Ученые, компании и государственные учреждения усердно работают над сокращением выбросов парниковых газов, вызывающих изменение климата. В последние годы биотопливо, производимое из кукурузы, стало использоваться в качестве источника топлива для автомобилей и, возможно, самолетов.
Но кукуруза проблематична как исходный материал для биотоплива. Он требует больших ресурсов для выращивания, сильно влияет на окружающую среду и более полезен в качестве пищи.
Исследование, проведенное Университетом штата Колорадо, открывает новые перспективы для биотоплива, производимого из проса, несъедобной местной травы, которая растет во многих частях Северной Америки. Ученые использовали моделирование для имитации различных сценариев выращивания и обнаружили климатический след в диапазоне от -11 до 10 граммов углекислого газа на мегаджоуль - стандартный способ измерения выбросов парниковых газов..
Для сравнения с другими видами топлива воздействие использования бензина приводит к 94 граммам углекислого газа на мегаджоуль.
Исследование «Техноэкологическое моделирование биоэнергетического ландшафта с высоким разрешением для выявления возможностей смягчения последствий изменения климата при производстве целлюлозного этанола» было опубликовано в Интернете 19 февраля в журнале Nature Energy.
Джон Филд, научный сотрудник Лаборатории экологии природных ресурсов в CSU, сказал, что то, что обнаружила команда, имеет большое значение. «То, что мы увидели с просом, - это то, что вы фактически накапливаете углерод в почве», - сказал он. «Вы накапливаете органическое вещество и изолируете углерод».
Его исследовательская группа CSU работает над целлюлозным биотопливом второго поколения, изготовленным из несъедобного растительного материала, такого как травы. Целлюлоза - это волокнистое растительное волокно. Эти травы, в том числе просо просо, потенциально более продуктивны как сельскохозяйственные культуры и могут выращиваться с меньшим воздействием на окружающую среду, чем кукуруза.
«Они не требуют большого количества удобрений или орошения», - сказал Филд. «Фермерам не нужно каждый год вспахивать поле, чтобы посадить новые культуры, и их хватит на десятилетие или дольше».
Исследователи выбрали место для исследования в Канзасе, поскольку там находится завод по производству целлюлозного биотоплива, один из трех в Соединенных Штатах.
Команда использовала DayCent, инструмент моделирования экосистемы, который отслеживает углеродный цикл, рост растений и то, как рост реагирует на погоду, климат и другие факторы в локальном масштабе. Он был разработан в CSU в середине 1990-х годов. Этот инструмент позволяет ученым прогнозировать, способствует ли растениеводство изменению климата или помогает бороться с ним, и насколько реально выращивать определенные культуры в данной области.
Предыдущие исследования целлюлозного биотоплива были сосредоточены на инженерных деталях цепочки поставок. Эти детали включали анализ расстояния между фермами, где производится растительный материал, и заводом по производству биотоплива, на который его необходимо транспортировать. Тем не менее, анализ CSU показывает, что детали того, где и как вы выращиваете растительный материал, так же или даже более важны для воздействия парниковых газов на биотопливо, сказал Филд..
Индустрия биотоплива испытывает трудности из-за низких цен на нефть. Вышеупомянутое производственное предприятие сменило владельцев и находится в процессе реорганизации.
Но будущее биотоплива и биоэнергетики выглядит светлым, сказал Филд.
«Биотопливо обладает некоторыми возможностями, которых просто нет у других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия», - сказал Филд. «Если и когда цена на нефть вырастет, мы увидим постоянный интерес и исследования в области биотоплива, включая строительство новых объектов».
Соавторы исследования включают Сэмюэля Эванса (Калифорнийский университет в Беркли), Эрни Маркса, Марка Истера (Лаборатория экологии природных ресурсов в CSU), Пола Адлера (Министерство сельского хозяйства США), Тай Динь (Университет Оклахомы).), Брайан Уилсон (Институт энергетики и факультет машиностроения, CSU) и Кит Паустиан (факультет почвоведения и растениеводства, CSU).