在,“云雀说。“你可以想象取代现有的150亿加仑的玉米乙醇与下一代生物燃料生产上线。,给一个机会来恢复数百万英亩的农田为多年生原生草地和其他可能用于生物能源的风景,仍然是经济效率,也有助于减少硝酸浸出、水土流失和径流。”

最终研究结果强调,短期政策决定将有一个持久的环境遗产,无论是积极的还是消极的。

“这急需的关键工作被做在我们的生物能源研究中心,找到产生“减碳生物燃料的方法,“云雀说,“使用常年和本地系统能够改善水质,提高生物多样性,并帮助真正达到减少碳排放的目标。”

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吉尔酒井法子,jasakai@wisc.edu