I sistemi di biocarburanti e bioenergia sono parte integrante degli scenari per sostituire l'uso di combustibili fossili e produrre emissioni negative attraverso la cattura e lo stoccaggio del carbonio. Ma il beneficio netto di mitigazione dei gas serra di questi sistemi è stato controverso, a causa delle preoccupazioni relative alle perdite di carbonio dovute ai cambiamenti nell'uso del suolo e ai vantaggi del sequestro persi da usi alternativi del suolo.

Un nuovo studio condotto dalla Colorado State University, che include un team interdisciplinare di scienziati delle piante, ecologisti e ingegneri hanno previsto significativi benefici climatici derivanti dall'uso di tecnologie avanzate per i biocarburanti. Contando tutti i flussi di carbonio nei sistemi di biocarburanti e confrontandoli con quelli nelle praterie e nelle foreste, il team ha scoperto che esistono strategie chiare affinché i biocarburanti abbiano un beneficio netto di carbonio.

Questo è uno dei primi studi a esaminare sia i biocarburanti attuali che quelli futuri a emissioni zero.

"Percorsi robusti per la mitigazione netta dei gas serra e le emissioni negative tramite biocarburanti avanzati, " è stato pubblicato il 24 agosto in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

I biocarburanti meritano un altro sguardo

Giovanni Campo, ricercatore presso il Natural Resource Ecology Lab della CSU, ha affermato che è stata una sfida per l'industria dei biocarburanti dimostrare la fattibilità commerciale dei biocarburanti cellulosici, creato utilizzando parti non commestibili di piante. erbaccia, un'erba nativa che cresce in molte parti del Nord America, è un candidato leader per la produzione sostenibile di materiale vegetale.

Il team di ricerca ha utilizzato la modellazione per simulare la coltivazione di switchgrass, produzione di biocarburanti cellulosici e cattura e stoccaggio del carbonio, monitoraggio dell'ecosistema e dei flussi di carbonio. Gli scienziati hanno quindi confrontato questo modello con modi alternativi per immagazzinare carbonio sulla terra, compresa la crescita di foreste o praterie.

La tecnologia per la cattura e lo stoccaggio del carbonio viene utilizzata da almeno una struttura in Illinois che lavora il mais come biocarburante convenzionale per creare etanolo, ma questi sistemi non sono ancora diffusi. Nell'ambito dello studio, i ricercatori hanno creato modelli per simulare l'aspetto di una raffineria di biocarburanti cellulosici.

"Ciò che abbiamo scoperto è che circa la metà del carbonio nel verme che entra nella raffineria diventa un sottoprodotto che sarebbe disponibile per la cattura e lo stoccaggio del carbonio, " ha affermato Field. I flussi di sottoprodotto risultanti di anidride carbonica di elevata purezza non richiederebbero molta separazione o pulizia prima di essere immagazzinati nel sottosuolo.

Il team di ricerca ha analizzato tre casi di studio statunitensi contrastanti e ha scoperto che su terreni in cui gli agricoltori o i gestori del territorio stavano abbandonando la coltivazione o mantenendo i pascoli per il pascolo, la coltivazione di arbusti per la produzione di etanolo cellulosico ha avuto un potenziale di mitigazione per ettaro paragonabile alla riforestazione e parecchie volte maggiore rispetto al ripristino delle praterie. (Un ettaro è circa due volte e mezzo la dimensione di un campo di calcio medio.)

L'uso di switchgrass può essere particolarmente utile in parti del paese in cui piantare più alberi non è un'opzione.

"Nelle Grandi Pianure, la prateria è la copertura più naturale, " ha detto Field. "Quei sistemi non assorbono tanto carbonio quanto un sistema forestale. Se inizi a mettere i biocarburanti nel mix, hanno due volte e mezzo i benefici in termini di carbonio rispetto alle praterie. Se ti trovi in ​​una zona in cui le praterie sarebbero la copertura nativa, c'è un chiaro vantaggio nell'usare i biocarburanti".

Field ha affermato che la motivazione del team per lo studio arriva sulla scia di diverse importanti critiche ai biocarburanti. "Volevamo vedere se siamo giunti alla stessa conclusione o meno dei ricercatori che sono stati critici sui biocarburanti, " Egli ha detto.

"La nostra analisi mostra che i grandi benefici climatici possono, infatti, essere raggiunto attraverso i biocarburanti se vi è l'intenzione di farlo, " ha detto Lee Lynd, un co-autore e Paul E. e Joan H. Queneau Distinguished Professor in Environmental Engineering Design al Dartmouth College.

L'uso dei biocarburanti è indispensabile per raggiungere gli obiettivi climatici

Gli scienziati hanno affermato che a causa degli attuali ritardi nell'affrontare il cambiamento climatico, è imperativo assumere una posizione più proattiva sui biocarburanti e altre tecnologie a emissioni negative se paesi come gli Stati Uniti vogliono limitare l'impatto del riscaldamento globale a 1,5 gradi Celsius sopra i livelli preindustriali.

"Se vogliamo raggiungere questo obiettivo, dobbiamo davvero implementare alternative all'uso dei combustibili fossili il più rapidamente possibile, " ha affermato Field. C'è anche la necessità di ripulire l'inquinamento da carbonio dall'atmosfera e tornare indietro alle emissioni storiche, Ha aggiunto.

Ripulire l'inquinamento da carbonio è un'idea che è stata ampiamente discussa da quando l'accordo di Parigi è stato stabilito nell'ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici nel 2016.

"Dovremo iniziare a ripulire parte dell'inquinamento da carbonio che è stato emesso in passato, perché siamo troppo lenti nel ridurre le nostre emissioni, " disse Campo.

Esistono diversi modi per eseguire questa pulizia, con l'idea più semplice di coltivare alberi per immagazzinare più carbonio sul terreno.

Altre alternative sono delineate e analizzate nello studio, compreso l'uso di biocarburanti a emissioni zero. Le piante estraggono il carbonio dall'atmosfera per crescere e il carbonio viene utilizzato per costruire i tessuti vegetali.

Se quel materiale vegetale viene raccolto e convertito in energia, parte del sottoprodotto di anidride carbonica risultante può essere catturato e pompato nel sottosuolo per essere immagazzinato in pozzi petroliferi esauriti o altre formazioni geologiche, invece di rimandarlo nell'atmosfera.

Allo stesso modo, i biocarburanti cellulosici sono attraenti perché potrebbero aiutare a ridurre l'uso di combustibili fossili nell'aviazione, spedizioni e autotrasporti, tutti i campi che sono difficili da passare all'elettricità.

Andando avanti, il team di ricerca spera di ampliare la sua modellizzazione, scalandolo a livello nazionale piuttosto che guardare alcuni siti specifici in tutto il paese.

"Molti dei pezzi per l'uso futuro dei biocarburanti avanzati esistono su piccola scala, " ha detto Field. "Il trucco sta nel mettere insieme tutti questi pezzi e assicurarsi che continuiamo ad avere supporto in modo che possa prosperare e decollare, anche quando i prezzi del gas sono relativamente bassi, come adesso."