Em um esforço contínuo para descobrir as condições ideais para cultivar biocombustíveis alternativos que ofereçam mais benefícios ambientais, Cientistas da Universidade de Minnesota aplicaram suas pesquisas em pradarias nativas no Upper Midwest para entender as terras marginais - particularmente campos agrícolas abandonados e degradados.

"Nativo, gramíneas perenes e campos abandonados têm sido propostos como uma forma de aumentar os benefícios ambientais dos biocombustíveis. Biocombustíveis de primeira geração, como etanol de milho, requerem o uso intensivo de fertilizantes de nitrogênio e retiram a terra da produção de alimentos. Queríamos ver se as gramíneas da pradaria podem ser uma cultura melhor, "disse o pesquisador principal David Tilman, professor do College of Biological Sciences (CBS) e diretor da Cedar Creek Ecosystem Science Reserve.

Outro benefício potencial das gramíneas perenes está vinculado a seus sistemas radiculares profundos. De acordo com os pesquisadores, sistemas radiculares mais profundos - ao contrário daqueles vistos em safras anuais como o milho - são capazes de armazenar grandes quantidades de carbono abaixo do solo que, de outra forma, seriam liberadas na atmosfera. Contudo, porque gramíneas perenes em terras marginais podem ter baixos rendimentos devido ao solo menos fértil, os pesquisadores examinaram maneiras de maximizar o crescimento das gramíneas sem efeitos negativos no meio ambiente.

No estudo de 10 anos publicado em Sustentabilidade da Natureza , os pesquisadores utilizaram 36 parcelas em um sítio agrícola abandonado na Reserva de Ciência do Ecossistema de Cedar Creek para plantar 32 espécies de plantas de pradaria e savana que são nativas de Minnesota. Em 2007, os pesquisadores dividiram as parcelas em vários grupos e atribuíram a eles uma combinação de dois tratamentos:adição de água (ou seja, irrigado ou não irrigado) e fertilização com nitrogênio (ou seja, 0 g / m ² , 7 g / m ² , 14 g / m ² )

Na próxima década, pesquisadores descobriram que:

• tratamentos moderados (irrigação e 7 g / m ² de nitrogênio) tiveram os melhores rendimentos de biomassa e armazenamento de carbono no solo, embora tenha efeitos insignificantes sobre a estabilidade, diversidade e perda de nutrientes para as águas subterrâneas;
• em comparação com o controle (não irrigado e sem nitrogênio adicional), os tratamentos moderados resultaram em quase o dobro do rendimento e do armazenamento de carbono no solo e - se as plantas fossem convertidas em bioenergia para deslocar os combustíveis fósseis - resultariam em duas vezes a economia de gases do efeito estufa;
• em comparação com o tratamento moderado, o tratamento mais intensivo (irrigação e 14 g / m ² de nitrogênio) teve uma economia de gases de efeito estufa 30% menor, Lixiviação de nitrato 10 vezes maior e perda 120% maior na diversidade de plantas.

"Nossos resultados indicam que diferentes níveis de intensificação têm diferentes benefícios e custos ambientais, "disse Yi Yang, o principal autor do estudo e agora um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Bioprodutos e Engenharia de Biossistemas da Universidade de Minnesota. "Nosso estudo sugere que otimizar vários benefícios ambientais requer práticas de intensificação sustentáveis ​​adequadas para os solos, clima e espécies de plantas de uma região. "

Comparado com o etanol de milho, os pesquisadores descobriram que a produção de biomassa das gramíneas nativas de melhor desempenho foi moderadamente menor (seis toneladas por hectare versus a produção média de milho de oito toneladas por hectare nos EUA). Contudo, pesquisadores descobriram que, devido ao menor uso de nitrogênio e maiores quantidades de armazenamento de carbono no solo, as pradarias nativas resultariam em maior economia geral de gases de efeito estufa quando convertidas em bioenergia.

"Cultivar gramíneas de alta diversidade e todas as flores da pradaria relacionadas em terras agrícolas abandonadas e usá-las para bioenergia pode restaurar a ecologia da vida selvagem e, em última análise, melhorar o clima da Terra ajudando a deslocar os combustíveis fósseis, "disse o pesquisador principal e membro do corpo docente da CBS, Clarence Lehman.

Novos estudos em outras regiões com diferentes características de solo e climas devem ser realizados para expandir esses achados.