Che i biocarburanti possano contribuire a un mix energetico globale più pulito è ampiamente accettato, ma i benefici netti della bioenergia in termini di mitigazione dei gas serra (GHG) sono discutibili. Alcuni sostengono, Per esempio, che i biocarburanti non sono sostenibili perché la conversione di terreni non agricoli per coltivare colture energetiche potrebbe portare a una significativa diminuzione iniziale dello stoccaggio del carbonio, creando quello che è noto come "debito di carbonio per i biocarburanti".

Uno studio di un gruppo transfrontaliero di ricercatori pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) potrebbe aiutare a confutare questa tesi.

Lo studio ha mostrato che il potenziale di mitigazione dei gas a effetto serra della coltivazione di arbusti per la produzione di etanolo cellulosico negli Stati Uniti era paragonabile su base per ettaro a quello del rimboschimento e parecchie volte maggiore di quello del ripristino delle praterie. Switchgrass (Panicum virgatum) è un'erba nativa nordamericana ampiamente coltivata proposta come biomassa per l'economia biobased.

Una tecnologia più avanzata e l'integrazione della cattura e dello stoccaggio del carbonio (CCS) potrebbero aumentare ulteriormente il potenziale di mitigazione per ettaro dei sistemi di bioenergia di un fattore sei, secondo lo studio, che è stato sostenuto dalla São Paulo Research Foundation—FAPESP tramite un progetto guidato da John J. Sheehan.

Sheehan è affiliato con l'Università del Minnesota negli Stati Uniti ed è attualmente visiting fellow presso la School of Agricultural Engineering (FEAGRI-UNICAMP) dell'Università di Campinas nello stato di San Paolo, Brasile, sotto l'egida della (São Paulo Excellence Chair (SPEC).

Co-autore principale dello studio, Lee R. Lynd, un professore al Dartmouth College di Hannover, New Hampshire (Stati Uniti d'America), ha iniziato un progetto a febbraio presso il Centro di Biologia Molecolare e Ingegneria Genetica (CBMEG) di UNICAMP, con il finanziamento di FAPESP nell'ambito del programma SPEC.

"Lo studio evidenzia in dettaglio i fattori e le strategie che sono importanti per l'implementazione della produzione di biocarburanti in un modo che aiuta a stabilizzare il clima, "Ha detto Lynd.

Domande con risposta

Secondo gli autori, i critici della bioenergia si chiedono se le colture di materie prime possano essere ottenute in modo sostenibile senza causare riduzioni controproducenti nello stoccaggio del carbonio nell'ecosistema.

Oltre al "debito di carbonio" derivante dalla conversione di terreni non agricoli in piantagioni di colture energetiche, l'uso di terreni agricoli produttivi esistenti con basse scorte di carbonio può anche essere controproducente se la produzione alimentare viene spostata e le emissioni di gas a effetto serra aumentano altrove.

Questo effetto, noto come cambiamento indiretto dell'uso del suolo, può essere ridotto al minimo o evitato coltivando materie prime per biocarburanti su terreni agricoli a bassa resa o abbandonati, o terra risparmiata dall'uso agricolo continuato attraverso l'intensificazione agricola futura o cambiamenti nella dieta.

La riforestazione offre un uso alternativo di tali terreni per la mitigazione dei gas serra. Però, si sostiene spesso che la valutazione della produzione di bioenergia in queste aree dovrebbe considerare il loro "costo opportunità", ovvero la rinuncia al sequestro del carbonio quando la terra viene utilizzata per la produzione di materie prime invece che per il rimboschimento.

"I principali studi pubblicati fino ad oggi suggeriscono una variazione netta dell'uso del suolo pari a zero, ma il cambiamento indiretto dell'uso del suolo continua ad essere invocato come una critica fondamentale ai biocarburanti, " ha detto Lynd.

Questi argomenti erano inizialmente diretti ai biocarburanti di prima generazione, ottenuti dallo zucchero, amido o olio vegetale nelle colture alimentari coltivate su terreni agricoli, ma le domande si concentrano sul debito di carbonio, cambiamento indiretto dell'uso del suolo, e da allora sono stati aumentati i costi opportunità per quanto riguarda la produzione di biomassa cellulosica da utilizzare nella produzione di biocarburanti avanzati o nella generazione di elettricità.

Sulla base di questi e altri argomenti, studi recenti suggeriscono che l'utilizzo della terra per produrre materie prime bioenergetiche ha un impatto tutt'altro che ideale in termini di mitigazione della crisi climatica, e raccomandare che la ricerca e la politica siano riorientate verso la gestione biologica del carbonio a terra.

Però, questi studi sono spesso basati su stime secondarie delle prestazioni del sistema bioenergetico e dei costi di opportunità di mitigazione. Per di più, generalmente escludono la considerazione di CCS o futuri miglioramenti tecnologici, notano gli autori.

"Ognuna delle critiche che discutiamo nello studio ha una certa legittimità in termini di indicazione di fattori che possono annullare l'impatto benefico dei biocarburanti sul clima, ma non dovrebbero essere presi come prova che i biocarburanti non possono o non hanno alcun impatto benefico, " ha detto Lynd.

Per confutare le argomentazioni presentate dai critici della sostenibilità dei biocarburanti, i ricercatori hanno utilizzato la simulazione dell'ecosistema combinata con modelli di produzione di biocarburanti cellulosici e CCS, stimare il potenziale del biocarburante da erba energetica per sostituire i combustibili fossili e sequestrare il carbonio direttamente rispetto ad altri schemi di mitigazione a terra, come il rimboschimento e il ripristino delle praterie.

Hanno calibrato il modello dell'ecosistema per eseguire simulazioni temporalmente esplicite dello scambio di carbonio atmosfera-biosfera in diverse scelte di utilizzo del suolo in tre siti di casi di studio negli Stati Uniti.

L'analisi ha mostrato che quando gli agricoltori sono passati dall'erba rampicante all'etanolo cellulosico, il potenziale di mitigazione per ettaro era paragonabile a quello del rimboschimento e parecchie volte superiore a quello del ripristino delle praterie.

It also showed that the mitigation potential of plausible future improvements in energy crop yields and biorefining technology, together with CCS, could be four times greater than that of reforestation and 15 times greater than that of grassland restoration.

"In addition, we found that natural land cover and the technological maturity of the supply chain make a significant difference when it comes to estimating the relative benefits of GHG mitigation by biofuels and restoration of natural vegetation, " Lynd said.

Switchgrass cultivation can be particularly useful in parts of the US where the natural plant cover consists of grass rather than trees, secondo lo studio.

In future, the researchers plan to use the same modeling approach to discuss these issues for the US on a nationwide scale. "An important direction in which the study points is an analysis of a broader range of sites, energy crops, and conversion processes, including those designed to include biofuel production in a manner consistent with the circular economy, " Lynd said.

The methodology could also be used to analyze the production of biofuel from sugarcane in Brazil, Ha aggiunto.