מאז ה- 1973 אמברגו נפטמדיניות האנרגיה האמריקאית ביקשה להחליף דלקים תחבורתיים מבוססי נפט בחלופות. אפשרות בולטת אחת היא שימוש בדלקים ביולוגיים, כמו אתנול במקום בנזין וביו דיזל במקום בסולר רגיל.
תחבורה מייצרת רבע מפליטת גזי החממה בארה"בלכן התייחסות להשפעה של מגזר זה חיונית להגנה על האקלים.
מדענים רבים רואים דלק ביולוגי מטבעו ניטרלי פחמן: הם מניחים שצמחי הפחמן הדו-חמצני (CO2) סופגים מהאוויר כאשר הם צומחים בקיזוז לחלוטין, או "מנטרלים", CO2 שנפלט כאשר דלקים המופקים מצמחים נשרפים. שנים רבות של דוגמנות מחשבים על בסיס הנחה זו, כולל עבודה הנתמכת על ידי משרד האנרגיה האמריקני, הגיע למסקנה כי השימוש בדלקים ביולוגיים להחלפת בנזין הפחית משמעותית את פליטת CO2 מתחבורה.
את העתיד מחקר חדש מביט מחדש בשאלה זו. בדקנו את נתוני היבול כדי להעריך האם מספיק CO2 נקלט על אדמות חקלאיות כדי לאזן את ה- CO2 שנפלט בעת שריפת דלקים ביולוגיים. מסתבר שברגע שמוצקים כל הפליטות הכרוכות בגידול גידולי מזון וייצור דלק ביולוגי, דלקים ביולוגיים למעשה מגדילים את פליטת CO2 במקום להפחית אותם.
בום דלק ביולוגי, מחסור באקלים
המדיניות הפדרלית והמדינה סובססו את אתנול תירס מאז ה- 1970, אך דלקים ביולוגיים זכו לתמיכה ככלי לקידום עצמאות אנרגטית והפחתת יבוא נפט לאחר התקפות ה- 11, 2001 בספטמבר. ב- 2005 חוקק הקונגרס את תקן דלק מתחדשת, מה שחייב בתי זיקוק דלק כדי למזג 7.5 מיליארד ליטרים של אתנול לבנזין על ידי 2012. (לשם השוואה, באותה שנה השתמשו האמריקאים 133 מיליארד ליטר בנזין.)
ב- 2007 הקונגרס הרחיב באופן דרמטי את תוכנית RFS בתמיכה מכמה קבוצות סביבתיות מרכזיות. התקן החדש יותר משלש צריכת דלק מתחדשת אמריקאית שנתית, שעלתה מ- 4.1 מיליארד ליטרים ב- 2005 ל- 15.4 מיליארד גלונים ב- 2015.
המחקר שלנו בדק נתונים מ- 2005-2013 במהלך עלייה חדה זו בשימוש בדלק מתחדש. במקום להניח שייצור דלק ביולוגי ושימוש בו היה נייטרלי פחמן, השווינו במפורש את כמות ה- CO2 שנספגה ביבול לכמות שנפלטה במהלך ייצור וצריכת דלק ביולוגי.
גידול יבול קיים מוציא כבר מהאווירה כמויות גדולות של CO2. השאלה האמפירית היא האם ייצור דלק ביולוגי מעלה את קצב ספיגת ה- CO2 מספיק בכדי לקזז באופן מלא את פליטת ה- CO2 המיוצר כאשר תירס מותסס באתנול וכאשר נשרפים דלקים ביולוגיים.
רוב הגידולים שנכנסו לדלקים ביולוגיים בתקופה זו כבר טיפחו; השינוי העיקרי היה שחקלאים מכרו יותר מהיבול שלהם ליצרני דלק ביולוגי ופחות למזון ובעלי חיים. חלק מהחקלאים הרחיבו את ייצור התירס והפויה או עבר לסחורות אלה מגידולים פחות רווחיים.
אך כל עוד תנאי הגידול נשארים קבועים, צמחי תירס מוציאים את CO2 מהאטמוספרה באותו קצב ללא קשר לאופן השימוש בתירס. לפיכך, כדי להעריך כראוי דלק ביולוגי, יש להעריך את ספיגת CO2 על כל שטחי היבול. אחרי הכל, גידול היבולים הוא "ספוג" CO2 שמוציא פחמן מהאטמוספרה.
כאשר ביצענו הערכה כזו, מצאנו כי החל מ- 2005 עד 2013, ספיגת הפחמן המצטברת על אדמות חקלאיות בארה"ב עלתה ב- 49 טאראגרמים (טארגרם הוא מיליון טון מטרי). שטחים נטועים של מרבית גידולי השדה האחרים ירדו במהלך תקופה זו, ולכן ניתן לייחס את ספיגת ה CO2 המוגברת הזו לגידולים שגדלו עבור דלקים ביולוגיים.
אולם באותה תקופה, פליטות CO2 כתוצאה מתסיסה ושריפה של דלקים ביולוגיים גדלו ב- 132 טסטגרמים. לפיכך, ספיגת הפחמן הגדולה יותר הקשורה בגידול היבול קיזזה רק 37 אחוזים מפליטות CO2 הקשורות לדלק ביולוגי מ- 2005 עד 2013. במילים אחרות, דלקים ביולוגיים רחוקים מלהיות נטרלי פחמן מטבעם.
זרימת הפחמן ואמבט האקלים
תוצאה זו עומדת בסתירה לעבודה המבוססת ביותר על דלקים ביולוגיים. כדי להבין מדוע, מועיל לחשוב על האווירה כעל אמבטיה שממלאים CO2 במקום מים.
פעילויות רבות בכדור הארץ מוסיפות CO2 לאווירה, כמו מים הזורמים מברז אל הגיגית. המקור הגדול ביותר הוא הנשימה: פחמן הוא דלק החיים, וכל היצורים החיים "שורפים פחמימות" בכדי לחזק את חילוף החומרים שלהם. שריפת אתנול, בנזין או כל דלק אחר מבוסס פחמן פותחת את "ברז" CO2 עוד יותר ומוסיף פחמן לאטמוספרה מהר יותר מתהליכים מטבוליים טבעיים.
פעילויות אחרות מוציאות את CO2 מהאטמוספרה, כמו מים הזורמים מתוך האמבט. לפני העידן התעשייתי, צמיחת הצמחים ספגה יותר מדי מספיק CO2 בכדי לקזז את ה- CO2 שצמחים ובעלי חיים נשמו לאטמוספירה.
אולם כיום, בעיקר באמצעות שימוש בדלק מאובנים, אנו מוסיפים CO2 לאווירה הרבה יותר מהר מכפי שהטבע מסיר אותה. כתוצאה מכך, "מפלס המים" CO2 עולה במהירות באמבט האקלים.
כאשר דלקים ביולוגיים נשרפים הם פולטים בערך את אותה כמות CO2 ליחידת אנרגיה כמו דלקים נפטיים. לכן השימוש בדלקים ביולוגיים במקום דלקים מאובנים אינו משנה את מהירות הזרימה של CO2 לאמבט האקלים. כדי להפחית את הצטברות רמות ה- CO2 האטמוספירה, ייצור דלק ביולוגי צריך לפתוח את ניקוז ה- CO2 - כלומר עליו להאיץ את הקצב הנקי בו מוציאים פחמן מהאטמוספרה.
גידול יותר של תירס וסויה פיתח את ספיגת ה- "ניקוז" CO2 מעט יותר, בעיקר על ידי עקירת גידולים אחרים. זה נכון במיוחד לגבי תירס, שהתפוקות הגבוהות שלו מוציאות פחמן מהאטמוספרה בקצב של שני טונות לדונם, מהר יותר מרוב הגידולים האחרים.
עם זאת, התרחבות הייצור של תירס וסויה עבור דלקים ביולוגיים העלתה את ספיגת ה- CO2 רק מספיק בכדי לקזז 37 אחוז מה- CO2 הקשור ישירות לשימוש בדלק ביולוגי. יתר על כן, זה היה רחוק מספיק כדי לקזז פליטות אחרות של גזי חממה במהלך ייצור דלק ביולוגי ממקורות כולל שימוש בדשנים, פעולות חקלאיות וזיקוק דלק. בנוסף, כאשר החקלאים ממירים אדמות עשב, שטויות מים ובתי גידול אחרים המאגרים כמויות גדולות של פחמן לאדמה יבשתית, מתרחשות שחרורים גדולים מאוד של CO2.
דוגמנות מוטעית
המחקר החדש שלנו עורר מחלוקת מכיוון שהוא סותר ניתוחים רבים קודמים. במחקרים אלה נעשה שימוש בגישה שנקראה ניתוח מחזור החיים, או LCA, שבהם אנליסטים מוסיפים את כל פליטת הגז דו-חמצני הקשורים לייצור מוצר ושימוש בו. התוצאה נקראת "המוצר"טביעת רגל פחמנית".
מחקרי ה- LCA ששימשו להצדקה ולניהול מדיניות של דלק מתחדש מעריכים רק פליטות - כלומר ה- CO2 שזורם לאוויר - ולא הצליחו להעריך אם ייצור הדלק הביולוגי העלה את הקצב בו היבולים הוציאו את CO2 מהאטמוספרה. במקום זאת, LCA פשוט מניח שבגלל שניתן לגדל מחדש גידולי אנרגיה כמו תירס ועועית סויה משנה לשנה, הם מוציאים אוטומטית כמות גדולה של פחמן מהאטמוספרה כפי שהם משחררים במהלך הבעירה על הדלק הביולוגי. הנחה משמעותית זו מקודדת קשה לדגמי מחשב של LCA.
לרוע המזל, LCA היא הבסיס ל- RFS כמו גם לקליפורניה סטנדרט דלק פחמן נמוך, מרכיב מרכזי בתוכנית הפעולה השאפתנית של האקלים. הוא משמש גם על ידי סוכנויות, מוסדות מחקר ועסקים אחרים המעוניינים בדלקים תחבורתיים.
קיבלתי פעם את הדעה כי דלקים ביולוגיים הם ניטרלי פחמן מטבעם. לפני 20 שנה הייתי הסופר הראשי של העיתון הראשון מציע להשתמש ב- LCA למדיניות דלק. מחקרים רבים כאלה נעשו, ו מטא-אנליזה שצוטטה באופן נרחב שפורסם בכתב העת Science ב- 2006 מצא כי שימוש באתנול תירס הפחית משמעותית את פליטת הגזי חממה לעומת בנזין בנפט.
עם זאת, חוקרים אחרים העלו חששות כיצד נטיעת שטחים נרחבים בגידולי אנרגיה עלולה לשנות את השימוש בקרקע. בתחילת 2008 המדע פרסם שני מאמרים בולטים. אחד תיאר כיצד יבול דלק ביולוגי בתי גידול עשירים בפחמן העקורים ישירותכמו שטחי דשא. השנייה הראתה שגידול גידולים לדלק ביולוגי עורר נזק השפעות עקיפות, כגון כריתת יערות, שכן החקלאים התחרו על אדמה יצרנית.
תומכי LCA הפכו את המודלים שלהם למורכבים יותר כדי להסביר את ההשלכות הללו של ייצור דלק. אולם אי הוודאות שנוצרה התפתחה כה גדולה עד שלא ניתן היה לקבוע אם דלקים ביו מסייעים לאקלים או לא. ב- 2011 מועצת מחקר ארצית דוח על ה- RFS הגיע למסקנה כי דלקים ביולוגיים מבוססי יבולים כמו אתנול תירס "לא הוכח באופן מפורש כמפחיתים את פליטת הגזי חממה ועשויים להגדיל אותם בפועל."
אי הוודאות הללו דרבנו אותי להתחיל לפרק את ה- LCA. ב- 2013 פרסמתי מאמר ב- Climatic Change שמראה כי התנאים שבהם ייצור דלק ביולוגי יכול לקזז CO2 היו מוגבלים הרבה יותר ממה שמקובל להניח. ב נייר סקירה לאחר מכן פירטתי את הטעויות שנעשו בעת השימוש ב- LCA להערכת דלק ביולוגי. מחקרים אלו סללו את הדרך לממצאנו החדש כי בארצות הברית, עד היום, דלקים מתחדשים למעשה מזיקים יותר לאקלים מאשר בנזין.
עדיין דחוף להפחית CO2 מנפט, המהווה את המקור הגדול ביותר לפליטות CO2 אנתרופוגניות בארצות הברית וב השנייה בגודלה בעולם אחרי פחם. אבל הניתוח שלנו מאשר כי כתרופה לשינויי אקלים, הם דלקים ביולוגיים "יותר גרוע מהמחלה."
צמצמו והסירו
המדע מצביע על הדרך למנגנוני הגנת אקלים יעילים יותר וזולים יותר מדלקים ביולוגיים. יש שתי אסטרטגיות רחבות להפחתת פליטות CO2 מדלקים לתחבורה. ראשית, אנו יכולים להפחית את הפליטות על ידי שיפור יעילות הרכב, הגבלת קילומטרים שנסעו או החלפת דלקים נטולי פחמן באמת כמו חשמל או מימן.
שנית, אנו יכולים להסיר CO2 מהאטמוספירה במהירות רבה יותר מכפי שמערכות אקולוגיות סופגות אותה כעת. אסטרטגיות עבור "מחדש את הביוספרה" לכלול ייעור וייעור מחדש, בנייה מחודשת של פחמן בקרקע ושיקום מערכות אקולוגיות אחרות עשירות פחמן כמו שטחי רטובות ואדמות דשא.
גישות אלה יסייעו בהגנה על המגוון הביולוגי - אתגר קיימות עולמי נוסף - במקום לאיים עליו כפי שעושה ייצור דלק ביולוגי. הניתוח שלנו מציע גם תובנה נוספת: ברגע שהוצאת הפחמן מהאוויר, לעיתים נדירות הגיוני להוציא אנרגיה ופליטות כדי לעבד אותו לדלקים ביולוגיים רק כדי לשרוף את הפחמן ולשחרר אותו מחדש לאטמוספרה.
על המחבר
ג'ון דקיקו, פרופסור למחקר, אוניברסיטת מישיגן
מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.\
ספרים קשורים:
at InnerSelf Market ואמזון
