Los sistemas de biocombustibles y bioenergía son parte integral de los escenarios para desplazar el uso de combustibles fósiles y producir emisiones negativas a través de la captura y almacenamiento de carbono. Pero el beneficio neto de mitigación de los gases de efecto invernadero de estos sistemas ha sido controvertido, debido a las preocupaciones sobre las pérdidas de carbono por cambios en el uso de la tierra y los beneficios de secuestro perdidos de usos alternativos de la tierra
Un nuevo estudio dirigido por investigadores del Colorado State university, que incluye un equipo interdisciplinario de científicos de plantas, ecólogos e ingenieros, predijo beneficios climáticos significativos derivados del uso de tecnologías avanzadas de biocombustibles. Teniendo en cuenta todos los flujos de carbono en los sistemas de biocombustibles y comparándolos con los de los pastizales y los bosques, el equipo descubrió que existen estrategias claras para que los biocombustibles tengan un beneficio neto de carbono.
Este es uno de los primeros estudios que analiza los biocombustibles negativos en carbono tanto actuales como futuros. Se publicó en Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los biocombustibles merecen otra mirada
John Field, científico investigador del Laboratorio de Ecología de Recursos Naturales de Colorado State university (CSU), dijo que ha sido un desafío para la industria de los biocombustibles demostrar la viabilidad comercial de los biocombustibles celulósicos, creados a partir de partes no comestibles de plantas. La Panicum virgatum, conocida como pasto varilla, es una hierba nativa que crece en muchas partes de América del Norte, es un candidato líder para la producción sostenible de material vegetal.
El equipo de investigación utilizó modelos para simular el cultivo del pasto varilla, la producción de biocombustible celulósico y la captura y almacenamiento de carbono, rastreando el ecosistema y los flujos de carbono. Luego, los científicos compararon este modelo con formas alternativas de almacenar carbono en la tierra, incluido el cultivo de bosques o pastizales.
La tecnología de captura y almacenamiento de carbono está siendo utilizada por al menos una instalación en Illinois que procesa maíz como biocombustible convencional para crear etanol, pero estos sistemas aún no están muy extendidos. Como parte del estudio, los investigadores crearon modelos para simular cómo se vería esto en una refinería de biocombustible celulósico.
"Lo que encontramos es que alrededor de la mitad del carbono del pasto varilla que entra en la refinería se convierte en un subproducto que estaría disponible para la captura y almacenamiento de carbono", dijo Field. Las corrientes de subproductos resultantes de dióxido de carbono de alta pureza no requerirían mucha separación o limpieza antes de almacenarse bajo tierra.
El equipo de investigación analizó tres estudios de caso contrastantes de EE. UU. Y descubrió que en tierras donde los agricultores o administradores de tierras estaban dejando de cultivar o mantener pastos para el pastoreo, el cultivo de pasto varilla para la producción de etanol celulósico tenía un potencial de mitigación por hectárea comparable a la reforestación y varios veces más grande que la restauración de pastizales.
El uso del pasto varilla puede ser particularmente útil en partes donde plantar más árboles no es una opción.
"En las Grandes Llanuras de Estados Unidos, la pradera es la cobertura más natural", dijo Field. "Esos sistemas no absorben tanto carbono como un sistema forestal. Si comienza a agregar biocombustibles a la mezcla, tienen dos veces y media más beneficios de carbono que los pastizales. Si se encuentra en un área donde los pastizales serían la cobertura nativa, hay una clara ventaja en el uso de biocombustibles ".
Field dijo que la motivación del equipo para el estudio viene inmediatamente después de varias críticas prominentes a los biocombustibles. "Queríamos ver si llegamos a la misma conclusión o no que los investigadores que han sido críticos con los biocombustibles", dijo.
"Nuestro análisis muestra que, de hecho, se pueden lograr grandes beneficios climáticos a través de los biocombustibles si existe la intención de hacerlo", dijo Lee Lynd, coautor y profesor distinguido de Paul E. y Joan H. Queneau en Diseño de Ingeniería Ambiental. en Dartmouth College.
El uso de biocombustibles es imprescindible para alcanzar los objetivos climáticos
Los científicos dijeron que debido a los retrasos actuales para abordar el cambio climático, es imperativo adoptar una postura más proactiva sobre los biocombustibles y otras tecnologías de emisiones negativas si países como Estados Unidos quieren limitar los impactos del calentamiento global a 1.5 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales.
"Si queremos alcanzar ese objetivo, realmente tenemos que implementar alternativas al uso de combustibles fósiles tan pronto como podamos", dijo Field. También existe la necesidad de limpiar la contaminación por carbono de la atmósfera y reducir las emisiones históricas, agregó.
La limpieza de la contaminación por carbono es una idea que se ha debatido ampliamente desde que se estableció el Acuerdo de París dentro de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático en 2016.
"Vamos a tener que empezar a limpiar parte de la contaminación por carbono que se ha emitido en el pasado, porque somos demasiado lentos para reducir nuestras emisiones", dijo Field.
Hay diferentes formas de realizar esta limpieza, con la idea más simple de cultivar árboles para almacenar más carbono en la tierra.
Otras alternativas se describen y analizan en el estudio, incluido el uso de biocombustibles negativos en carbono. Las plantas extraen carbono de la atmósfera para crecer y el carbono se utiliza para construir tejidos vegetales.
Si ese material vegetal se cosecha y se convierte en energía, parte del subproducto de dióxido de carbono resultante se puede capturar y bombear bajo tierra para almacenarlo en pozos de petróleo agotados u otras formaciones geológicas, en lugar de enviarlo de regreso a la atmósfera.
Del mismo modo, los biocombustibles celulósicos son atractivos porque podrían ayudar a reducir el uso de combustibles fósiles en la aviación, el transporte marítimo y el transporte por carretera, campos todos en los que es difícil pasar a la electricidad.
En el futuro, el equipo de investigación espera expandir su modelo, escalando a nivel nacional en lugar de buscar en algunos sitios específicos en todo el país.
"Muchas de las piezas para el uso futuro de biocombustibles avanzados existen a pequeña escala", dijo Field. "El truco es juntar todas estas piezas y asegurarnos de que sigamos teniendo apoyo para que pueda prosperar y despegar, incluso cuando los precios del gas son relativamente bajos, como ahora".
Esta investigación fue financiada en parte por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura - Departamento de Agricultura de EE. UU., Departamento de Energía de EE. UU. A través del Centro de Innovación en Bioenergía y la Fundación de Investigación de São Paulo en Brasil.
Fuente: Colorado State university