Sostituire i combustibili fossili con biocarburanti—combustibili prodotti da materiale organico rinnovabile—ha il potenziale per ridurre alcuni aspetti indesiderati della produzione e dell’uso di combustibili fossili, tra cui le emissioni inquinanti di gas convenzionali e serra (GHG), l’esaurimento delle risorse esauribili e la dipendenza da fornitori esteri instabili. La domanda di biocarburanti potrebbe anche aumentare il reddito agricolo., D’altra parte, poiché molte materie prime di biocarburanti richiedono terra, acqua e altre risorse, la ricerca suggerisce che la produzione di biocarburanti può dare origine a diversi effetti indesiderati. I potenziali inconvenienti includono modifiche ai modelli di utilizzo del suolo che possono aumentare le emissioni di gas serra, la pressione sulle risorse idriche, l’inquinamento atmosferico e idrico e l’aumento dei costi alimentari. A seconda della materia prima e del processo di produzione e dell’orizzonte temporale dell’analisi, i biocarburanti possono emettere ancor più gas serra di alcuni combustibili fossili su base equivalente energetica., I biocarburanti tendono anche a richiedere sussidi e altri interventi di mercato per competere economicamente con i combustibili fossili, il che crea perdite lorde nell’economia.
- Sfondo
- i Potenziali benefici economici della produzione di biocarburanti
- Potenziale economico svantaggi e impatto della produzione di biocarburanti
- la politica USA approcci per sostenere la produzione di biocarburanti
- Riferimenti Correlati
Sfondo
i biocarburanti di Prima generazione sono costituiti da colture di zucchero (di canna da zucchero, la barbabietola da zucchero), amido di colture (mais, sorgo), colture oleaginose (soia, colza), e grassi di origine animale., Le colture di zucchero e amido vengono convertite attraverso un processo di fermentazione per formare bioalcoli, tra cui etanolo, butanolo e propanolo. Oli e grassi animali possono essere trasformati in biodiesel. L’etanolo è il combustibile bioalcolico più utilizzato. La maggior parte dei veicoli può utilizzare miscele benzina-etanolo contenenti fino al 10% di etanolo (in volume). I veicoli a combustibile flessibile possono utilizzare E85, una miscela benzina-etanolo contenente fino all ‘ 85% di etanolo. C’erano più di 2300 stazioni di rifornimento E85 situate in tutti gli Stati Uniti nel 2013 (Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti).,
I biocarburanti di seconda generazione, o biocarburanti cellulosici, sono costituiti da cellulosa, che è disponibile da colture non alimentari e biomassa di scarto come mais stover, pannocchie, paglia, legno e sottoprodotti del legno. I biocarburanti di terza generazione utilizzano le alghe come materia prima. La produzione commerciale di biocarburanti cellulosici è iniziata negli Stati Uniti nel 2013, mentre i biocarburanti di alghe non sono ancora prodotti commercialmente.
Potenziali benefici economici della produzione di biocarburanti
La sostituzione dei combustibili fossili con i biocarburanti può generare una serie di vantaggi., A differenza dei combustibili fossili, che sono risorse esauribili, i biocarburanti sono prodotti da materie prime rinnovabili. Pertanto, la loro produzione e uso potrebbero, in teoria, essere sostenuti indefinitamente.
Mentre la produzione di biocarburanti produce emissioni di gas serra in diverse fasi del processo, l’analisi EPA (2010) del Renewable Fuel Standard (RFS) ha previsto che diversi tipi di biocarburanti potrebbero produrre emissioni di gas serra più basse del ciclo di vita rispetto alla benzina in un orizzonte temporale di 30 anni., Studi accademici che utilizzano altri modelli economici hanno anche scoperto che i biocarburanti possono portare a riduzioni delle emissioni di gas serra del ciclo di vita rispetto ai combustibili convenzionali (Hertel et al. 2010, Huang et al. 2013). I biocarburanti di seconda e terza generazione hanno un potenziale significativo per ridurre le emissioni di gas serra rispetto ai combustibili convenzionali, poiché le materie prime possono essere prodotte utilizzando terreni marginali. Inoltre, nel caso della biomassa di scarto, non è richiesta alcuna produzione agricola aggiuntiva e le emissioni indirette di gas serra mediate dal mercato possono essere minime se i rifiuti non hanno altri usi produttivi.,
I biocarburanti possono essere prodotti sul mercato interno, il che potrebbe portare a minori importazioni di combustibili fossili (Huang et al. 2013). Se la produzione e l’uso di biocarburanti riducono il consumo di combustibili fossili importati, potremmo diventare meno vulnerabili agli impatti negativi delle interruzioni dell’approvvigionamento (US EPA 2010). Ridurre la nostra domanda di petrolio potrebbe anche ridurre il suo prezzo, generando benefici economici per i consumatori americani, ma anche potenzialmente aumentando il consumo di petrolio all’estero (Huang et al. 2013).
I biocarburanti possono ridurre alcune emissioni inquinanti., L’etanolo, in particolare, può garantire una combustione completa, riducendo le emissioni di monossido di carbonio (US EPA 2010).
È importante notare che la produzione e il consumo di biocarburanti, in sé e per sé, non ridurranno le emissioni di gas serra o inquinanti convenzionali, diminuiranno le importazioni di petrolio o allevieranno la pressione sulle risorse esauribili. La produzione e l’uso di biocarburanti devono coincidere con la riduzione della produzione e dell’uso di combustibili fossili affinché questi benefici possano maturare. Questi benefici sarebbero mitigati se le emissioni di biocarburanti e le richieste di risorse aumentassero, piuttosto che spostare, quelle dei combustibili fossili.,
Potenziali benefici economici e impatti della produzione di biocarburanti
Le materie prime per biocarburanti comprendono molte colture che altrimenti sarebbero utilizzate per il consumo umano direttamente o indirettamente come mangimi per animali. Deviare queste colture verso i biocarburanti può portare a una maggiore superficie destinata all’agricoltura, a un maggiore uso di fattori di produzione inquinanti e a prezzi alimentari più elevati. Le materie prime cellulosiche possono anche competere per le risorse (terra, acqua, fertilizzanti, ecc.) che altrimenti potrebbero essere dedicati alla produzione alimentare., Di conseguenza, alcune ricerche suggeriscono che la produzione di biocarburanti può dar luogo a diversi sviluppi indesiderati.
I cambiamenti nei modelli di utilizzo del suolo possono aumentare le emissioni di gas serra rilasciando riserve di carbonio terrestre nell’atmosfera (Searchinger et al. 2008). Le materie prime di biocarburanti coltivate su terreni disboscati da foreste tropicali, come la soia in Amazzonia e la palma da olio nel sud-est asiatico, generano emissioni di gas serra particolarmente elevate (Fargione et al. 2008)., Anche l’uso di materie prime cellulosiche può stimolare prezzi delle colture più elevati che incoraggiano l’espansione dell’agricoltura in terreni non sviluppati, portando a emissioni di GHG e perdite di biodiversità (Melillo et al. 2009).
Le pratiche di produzione e lavorazione dei biocarburanti possono anche rilasciare GHG. L’applicazione del fertilizzante rilascia il protossido di azoto, un potente gas serra. La maggior parte delle bioraffinerie opera utilizzando combustibili fossili., Alcune ricerche suggeriscono che le emissioni di gas serra derivanti dalla produzione e dall’uso di biocarburanti, comprese quelle derivanti dal cambiamento indiretto dell’uso del suolo, potrebbero essere superiori a quelle generate dai combustibili fossili, a seconda dell’orizzonte temporale dell’analisi (Melillo et al. 2009, Mosnier et al. 2013).
Per quanto riguarda gli impatti ambientali non GHG, la ricerca suggerisce che la produzione di materie prime per biocarburanti, in particolare colture alimentari come mais e soia, potrebbe aumentare l’inquinamento delle acque da nutrienti, pesticidi e sedimenti (NRC 2011). Gli aumenti nell’irrigazione e nella raffinazione dell’etanolo potrebbero esaurire le falde acquifere (NRC 2011)., La qualità dell’aria potrebbe anche diminuire in alcune regioni se l’impatto dei biocarburanti sulle emissioni dei tubi di scarico e le emissioni aggiuntive generate nelle bioraffinerie aumentassero l’inquinamento atmosferico convenzionale netto (NRC 2011).
I modelli economici mostrano che l’uso di biocarburanti può comportare prezzi delle colture più elevati, sebbene la gamma di stime in letteratura sia ampia. Ad esempio, uno studio del 2013 ha trovato proiezioni per l’effetto dei biocarburanti sui prezzi del mais nel 2015 che vanno da un aumento del 5 a 53 per cento (Zhang et al. 2013)., Il rapporto del Consiglio nazionale delle ricerche (2011) sul RFS includeva diversi studi che riscontravano un aumento del 20-40% dei prezzi del mais dai biocarburanti nel periodo 2007-2009. Un documento di lavoro del National Center for Environmental Economics (NCEE) ha rilevato un aumento del 2-3% dei prezzi del mais a lungo termine per ogni aumento di miliardi di galloni nella produzione di etanolo di mais in media negli studi 19 (Condon et al. 2013). I prezzi delle colture più elevati portano a prezzi alimentari più elevati, anche se gli impatti sul cibo al dettaglio negli Stati Uniti dovrebbero essere piccoli (NRC 2011)., Prezzi delle colture più elevati possono portare a tassi più elevati di malnutrizione nei paesi in via di sviluppo (Rosegrant et al. 2008, Fischer et al. 2009).
Approcci politici statunitensi per sostenere la produzione di biocarburanti
L’Energy Policy Act del 2005 ha utilizzato una serie di incentivi economici, tra cui sovvenzioni, crediti d’imposta sul reddito, sussidi e prestiti per promuovere la ricerca e lo sviluppo sui biocarburanti. Ha stabilito uno standard di combustibile rinnovabile che impone la miscelazione di 7,5 miliardi di galloni di combustibili rinnovabili con benzina ogni anno entro il 2012.,
L’Energy Independence and Security Act del 2007 (EISA) includeva incentivi economici simili. EISA ampliato lo standard di combustibile rinnovabile per aumentare la produzione di biocarburanti a 36 miliardi di galloni entro il 2022. Di quest’ultimo obiettivo, 21 miliardi di galloni devono provenire da biocarburanti cellulosici o biocarburanti avanzati derivati da materie prime diverse dall’amido di mais., Per limitare le emissioni di gas serra, la legge afferma che i combustibili rinnovabili convenzionali (etanolo da amido di mais) sono necessari per ridurre le emissioni di gas serra del ciclo di vita rispetto alle emissioni del ciclo di vita da combustibili fossili di almeno il 20%, il biodiesel e i biocarburanti avanzati devono ridurre le emissioni di gas serra del 50% e EISA fornisce anche premi in denaro, sovvenzioni, sussidi, e prestiti per la ricerca e lo sviluppo, bioraffinerie che spostano oltre l ‘ 80 per cento dei combustibili fossili utilizzati per operare la raffineria, e le applicazioni commerciali di biocarburanti cellulosici.,
Oltre all’EISA, numerose altre politiche hanno incoraggiato la produzione e l’uso di biocarburanti negli Stati Uniti negli ultimi decenni. I crediti d’imposta attualmente supportano i biocarburanti avanzati, tra cui cellulosico e biodiesel.
Riferimenti correlati
Fargione, J., et al. 2008. “Land clearing e il debito di carbonio biocarburanti.”Scienza 319: 1235-1238.
Consiglio Nazionale delle Ricerche. 2011. Commissione per l’impatto economico e ambientale dell’aumento della produzione di biocarburanti. Renewable Fuel Standard: potenziali effetti economici e ambientali della politica statunitense sui biocarburanti., Washington, DC: La National Academies Press.
Searchinger, T., et al. 2008. “L’uso delle terre coltivate statunitensi per i biocarburanti aumenta i gas serra attraverso le emissioni derivanti dal cambiamento dell’uso del suolo.”Scienza 319: 1238-1240.
US Environmental Protection Agency. 2010. Renewable Fuel Standard Program (RFS2) Analisi di impatto normativo. (Accesso settembre. 10, 2013).
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