왜 바이오 연료가 기후 불량으로 밝혀 지는지

왜 바이오 연료가 기후 불량으로 밝혀 지는지

1973 이후로 석유 수출입 금지미국의 에너지 정책은 석유 기반의 운송 연료를 대안으로 대체하려고 노력 해왔다. 한 가지 중요한 옵션은 일반 디젤 대신에 가솔린과 바이오 디젤 대신 에탄올 같은 바이오 연료를 사용하는 것입니다.

교통 수단 생성 미국의 온실 가스 배출량의 1/4따라서이 부문의 영향을 해결하는 것은 기후 보호에 결정적인 요소입니다.

많은 과학자들은 바이오 연료를 본질적으로 탄소 중립: 그들은 식물에서 태어난 연료가 타는 때 CO2이 방출하는 CO2 (COXNUMX) 식물이 완전히 오프셋으로 자라거나 공기가 "중화 (neutralize)"할 때 공기로부터 흡수한다고 가정합니다. 이 가정에 기초한 수년 간의 컴퓨터 모델링 미국 에너지 부에 의해 지원되는 작업, 휘발유를 대체하기 위해 바이오 연료를 사용하는 것이 교통 수단에서 발생하는 CO2 배출을 크게 감소 시킨다고 결론 지었다.

Bowman의 새로운 연구 이 질문에 대해 새로운 시각을 가지고 있습니다. 우리는 바이오 연료가 연소되었을 때 배출되는 CO2의 균형을 맞추기에 충분한 CO2이 농지에 흡수되었는지 평가하기 위해 작물 데이터를 조사했습니다. 성장하는 원료 작물 및 바이오 연료 제조와 관련된 모든 배출량이 고려되면 바이오 연료는 CO2 배출량을 줄이기보다는 실제로 증가시키는 것으로 나타났습니다.

바이오 연료 붐, 기후 불황

연방 및 주정부 정책은 1970s 이후 옥수수 에탄올에 보조금을 지급했지만, 바이오 연료는 9 월 11, 2001 공격 이후 에너지 독립을 촉진하고 석유 수입을 줄이기위한 도구로 지원을 받았다. 의회에서 2005 재생 가능 연료 표준, 연료 정제기는 7.5에 의해 2012 억 갤런의 에탄올을 휘발유에 혼합해야했다. 비교를 위해, 그 해 미국인들은 133 10 억 갤런의 휘발유.)

2007 의회에서 몇몇 사람들의지지로 RFS 프로그램이 크게 확대되었습니다. 주요 환경 단체. 새로운 표준 3 배 이상 4.1의 2005 억 갤런에서 15.4의 2015 억 갤런으로 증가한 연간 미국 재생 가능 연료 소비량.

우리의 연구 이 재생 가능 연료 사용량의 급격한 증가 동안 2005-2013의 데이터를 조사했습니다. 바이오 연료를 생산하고 사용하는 것이 탄소 중립적이라고 가정하기보다는 농작물에 흡수 된 CO2의 양을 바이오 연료 생산 및 소비시 배출되는 양과 명시 적으로 비교했습니다.


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기존의 작물 성장은 이미 많은 양의 CO2을 대기 중으로 배출합니다. 경험적 질문은 바이오 연료 생산이 CO2 배출량을 충분히 상쇄하기에 충분한 CO2 흡수율을 증가시키는 지 여부이다 옥수수가 에탄올로 발효 될 때 바이오 연료가 연소 될 때.

이 기간 동안 바이오 연료에 들어간 작물의 대부분은 이미 재배되고있다. 주요 변화는 농부들이 수확량을 바이오 연료 생산 업체에 더 많이 팔았고 식량과 사료용으로는 더 적게 팔았다는 것이 었습니다. 일부 농부들은 옥수수와 대두 생산량을 늘렸다. 전환 덜 유익한 작물에서이 상품들에.

그러나 성장 조건이 일정하게 유지되는 한, 옥수수 식물은 옥수수가 어떻게 사용되는지에 관계없이 CO2을 같은 속도로 대기에서 제거합니다. 따라서 바이오 연료를 적절히 평가하려면 모든 경작지에서 CO2 흡수를 평가해야합니다. 결국 작물의 성장은 CO2의 "스폰지"로 대기로부터 탄소를 제거합니다.

이러한 평가를 수행 한 결과 2005부터 2013까지 미국 농지에서의 누적 탄소 흡수가 49 테라 그램 (테라 그램은 백만 톤)으로 증가한다는 것을 알 수있었습니다. 대부분의 다른 작물 재배 면적은이 기간 동안 감소 했으므로 CO2 흡수 증가는 주로 바이오 연료로 재배 된 작물 때문일 수 있습니다.

그러나 같은 기간 동안 2 테라 그램에 의해 바이오 연료를 발효 및 연소시키는 CO132 배출량이 증가했습니다. 따라서 작물 성장과 관련된 탄소 흡수가 커짐에 따라 37에서 2를 거쳐 생체 관련 CO2005 배출의 2013 % 만 상쇄됩니다. 다시 말해, 바이오 연료는 본질적으로 탄소 중립성과는 거리가 멀다.

탄소 흐름과 '기후 욕조'

이 결과는 바이오 연료에 관한 가장 확립 된 연구와 모순된다. 이유를 이해하려면 분위기를 목욕통 물 대신 CO2로 채워져 있습니다.

지구상의 많은 활동이 CO2을 대기에 추가합니다. 예를 들어 꼭지에서 욕조로 물이 흐르는 것과 같습니다. 가장 큰 원인은 호흡입니다. 탄소는 생명의 연료이며, 모든 생물은 대사를 촉진하기 위해 탄수화물을 태우고 있습니다. 에탄올, 가솔린 또는 다른 탄소 기반 연료를 태우면 CO2 "수도꼭지"가 열리고 천연 대사 과정보다 빠르게 대기에 탄소가 추가됩니다.

다른 활동은 욕조에서 물이 흘러 나오는 것처럼 CO2을 대기에서 제거합니다. 산업 시대 이전의 식물 성장은 식물과 동물이 대기로 호흡 한 CO2을 상쇄하기에 충분한 CO2 이상을 흡수했습니다.

그러나 화석 연료 사용을 통해 오늘날 자연을 제거하는 것보다 훨씬 빠르게 CO2를 대기에 추가하고 있습니다. 결과적으로 CO2 "수위"는 기후 욕조에서 급속히 상승하고 있습니다.

바이오 연료가 연소되면 석유 연료와 같은 단위 에너지 당 CO2의 양과 거의 동일하게 배출됩니다. 따라서 화석 연료 대신 바이오 연료를 사용해도 CO2이 기후 욕조로 얼마나 빨리 흘러가는지는 달라지지 않습니다. 대기 CO2 수준의 상승을 줄이려면 바이오 연료 생산이 CO2 배수관을 열어야합니다. 즉, 탄소가 대기에서 제거되는 순 속도를 가속화해야합니다.

더 많은 옥수수와 대두를 재배하면 CO2 흡수가 다른 농작물을 대체함으로써 더 많이 "배수"하게되었습니다. 옥수수의 경우 특히 그렇습니다. 높은 수율로 인해 대다수의 다른 작물보다 빠른 속도로 2 톤 / 에이커의 탄소가 대기 중으로부터 제거됩니다.

그럼에도 불구하고 바이오 연료에 대한 옥수수와 대두의 생산 확대는 CO2 섭취량을 증가시켜 바이오 연료 사용량과 직접적으로 연관된 CO37의 2 퍼센트를 상쇄시킬 수있었습니다. 또한 바이오 연료 생산 과정에서 비료 사용, 농장 운영 및 연료 정제 등의 배출원에서 다른 온실 가스 배출량을 상쇄하기에는 충분하지 못했습니다. 또한 농부들이 많은 양의 탄소를 저장하는 초원, 습지 및 기타 서식지를 농경지로 전환하면 매우 큰 CO2 배출이 발생합니다.

실수 모델링

우리의 새로운 연구는 논쟁을 불러 일으켰다. 이전의 많은 분석과 모순되기 때문입니다. 이 연구에서는 수명주기 분석, 또는 분석가가 제품 생산 및 사용과 관련된 모든 온실 가스 배출량을 합산하는 LCA. 결과는 일반적으로 제품의 "탄소 발자국. "

재생 가능 연료 정책을 정당화하고 관리하기 위해 사용 된 LCA 연구는 CO2이 대기 중으로 배출되는 배출량만을 평가하고 농작물이 대기에서 CO2를 제거하는 속도를 바이오 연료 생산이 증가시키는 지 여부를 평가하지 않았습니다. 대신 LCA는 옥수수와 콩 같은 에너지 작물이 1 년에서 다음 해에 재분배 될 수 있기 때문에 바이오 연료 연소 중에 배출되는 대기에서 자동으로 많은 탄소를 제거한다고 가정합니다. 이 중요한 가정은 LCA 컴퓨터 모델에 하드 코딩됩니다.

불행히도, LCA는 캘리포니아 주뿐만 아니라 RFS의 기초입니다. 저탄소 연료 기준이는 그주의 야심 찬 기후 행동 계획의 핵심 요소입니다. 또한 교통 연료에 관심이있는 다른 기관, 연구 기관 및 기업에서도 사용됩니다.

나는 바이오 연료가 본질적으로 탄소 중립적이라는 견해를 받아 들였다. 20 년 전 필자는 첫 번째 논문 연료 정책을위한 LCA의 사용을 제안합니다. 그러한 많은 연구가 행해졌 고, 널리 인용 된 메타 분석 2006의 Science 지에 게재 된 논문에 따르면 옥수수 에탄올을 사용하면 석유 가솔린에 비해 온실 가스 배출량이 현저하게 감소했다.

그러나 다른 학자들은 에너지 작물로 광대 한 지역을 심은 것이 토지 이용을 어떻게 바꿀 수 있는지에 대한 우려를 제기했다. 초기에 2008 Science는 주목할만한 두 편의 기사를 발표했습니다. 하나는 바이오 연료 작물 직접적으로 옮겨진 탄소가 풍부한 서식지초원 같은. 다른 하나는 바이오 연료를위한 농작물 재배가 피해를 입혔다는 것을 보여 주었다. 삼림 벌채와 같은 간접적 인 효과농부들이 생산적인 땅을 얻기 위해 경쟁하기 시작했다.

LCA 지지자들은 연료 생산의 이러한 결과를 설명하기 위해 모델을 더욱 복잡하게 만들었습니다. 그러나 그 결과 불확실성이 커지면서 바이오 연료가 기후를 돕고 있는지 여부를 판단하는 것이 불가능 해졌습니다. 2011에서 국립 연구위원회 RFS에 대한보고 옥수수 에탄올과 같은 농작물 기반의 바이오 연료는 "온실 가스 배출량을 줄이기 위해 결정적으로 보여지지 않았으며 실제로 증가시킬 수도있다"고 결론을 내렸다.

이러한 불확실성으로 인해 LCA를 해체하기 시작했습니다. 2013에서 바이오 연료 생산이 CO2을 상쇄 할 수있는 조건을 보여주는 기후 변화에 관한 논문을 발표했습니다 일반적으로 가정하는 것보다 훨씬 제한적이었다.. 에 후속 검토 용지 LCA를 사용하여 바이오 연료를 평가할 때 실수 한 점을 자세히 설명했습니다. 이 연구는 현재 미국에서 가솔린보다 재생 가능 연료가 실제로 기후에 더 해롭다는 새로운 발견을위한 길을 열었습니다.

미국에서 인위적인 CO2 배출량의 가장 큰 원천 인 석유로부터 CO2을 완화하는 것은 여전히 ​​시급하다. 세계적으로 두 번째로 큰 석탄 후. 그러나 우리의 분석은 기후 변화에 대한 치료제로서 바이오 연료는 "질병보다."

줄이기 및 제거

과학은 생물 연료보다 효과적이고 비용이 적게 드는 기후 보호 메커니즘을 제시합니다. 있다 두 가지 광범위한 전략 운송 연료에서 발생하는 CO2 배출량 저감. 첫째, 우리는 차량 효율을 향상시키고 이동 거리를 제한하거나 전기 또는 수소와 같은 진정한 탄소가없는 연료를 대체함으로써 배출 가스를 줄일 수 있습니다.

둘째, 생태계가 현재 그것을 흡수하고있는 것보다 더 빨리 대기로부터 CO2을 제거 할 수 있습니다. 에 대한 전략 "생물권 재 탄생" 포함 조림 및 조림토양 탄소를 재건하고 습지와 초원과 같은 다른 탄소가 풍부한 생태계를 복원하는 것이다.

이러한 접근법은 바이오 연료 생산이 위협하는 대신 생물 다양성을 보호하는 데 도움을 줄 것입니다. 우리의 분석은 또 다른 통찰력을 제공합니다. 일단 탄소가 대기에서 제거되면 탄소를 연소시켜 대기로 다시 방출하기 위해 바이오 연료로 처리하기 위해 에너지와 배출물을 소비하는 것이 거의 불가능합니다.

저자에 관하여

John DeCicco, 연구 교수, 미시간 대학

이 기사는 원래에 게시되었습니다. 대화. 읽기 원래 기사.\

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