Por que os biocombustíveis acabam sendo um erro climático

Por que os biocombustíveis acabam sendo um erro climático

Desde o 1973 embargo de petróleoA política de energia dos EUA tem procurado substituir os combustíveis de transporte baseados em petróleo por alternativas. Uma opção importante é o uso de biocombustíveis, como o etanol no lugar da gasolina e do biodiesel, em vez do diesel comum.

Transporte gera um quarto das emissões de gases com efeito de estufa dos EUA, portanto, abordar o impacto deste setor é crucial para a proteção do clima.

Muitos cientistas consideram os biocombustíveis como inerentemente neutro em carbono: eles assumem que as plantas de dióxido de carbono (CO2) absorvem o ar à medida que crescem completamente, ou “neutralizam”, o CO2 emitido quando os combustíveis feitos de plantas queimam. Muitos anos de modelagem computacional baseados nesta suposição, incluindo trabalho apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA, concluiu que o uso de biocombustíveis para substituir a gasolina reduziu significativamente as emissões de CO2 do transporte.

Nossas novo estudo dá uma nova olhada nesta questão. Examinamos os dados das safras para avaliar se CO2 suficiente foi absorvido em terras agrícolas para equilibrar o CO2 emitido quando os biocombustíveis são queimados. Acontece que, uma vez que todas as emissões associadas ao cultivo de matérias-primas e à fabricação de biocombustível são consideradas, os biocombustíveis na verdade aumentam as emissões de CO2 em vez de reduzi-los.

Crescimento do biocombustível, erro climático

Políticas federais e estaduais subsidiam o etanol de milho desde as 1970s, mas os biocombustíveis ganharam apoio como uma ferramenta para promover a independência energética e reduzir as importações de petróleo após os ataques de setembro 11, 2001. No 2005 Congress promulgou o Padrão de Combustível Renovável, o que exigiu que os refinadores de combustível misturassem 7.5 bilhões de galões de etanol em gasolina pela 2012. (Para comparação, naquele ano os americanos usaram 133 bilhões de galões de gasolina.)

No 2007 Congress expandiu drasticamente o programa RFS com o apoio de alguns grandes grupos ambientais. O novo padrão mais do que triplicou consumo anual de combustível renovável nos EUA, que subiu de 4.1 bilhões de galões em 2005 para 15.4 bilhões de galões em 2015.

Nosso estudo examinou dados de 2005-2013 durante este aumento acentuado no uso de combustível renovável. Em vez de assumir que a produção e o uso de biocombustíveis eram neutros em carbono, comparamos explicitamente a quantidade de CO2 absorvida nas terras cultiváveis ​​com a quantidade emitida durante a produção e o consumo de biocombustíveis.

O crescimento atual da cultura já retira grandes quantidades de CO2 da atmosfera. A questão empírica é se a produção de biocombustível aumenta a taxa de captação de CO2 o suficiente para compensar totalmente as emissões de CO2 produzidas quando o milho é fermentado em etanol e quando os biocombustíveis são queimados.

A maioria das culturas que entraram em biocombustíveis durante este período já estavam sendo cultivadas; A principal mudança foi que os agricultores venderam mais de sua colheita para fabricantes de biocombustível e menos para alimentos e ração animal. Alguns agricultores expandiram a produção de milho e soja ou comutado para essas commodities de culturas menos rentáveis.

Mas, enquanto as condições de cultivo permanecerem constantes, as plantas de milho retiram CO2 da atmosfera na mesma proporção, independentemente de como o milho é usado. Portanto, para avaliar adequadamente os biocombustíveis, é necessário avaliar a absorção de CO2 em todas as terras cultiváveis. Afinal, o crescimento das culturas é a "esponja" CO2 que retira o carbono da atmosfera.

Quando realizamos tal avaliação, descobrimos que, de 2005 a 2013, a absorção cumulativa de carbono nas terras agrícolas dos EUA aumentou em terramotos 49 (um teragrama é um milhão de toneladas métricas). As áreas plantadas da maioria das outras culturas de campo diminuíram durante este período, de modo que este aumento na absorção de CO2 pode ser largamente atribuído às culturas cultivadas para biocombustíveis.

No mesmo período, no entanto, as emissões de CO2 resultantes da fermentação e da queima de biocombustíveis aumentaram com o uso de terramotos 132. Portanto, a maior absorção de carbono associada ao crescimento da cultura compensou apenas 37 por cento das emissões de CO2 relacionadas ao biocombustível da 2005 através da 2013. Em outras palavras, os biocombustíveis estão longe de serem inerentemente neutros em carbono.

Fluxos de carbono e a 'banheira climática'

Este resultado contradiz o trabalho mais estabelecido sobre biocombustíveis. Para entender por que, é útil pensar na atmosfera como um banheira que é preenchido com CO2 em vez de água.

Muitas atividades na Terra adicionam CO2 à atmosfera, como a água que flui de uma torneira para a banheira. A maior fonte é a respiração: o carbono é o combustível da vida e todas as coisas vivas “queimam carboidratos” para impulsionar seus metabolismos. A queima de etanol, gasolina ou qualquer outro combustível à base de carbono abre ainda mais a “torneira” CO2 e adiciona carbono à atmosfera mais rapidamente do que os processos metabólicos naturais.

Outras atividades removem CO2 da atmosfera, como a água que sai de uma banheira. Antes da era industrial, o crescimento das plantas absorvia mais do que o suficiente CO2 para compensar o CO2 que plantas e animais respiravam na atmosfera.

Hoje, no entanto, em grande parte através do uso de combustíveis fósseis, estamos adicionando CO2 à atmosfera muito mais rapidamente do que a natureza remove. Como resultado, o “nível de água” da CO2 está subindo rapidamente na banheira climatizada.

Quando os biocombustíveis são queimados, eles emitem aproximadamente a mesma quantidade de CO2 por unidade de energia que os combustíveis de petróleo. Portanto, o uso de biocombustíveis em vez de combustíveis fósseis não altera a rapidez com que a CO2 flui para a banheira climatizada. Para reduzir o acúmulo de níveis atmosféricos de CO2, a produção de biocombustível deve abrir o dreno CO2 - isto é, deve acelerar a taxa líquida na qual o carbono é removido da atmosfera.

O cultivo de mais milho e soja abriu a captação da CO2 “drenar” um pouco mais, principalmente deslocando outras culturas. Isso é especialmente verdadeiro para o milho, cujos altos rendimentos removem carbono da atmosfera a uma taxa de duas toneladas por acre, mais rápido do que a maioria das outras culturas.

No entanto, a expansão da produção de milho e soja para biocombustíveis aumentou a absorção de CO2 apenas o suficiente para compensar 37 por cento do CO2 diretamente ligado ao uso de biocombustível. Além disso, estava longe de ser suficiente para compensar outras emissões de GEE durante a produção de biocombustível a partir de fontes, incluindo o uso de fertilizantes, operações agrícolas e refino de combustível. Além disso, quando os agricultores convertem pradarias, zonas húmidas e outros habitats que armazenam grandes quantidades de carbono em terras agrícolas, ocorrem grandes quantidades de CO2.

Modelagem equivocada

Nosso novo estudo provocou controvérsia porque contradiz muitas análises anteriores. Esses estudos usaram uma abordagem chamada análise do ciclo de vida, ou LCA, em que os analistas somam todas as emissões de GEE associadas à produção e uso de um produto. O resultado é popularmente chamado de “produto”pegada de carbono. "

Os estudos de ACV usados ​​para justificar e administrar políticas de combustíveis renováveis ​​avaliam apenas as emissões - isto é, o CO2 que flui no ar - e não avaliaram se a produção de biocombustível aumentou a taxa na qual as terras cultivadas removeram CO2 da atmosfera. Em vez disso, a LCA simplesmente assume que, como as culturas energéticas, como milho e soja, podem ser reavivadas de um ano para o outro, elas automaticamente removem tanto carbono da atmosfera quanto liberam durante a combustão do biocombustível. Essa suposição significativa é codificada em modelos de computador LCA.

Infelizmente, o LCA é a base para o RFS, assim como para o Padrão de Combustível de Baixo Carbono, um elemento-chave do ambicioso plano de ação climática daquele estado. Também é usado por outras agências, instituições de pesquisa e empresas com interesse em combustíveis para transporte.

Certa vez aceitei a opinião de que os biocombustíveis eram inerentemente neutros em carbono. Vinte anos atrás eu era o autor principal de o primeiro papel propondo o uso da ACV para a política de combustíveis. Muitos desses estudos foram feitos, e um Meta-análise amplamente citada publicado na Science em 2006 descobriu que o uso de etanol de milho reduziu significativamente as emissões de GEE em comparação com a gasolina de petróleo.

No entanto, outros estudiosos levantaram preocupações sobre como o plantio de vastas áreas com culturas energéticas poderia alterar o uso da terra. No início 2008 Science publicou dois artigos notáveis. Um descreveu como as culturas de biocombustíveis habitats ricos em carbono diretamente deslocadoscomo pastagens. O outro mostrou que o cultivo de biocombustível provocou danos efeitos indiretos, como o desmatamento, como os agricultores competiram por terras produtivas.

Os aderentes da ACV tornaram seus modelos mais complexos para explicar essas conseqüências da produção de combustível. Mas as incertezas resultantes cresceram tanto que se tornou impossível determinar se os biocombustíveis estavam ou não ajudando o clima. Em 2011 um Conselho Nacional de Pesquisa relatório sobre o RFS concluiu que os biocombustíveis baseados em culturas, como o etanol de milho, “não mostraram conclusivamente reduzir as emissões de GEE e, na verdade, podem aumentá-los”.

Essas incertezas me levaram a começar a desconstruir a ACV. Em 2013, publiquei um artigo em Climatic Change mostrando que as condições sob as quais a produção de biocombustíveis poderia compensar CO2 eram muito mais limitados do que o comumente assumido. Num artigo de revisão subseqüente Eu detalhei os erros cometidos ao usar o LCA para avaliar biocombustíveis. Esses estudos abriram o caminho para a nossa nova descoberta de que, até o momento, nos Estados Unidos, os combustíveis renováveis ​​são mais prejudiciais ao clima do que a gasolina.

Ainda é urgente mitigar a CO2 do petróleo, que é a maior fonte de emissões antropogênicas de CO2 nos Estados Unidos e segunda maior globalmente depois do carvão. Mas nossa análise afirma que, como uma cura para a mudança climática, os biocombustíveis são "Pior que a doença."

Reduzir e remover

A ciência aponta o caminho para os mecanismos de proteção climática que são mais eficazes e menos dispendiosos do que os biocombustíveis. tem duas estratégias amplas para mitigar as emissões de CO2 dos combustíveis de transporte. Primeiro, podemos reduzir as emissões melhorando a eficiência do veículo, limitando as milhas percorridas ou substituindo combustíveis realmente livres de carbono, como eletricidade ou hidrogênio.

Em segundo lugar, podemos remover CO2 da atmosfera mais rapidamente do que os ecossistemas estão absorvendo agora. Estratégias para “Recarbonizando a biosfera” incluir reflorestamento e florestamento, a reconstrução do carbono do solo e a restauração de outros ecossistemas ricos em carbono, como zonas úmidas e pastagens.

Essas abordagens ajudarão a proteger a biodiversidade - outro desafio global de sustentabilidade - em vez de ameaçá-la como a produção de biocombustível. Nossa análise também oferece outro insight: uma vez que o carbono tenha sido removido do ar, raramente faz sentido gastar energia e emissões para processá-lo em biocombustíveis, apenas para queimar o carbono e liberá-lo novamente na atmosfera.

Sobre o autor

John DeCicco, professor pesquisador, Universidade de Michigan

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.\

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