Der Ersatz fossiler Brennstoffe durch Biokraftstoffe-Kraftstoffe aus nachwachsenden organischen Stoffen-hat das Potenzial, einige unerwünschte Aspekte der Produktion und Verwendung fossiler Brennstoffe zu reduzieren, einschließlich konventioneller Schadstoffemissionen und Treibhausgasemissionen (THG), erschöpfbarer Ressourcenverbrauch und Abhängigkeit von instabilen ausländischen Lieferanten. Die Nachfrage nach Biokraftstoffen könnte auch das landwirtschaftliche Einkommen erhöhen., Da viele Biokraftstofffuttermittel Land, Wasser und andere Ressourcen erfordern, deuten Untersuchungen darauf hin, dass die Biokraftstoffproduktion zu mehreren unerwünschten Wirkungen führen kann. Mögliche Nachteile sind Änderungen der Landnutzungsmuster, die die Treibhausgasemissionen erhöhen können, Druck auf die Wasserressourcen, Luft-und Wasserverschmutzung und erhöhte Lebensmittelkosten. Je nach Ausgangsmaterial und Produktionsprozess und Zeithorizont der Analyse können Biokraftstoffe auf energieäquivalenter Basis noch mehr Treibhausgase ausstoßen als einige fossile Brennstoffe., Biokraftstoffe erfordern in der Regel auch Subventionen und andere Marktinterventionen, um wirtschaftlich mit fossilen Brennstoffen zu konkurrieren, was zu Verlusten in der Wirtschaft führt.
- Hintergrund
- Potenzielle wirtschaftliche Vorteile der Biokraftstoffproduktion
- Potenzielle wirtschaftliche Vorteile und Auswirkungen der Biokraftstoffproduktion
- Politische Ansätze der USA zur Unterstützung der Biokraftstoffproduktion
- Verwandte Referenzen
Hintergrund
Biokraftstoffe der ersten Generation werden aus Zuckerkulturen (Zuckerrohr, Zuckerrüben), Stärkekulturen (Mais, Sorghum), Ölsaaten (Mais, Sorghum), sojabohnen, Raps) und tierische Fette., Zucker-und Stärkekulturen werden durch einen Fermentationsprozess zu Bioalkoholen, einschließlich Ethanol, Butanol und Propanol, umgewandelt. Öle und Tierische Fette können zu biodiesel verarbeitet. Ethanol ist der am häufigsten verwendete Bioalkoholbrennstoff. Die meisten Fahrzeuge können Benzin-Ethanol-Mischungen verwenden, die bis zu 10 Prozent Ethanol (nach Volumen) enthalten. Flexible Kraftstofffahrzeuge können E85 verwenden, eine Benzin-Ethanol-Mischung, die bis zu 85 Prozent Ethanol enthält. Es gab mehr als 2300 E85 Tankstellen in den USA im Jahr 2013 (US Department of Energy).,
Biokraftstoffe der zweiten Generation oder Biokraftstoffe aus Zellulose werden aus Zellulose hergestellt, die aus Non-Food-Kulturen und Abfallbiomasse wie Maisstapel, Maiskolben, Stroh, Holz und Holznebenprodukten erhältlich ist. Biokraftstoffe der dritten Generation verwenden Algen als Ausgangsmaterial. Die kommerzielle Produktion von Zellulose-Biokraftstoffen begann 2013 in den USA, während Algen-Biokraftstoffe noch nicht kommerziell hergestellt werden.
Potenzieller wirtschaftlicher Nutzen der Biokraftstoffproduktion
Der Ersatz fossiler Brennstoffe durch Biokraftstoffe hat das Potenzial, eine Reihe von Vorteilen zu generieren., Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die erschöpfbare Ressourcen sind, werden Biokraftstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Somit könnte ihre Produktion und Verwendung theoretisch auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten werden.
Während die Produktion von Biokraftstoffen in mehreren Phasen des Prozesses zu Treibhausgasemissionen führt, prognostizierte die EPA-Analyse (2010) des Renewable Fuel Standard (RFS), dass mehrere Arten von Biokraftstoffen über einen Zeitraum von 30 Jahren geringere Treibhausgasemissionen im Lebenszyklus als Benzin verursachen könnten., Akademische Studien, die andere Wirtschaftsmodelle verwenden, haben auch herausgefunden, dass Biokraftstoffe zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen im Lebenszyklus im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen führen können (Hertel et al. 2010, Huang et al. 2013). Biokraftstoffe der zweiten und dritten Generation haben ein erhebliches Potenzial, die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen zu reduzieren, da Rohstoffe auf Grenzflächen erzeugt werden können. Darüber hinaus ist bei Abfallbiomasse keine zusätzliche landwirtschaftliche Produktion erforderlich, und indirekte marktvermittelte THG-Emissionen können minimal sein, wenn die Abfälle keine anderen produktiven Verwendungszwecke haben.,
Biokraftstoffe können im Inland produziert werden, was zu geringeren Importen fossiler Brennstoffe führen könnte (Huang et al. 2013). Wenn die Produktion und Nutzung von Biokraftstoffen unseren Verbrauch importierter fossiler Brennstoffe reduziert, sind wir möglicherweise weniger anfällig für die nachteiligen Auswirkungen von Versorgungsstörungen (US EPA 2010). Die Verringerung unserer Nachfrage nach Erdöl könnte auch den Preis senken, wirtschaftliche Vorteile für die amerikanischen Verbraucher bringen, aber auch den Erdölverbrauch im Ausland erhöhen (Huang et al. 2013).
Biokraftstoffe können einige Schadstoffemissionen reduzieren., Insbesondere Ethanol kann eine vollständige Verbrennung gewährleisten und die Kohlenmonoxidemissionen reduzieren (US EPA 2010).
Es ist wichtig anzumerken, dass die Produktion und der Verbrauch von Biokraftstoffen an und für sich weder die Treibhausgasemissionen noch die konventionellen Schadstoffemissionen reduzieren, die Erdölimporte verringern oder den Druck auf erschöpfbare Ressourcen verringern. Die Produktion und Verwendung von Biokraftstoffen muss mit der Verringerung der Produktion und Verwendung fossiler Brennstoffe zusammenfallen, damit diese Vorteile entstehen. Diese Vorteile würden gemildert, wenn die Biokraftstoffemissionen und der Ressourcenbedarf die fossilen Brennstoffe erhöhen und nicht verdrängen.,
Potenzielle wirtschaftliche Vorteile und Auswirkungen der Biokraftstoffproduktion
Biokraftstofffuttermittel umfassen viele Kulturen, die sonst direkt oder indirekt als Tierfutter für den menschlichen Verzehr verwendet würden. Die Umleitung dieser Pflanzen auf Biokraftstoffe kann zu mehr Landfläche für die Landwirtschaft, einem verstärkten Einsatz umweltschädlicher Inputs und höheren Lebensmittelpreisen führen. Zellulose-Rohstoffe können auch um Ressourcen (Land, Wasser, Dünger usw.) konkurrieren.), die sonst der Nahrungsmittelproduktion gewidmet werden könnten., Infolgedessen legen einige Untersuchungen nahe, dass die Produktion von Biokraftstoffen zu mehreren unerwünschten Entwicklungen führen kann.
Änderungen der Landnutzungsmuster können die Treibhausgasemissionen erhöhen, indem terrestrische Kohlenstoffbestände in die Atmosphäre freigesetzt werden (Searchinger et al. 2008). Biokraftstofffuttermittel, die an Land angebaut werden, das von tropischen Wäldern befreit ist, wie Sojabohnen im Amazonasgebiet und Ölpalmen in Südostasien, erzeugen besonders hohe Treibhausgasemissionen (Fargione et al. 2008)., Selbst die Verwendung von Zellulosefuttermitteln kann zu höheren Pflanzenpreisen führen, die die Expansion der Landwirtschaft in unbebaute Flächen fördern und zu Treibhausgasemissionen und Biodiversitätsverlusten führen (Melillo et al. 2009).
Biokraftstoffproduktions-und-Verarbeitungspraktiken können auch Treibhausgase freisetzen. Düngemittelanwendung setzt Lachgas frei, ein starkes Treibhausgas. Die meisten Bioraffinerien arbeiten mit fossilen Brennstoffen., Einige Untersuchungen legen nahe, dass die Treibhausgasemissionen, die sich aus der Produktion und Nutzung von Biokraftstoffen ergeben, einschließlich derjenigen aus indirekten Landnutzungsänderungen, je nach Zeithorizont der Analyse höher sein können als die von fossilen Brennstoffen (Melillo et al. 2009, Mosnier et al. 2013).
In Bezug auf die Auswirkungen von Treibhausgasen auf die Umwelt legt die Forschung nahe, dass die Produktion von Biokraftstoffen, insbesondere von Nahrungspflanzen wie Mais und Soja, die Wasserverschmutzung durch Nährstoffe, Pestizide und Sedimente erhöhen könnte (NRC 2011). Eine Zunahme der Bewässerung und der Ethanolraffination könnte Grundwasserleiter erschöpfen (NRC 2011)., Die Luftqualität könnte in einigen Regionen auch sinken, wenn die Auswirkungen von Biokraftstoffen auf die Endrohremissionen sowie die zusätzlichen Emissionen, die in Bioraffinerien erzeugt werden, die Netto-konventionelle Luftverschmutzung erhöhen (NRC 2011).
Wirtschaftsmodelle zeigen, dass der Biokraftstoffverbrauch zu höheren Pflanzenpreisen führen kann, obwohl die Schätzungen in der Literatur breit sind. Eine Studie aus dem Jahr 2013 ergab beispielsweise Projektionen für die Auswirkungen von Biokraftstoffen auf die Maispreise im Jahr 2015, die zwischen 5 und 53 Prozent lagen (Zhang et al. 2013)., Der Bericht des National Research Council (2011) über die RFS enthielt mehrere Studien, in denen ein Anstieg der Maispreise um 20 bis 40 Prozent gegenüber Biokraftstoffen in den Jahren 2007 bis 2009 festgestellt wurde. Ein Arbeitspapier des National Center for Environmental Economics (NCEE) ergab einen Anstieg der langfristigen Maispreise um 2 bis 3 Prozent für jede Milliarde Gallone Anstieg der Ethanolproduktion von Mais im Durchschnitt in 19 Studien (Condon et al. 2013). Höhere Erntepreise führen zu höheren Lebensmittelpreisen, obwohl die Auswirkungen auf den Lebensmitteleinzelhandel in den USA voraussichtlich gering sein werden (NRC 2011)., Höhere pflanzliche Preise können in Entwicklungsländern zu höheren Unterernährungsraten führen (Rosegrant et al. 2008, Fischer et al. 2009).
die US-amerikanische Politik-Ansätze zur Unterstützung der Biokraftstoff-Produktion
Der Energy Policy Act von 2005 verwendet eine Vielzahl von wirtschaftlichen Anreizen, einschließlich Stipendien, Einkommen, Steuergutschriften, Zuschüsse und Darlehen zur Förderung der Biokraftstoff-Forschung und Entwicklung. Es wurde ein Standard für erneuerbare Brennstoffe festgelegt, der die jährliche Mischung von 7.5 Milliarden Gallonen erneuerbarer Brennstoffe mit Benzin bis 2012 vorschreibt.,
Das Energy Independence and Security Act von 2007 (EISA) enthielt ähnliche wirtschaftliche Anreize. EISA erweiterte den Standard für erneuerbare Energien, um die Biokraftstoffproduktion bis 2022 auf 36 Milliarden Gallonen zu erhöhen. Von letzterem Ziel müssen 21 Milliarden Gallonen aus Zellulose-Biokraftstoff oder fortschrittlichen Biokraftstoffen stammen, die aus anderen Futtermitteln als Maisstärke stammen., Um die Treibhausgasemissionen zu begrenzen, heißt es im Gesetz, dass konventionelle erneuerbare Kraftstoffe (Maisstärke-Ethanol) die Treibhausgasemissionen im Lebenszyklus im Vergleich zu den Lebenszyklusemissionen fossiler Brennstoffe um mindestens 20 Prozent reduzieren müssen, Biodiesel und fortschrittliche Biokraftstoffe die Treibhausgasemissionen um 50 Prozent reduzieren müssen und Zellulosebiokraftstoffe die Emissionen um 60 Prozent reduzieren müssen. EISA bietet auch Geldprämien, Zuschüsse, Subventionen und Darlehen für Forschung und Entwicklung, Bioraffinerien, die mehr als 80 Prozent der fossilen Brennstoffe verdrängen, die für den Betrieb der Raffinerie verwendet werden, und kommerzielle Anwendungen von Zellulose-Biokraftstoff.,
Neben der EISA haben in den letzten Jahrzehnten zahlreiche andere Politiken die Produktion und Verwendung von Biokraftstoffen in den USA gefördert. Steuergutschriften unterstützen derzeit fortschrittliche Biokraftstoffe, einschließlich Zellulose und Biodiesel.
Verwandte Verweise
Fargione, J., et al. 2008. „Land Clearing und die Biofuel Carbon Debt.“Science 319: 1235-1238.
Nationaler Forschungsrat. 2011. Ausschuss für wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen der zunehmenden Biokraftstoffproduktion. Standard für erneuerbare Energien: Potenzielle wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen der US-Biokraftstoffpolitik., Washington, DC: The National Academies Press.
Searchinger, T., et al. 2008. „Die Nutzung von US-Ackerland für Biokraftstoffe erhöht die Treibhausgase durch Emissionen aus Landnutzungsänderungen.“Science 319: 1238-1240.
US Environmental Protection Agency. 2010. Renewable Fuel Standard Program (RFS2) Regulatory Impact Analysis. (Zugriff auf Sept. 10, 2013).
Seitenanfang