Ecco perché le strategie per i combustibili vegetali sostenibili si concentrano sui terreni marginali, ovvero sui campi che sono troppo difficili da coltivare o che non producono rendimenti sufficientemente buoni per essere considerati redditizi.

Un nuovo strumento sviluppato dagli scienziati dell'Università del Wisconsin-Madison potrebbe aiutare ad alleviare questa tensione.

Guidato da Yanhua Xie e Tyler Lark, ricercatori del Great Lakes Bioenergy Research Center, il team ha utilizzato l’apprendimento automatico per mappare quasi 30 milioni di acri di terreni coltivati ​​negli Stati Uniti abbandonati dagli anni ’80, creando uno strumento in grado di guidare le decisioni su come bilanciare la produzione di energia e cibo.

I loro risultati, pubblicati sulla rivista Environmental Research Letters , includono la mappatura più dettagliata fino ad oggi dei terreni precedentemente coltivati ​​negli Stati Uniti. Forniscono una risoluzione a livello di campo dei terreni agricoli abbandonati che potrebbero essere utilizzati per coltivare colture come il panico verga o il sorgo, che possono intrappolare il carbonio nel suolo e fungere da materia prima per i biocarburanti e sostituti dei prodotti petrolchimici.

"Se riusciamo a capire dove sono queste terre e quali sono le loro caratteristiche, possiamo davvero comprendere il loro vero potenziale per cose come la mitigazione del clima", afferma Lark, uno scienziato del Centro per la sostenibilità e l'ambiente globale dell'UW-Madison.

Lark, che studia il cambiamento nell'uso del suolo e il suo impatto sulle risorse terrestri e idriche, afferma che la comprensione potrebbe essere utilizzata per indirizzare gli investimenti nell'energia pulita laddove hanno la minore concorrenza con altri usi vantaggiosi.

"Questa è un'applicazione chiave di questo", afferma Lark. "Che si tratti di solare fotovoltaico, agrivoltaico, o di sviluppo di bioenergia cellulosica, o semplicemente di ripristino di ecosistemi naturali:questi siti potrebbero essere ottimi candidati per molte di queste applicazioni."

Lo studio è frutto di una collaborazione tra ricercatori della UW-Madison e della Michigan State University. I dati risultanti sono disponibili al pubblico nell'atlante interattivo dei terreni coltivati ​​degli Stati Uniti del GLBRC, che mappa anche le tendenze nell'espansione dei terreni agricoli e nell'irrigazione.

I ricercatori si affidano tradizionalmente a set di dati come il censimento dell'agricoltura dell'USDA, che fornisce stime dei terreni agricoli a livello di contea a intervalli di cinque anni e può essere utilizzato per stimare la quantità di terreno sottratto alla produzione.

Ma fino ad ora non c'era modo di sapere esattamente dove fosse quella terra né quando fu abbandonata.

"La maggior parte di queste stime sono state tutte a livello di contea", afferma Lark. "Questa è davvero l'analisi con la risoluzione più alta disponibile, che osserva direttamente il paesaggio, campo per campo, acro per acro, di dove si trovano questi terreni coltivati."

Sebbene le immagini satellitari siano in circolazione da decenni, senza i recenti progressi nel cloud computing, Lark afferma che era impossibile classificare i quasi 2 miliardi di acri di terra negli stessi Stati Uniti.

Per costruire le analisi del team, Xie, ora professore all’Università dell’Oklahoma, ha utilizzato i dati esistenti sulla copertura del suolo per addestrare un computer a leggere quelle immagini e riconoscere modelli di coltivazione. I ricercatori hanno poi fatto analizzare all'algoritmo i dati satellitari dal 1986 al 2018 e classificare ciascun pixel per determinare se era coltivato.

I risultati prevedono con precisione la posizione precisa dei terreni coltivati ​​abbandonati nove volte su 10 e possono persino individuare l'anno in cui sono stati abbandonati con una precisione di circa il 65%.

Il team ha scoperto che in questi 32 anni sono stati abbandonati più di 30 milioni di acri di terreni coltivati. La maggior parte dei terreni abbandonati era concentrata nelle Grandi Pianure e lungo il fiume Mississippi, tra l'Illinois meridionale e il Golfo del Messico.

Quei 30 milioni di acri non includono i terreni urbanizzati, che secondo Lark difficilmente torneranno mai alla coltivazione. Di quei terreni agricoli abbandonati, più della metà è stata trasformata in pascoli o praterie e circa un terzo era costituito da arbusti, foreste, zone umide o spogli.

Lark è rimasta sorpresa nello scoprire che meno di un quinto dei terreni abbandonati era iscritto a un programma formale di conservazione, come il Conservation Reserve Program dell'USDA, che paga gli agricoltori per togliere dalla produzione i terreni sensibili dal punto di vista ambientale. Ciò significa che per coltivare colture bioenergetiche potrebbe essere potenzialmente utilizzata più terra di quanto si pensasse in precedenza.

"Molte ipotesi erano che queste ex terre coltivate si sovrapponessero molto ai programmi formali di conservazione", afferma Lark. "Ma abbiamo visto che si tratta di pool quasi del tutto distinti."

I ricercatori possono ora utilizzare i dati risultanti per modellare la quantità di biomassa che potrebbe essere coltivata su queste terre e il loro potenziale di intrappolare nel suolo l'anidride carbonica dall'atmosfera.

Lo studio non spiega perché le terre furono abbandonate. "Il passo successivo è individuare i driver", afferma Lark.

Per fare ciò, Lark afferma che il team potrebbe inserire altre informazioni come dati socioeconomici e registri fiscali per avere un'idea migliore di ciò che sta accadendo a livello di parcella, ad esempio se un agricoltore ha messo fuori produzione un campo o ha venduto l'intera azienda agricola. e utilizzarli per identificare potenziali usi del terreno.

"Se stanno coltivando un mucchio di fieno, probabilmente è più facilmente adattabile alla materia prima per biocarburanti cellulosici, perché potrebbero già avere l'attrezzatura... e in quel caso potresti raccogliere anche qualcosa come il panico verga", dice Lark. "Se si tratta di un luogo in cui non esiste più alcuna produzione agricola, potrebbe essere più difficile farlo, ma forse più adatto per un impianto solare."