Nel continuo sforzo di scoprire le condizioni ideali per coltivare biocarburanti alternativi che offrano maggiori benefici ambientali, Gli scienziati dell'Università del Minnesota hanno applicato la loro ricerca sulle praterie native nell'Upper Midwest per comprendere le terre marginali, in particolare i campi agricoli abbandonati e degradati.

"Nativo, erbe perenni e campi abbandonati sono stati proposti come un modo per aumentare i benefici ambientali dei biocarburanti. Biocarburanti di prima generazione, come l'etanolo da mais, richiedono un uso intensivo di fertilizzanti azotati e sottraggono terra alla produzione alimentare. Volevamo vedere se l'erba della prateria potesse rivelarsi un raccolto migliore, " ha affermato il ricercatore capo David Tilman, professore al College of Biological Sciences (CBS) e direttore della Cedar Creek Ecosystem Science Reserve.

Un altro potenziale beneficio delle erbe perenni è legato ai loro sistemi di radici profonde. Secondo i ricercatori, i sistemi di radici più profondi, contrariamente a quelli osservati nelle colture annuali come il mais, sono in grado di immagazzinare grandi quantità di carbonio sotto terra che altrimenti verrebbero rilasciate nell'atmosfera. Però, perché le erbe perenni su terreni marginali possono avere rese basse a causa del suolo meno fertile, i ricercatori hanno esaminato i modi per massimizzare la crescita delle erbe senza effetti negativi sull'ambiente.

Nello studio decennale pubblicato su Sostenibilità della natura , i ricercatori hanno utilizzato 36 appezzamenti in un sito agricolo abbandonato nella Cedar Creek Ecosystem Science Reserve per piantare 32 specie di piante della prateria e della savana originarie del Minnesota. Nel 2007, i ricercatori hanno diviso i grafici in diversi gruppi e hanno assegnato loro una combinazione di due trattamenti:aggiunta di acqua (cioè, irrigati o non irrigati) e concimazioni azotate (es. 0 g/m ² , 7 g/m ² , 14 g/m ² ).

Nel decennio successivo, i ricercatori hanno scoperto che:

• trattamenti moderati (irrigazione e 7 g/m ² di azoto) ha avuto le migliori rese di biomassa e stoccaggio del carbonio nel suolo, pur avendo effetti trascurabili sulla stabilità, diversità e perdita di nutrienti nelle acque sotterranee;
• rispetto al controllo (non irrigato e senza azoto aggiuntivo), trattamenti moderati hanno portato a quasi il doppio della resa e dello stoccaggio del carbonio nel suolo e, se le piante fossero convertite in bioenergia per sostituire i combustibili fossili, si otterrebbe il doppio del risparmio di gas serra;
• rispetto al trattamento moderato, il trattamento più intensivo (irrigazione e 14 g/m ² di azoto) ha avuto un risparmio di gas serra del 30% inferiore, Lisciviazione di nitrati 10 volte maggiore e perdita del 120 percento maggiore nella diversità delle piante.

"I nostri risultati indicano che diversi livelli di intensificazione hanno diversi benefici e costi ambientali, " disse Yi Yang, l'autore principale dello studio e ora ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di ingegneria dei bioprodotti e dei biosistemi dell'Università del Minnesota. "Il nostro studio suggerisce che l'ottimizzazione di molteplici benefici ambientali richiede pratiche di intensificazione sostenibili appropriate per i suoli, clima e specie vegetali di una regione."

Rispetto all'etanolo da mais, i ricercatori hanno scoperto che la resa di biomassa dalle erbe della prateria autoctone più performanti era moderatamente inferiore (sei tonnellate per ettaro rispetto alla resa media di mais di otto tonnellate per ettaro negli Stati Uniti). Però, i ricercatori hanno scoperto che a causa del minor uso di azoto e delle maggiori quantità di stoccaggio del carbonio nel suolo, le praterie native comporterebbe un risparmio complessivo di gas serra più elevato se convertite in bioenergia.

"La coltivazione di erbe della prateria ad alta diversità e tutti i relativi fiori della prateria su terreni agricoli abbandonati e il loro utilizzo per la bioenergia può ripristinare l'ecologia per la fauna selvatica e, in definitiva, migliorare il clima della Terra aiutando a sostituire i combustibili fossili, ", ha affermato il ricercatore capo e membro della facoltà della CBS Clarence Lehman.

Ulteriori studi in altre regioni con diverse caratteristiche del suolo e climi dovrebbero essere condotti per ampliare questi risultati.