Nuevos estudios del Centro de Innovación Avanzada de Bioenergía y Bioproductos (CABBI) arrojan más luz sobre los costos económicos y ambientales de los mandatos en el Estándar de Combustibles Renovables (RFS), un programa federal para expandir el sector de biocombustibles de la nación.

Los investigadores dijeron que los estudios indican la necesidad de adoptar políticas más específicas que valoren los beneficios ambientales y del ecosistema de los cultivos bioenergéticos perennes sobre opciones más baratas, y brinden incentivos financieros para que los agricultores los cultiven.

La RFS se emitió en 2005 y se actualizó a través de la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 para mejorar la seguridad energética de EE. UU. reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), y promover el desarrollo rural. Los estándares de 2007 ordenaron mezclar 36 mil millones de galones de biocombustibles de primera generación (hechos de cultivos alimentarios como maíz, como el etanol) y los biocombustibles de segunda generación (elaborados a partir de la biomasa de miscanthus u otras materias primas energéticas) con combustibles fósiles para 2022, para reemplazar el combustible y el aceite de calefacción a base de petróleo. Se ha cumplido con el mandato de etanol de maíz, con 15 mil millones de galones producidos anualmente, pero la producción de biocombustibles celulósicos ha sido insignificante. Los objetivos más allá de 2022 aún no se han determinado.

Los mandatos de biocombustibles impactan el medio ambiente de múltiples maneras:afectan el uso de la tierra, Emisiones de GEI, aplicación de nitrógeno (N), y fuga de compuestos nitrogenados nocivos al suelo, aire, y agua. Esos impactos varían según la materia prima, al igual que los costos y beneficios económicos para los consumidores que compran alimentos y combustible y para los productores, dependiendo de los costos de cultivo y la competencia por tierras de cultivo para usos alternativos.

El primer estudio calculó los costos económicos y ambientales netos de los mandatos de RFS y encontró que mantener el mandato de etanol de maíz conduciría a un costo neto acumulativo para la sociedad de casi $ 200 mil millones de 2016 a 2030 en comparación con no tener RFS. El costo social del daño causado por el nitrógeno de la producción de etanol de maíz compensa sustancialmente los beneficios sociales de los ahorros de GEI.

Por otra parte, La implementación del mandato celulósico adicional podría proporcionar beneficios económicos y ambientales sustanciales con innovaciones tecnológicas que reduzcan los costos de conversión de biomasa en etanol celulósico y políticas que otorguen un alto valor monetario a los beneficios de mitigación de GEI. Ese estudio, publicado en Cartas de investigación ambiental , fue dirigido por el líder del tema de sostenibilidad de CABBI Madhu Khanna y Ph.D. estudiante Luoye Chen de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.

El segundo estudio examinó cómo la implementación completa de los mandatos RFS afectará la calidad del agua en la Cuenca del Río Mississippi / Atchafalaya (MARB) y el Golfo de México. que están plagados por la escorrentía de nitrógeno de los campos de maíz y soja. El aumento de los niveles de N ha agotado el oxígeno y ha creado una zona muerta hipóxica en el golfo. Específicamente, Este estudio analizó si la diversificación de tierras de cultivo con cultivos energéticos perennes, como los cultivos CABBI, podría reducir la pérdida de N asociada con la producción de maíz y, por lo tanto, mejorar la calidad del agua al tiempo que se cumplen los objetivos de RFS.

Descubrió que el lugar más económico para cultivar cultivos bioenergéticos perennes, que normalmente requieren menos fertilizante de nitrógeno y menor escorrentía de N, estaba en tierras de cultivo ociosas. Esto limitó su potencial para reducir la escorrentía de N, que sería más alto si reemplazaran los cultivos en hileras intensivas en N en las tierras de cultivo. Los beneficios de reducción de N de los cultivos bioenergéticos también serían más que compensados ​​por el aumento de la escorrentía generada por la cosecha de residuos de cultivos de bajo costo como rastrojo de maíz (hojas y tallos de maíz que quedan después de la cosecha del grano) para biomasa celulósica. Los hallazgos sugieren que se necesitan incentivos específicos para reducir la pérdida de N para persuadir a los productores de que reemplacen los cultivos en hileras con uso intensivo de N, así como la biomasa del rastrojo de maíz con cultivos bioenergéticos. Publicado en Ciencia y Tecnología Ambiental , el estudio fue dirigido por el Profesor Asociado de Agronomía Andy VanLoocke y Ph.D. estudiante Kelsie Ferin de la Universidad Estatal de Iowa.

Juntos, los estudios mostraron que mantener el mandato de etanol de maíz empuja más tierra a la producción de maíz, lo que aumenta el precio de mercado de otros productos agrícolas. Si bien los productores pueden beneficiarse de precios de mercado más altos, los consumidores que compran combustibles o productos agrícolas pagan el costo. Y aunque el mandato de etanol de maíz puede ayudar a mitigar los gases de efecto invernadero al reemplazar los combustibles fósiles por biocombustibles, aumenta la lixiviación de nitrógeno debido al mayor uso de fertilizantes con una mayor producción de maíz. Eso empeora la calidad del agua en el MARB y el Golfo de México y genera un enorme costo ambiental y social.

A diferencia de, el mandato del etanol celulósico podría proporcionar un beneficio general con las políticas adecuadas. Apoyar la investigación y el desarrollo para reducir el costo de convertir la biomasa en etanol celulósico reduciría sustancialmente los costos de producción y aumentaría los beneficios sociales. y un alto valor monetizado para la mitigación de GEI podría compensar todos los demás costos.

Estos hallazgos deberían llevar a los legisladores a cuestionar la efectividad de los mandatos tecnológicos como el RFS que tratan todas las materias primas celulósicas como idénticas. Incentiva opciones más baratas como el rastrojo de maíz y limita los incentivos para cultivar cultivos energéticos perennes de alto rendimiento que tienen menor intensidad de carbono y fugas de N, pero son más costosos con la tecnología actual.

Los investigadores del CABBI esperan que las políticas basadas en el desempeño, incluido el estándar de combustible bajo en carbono, impuestos por fuga de carbono y nitrógeno, o límites en la cosecha de residuos de cultivos y la aplicación de N — se pueden implementar para complementar los mandatos de RFS después de 2022.

La complejidad de las políticas de biocombustibles requiere la experiencia tanto de agrónomos como de economistas, como en estos estudios. Ambos equipos de investigación desarrollaron modelos económicos y biofísicos integrados que incorporaron una amplia gama de factores en sus análisis.

"CABBI ofrece una gran oportunidad para este tipo de investigación, inspirando colaboraciones de diferentes disciplinas, "Dijo Khanna.