É amplamente aceito que os biocombustíveis podem contribuir para uma matriz energética global mais limpa, mas os benefícios líquidos da bioenergia em termos de mitigação de gases de efeito estufa (GEE) são discutíveis. Alguns argumentam, por exemplo, que os biocombustíveis não são sustentáveis ​​porque a conversão de terras não agrícolas para o cultivo de culturas energéticas pode levar a uma redução inicial significativa no armazenamento de carbono, criando o que é conhecido como "dívida de carbono do biocombustível".

Um estudo realizado por um grupo internacional de pesquisadores publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) poderia ajudar a refutar esse argumento.

O estudo mostrou que o potencial de mitigação de GEE do cultivo de switchgrass para a produção de etanol celulósico nos EUA era comparável por hectare ao do reflorestamento e várias vezes maior do que a restauração de pastagens. Switchgrass (Panicum virgatum) é uma gramínea nativa da América do Norte amplamente cultivada, proposta como biomassa para a economia de base biológica.

Tecnologia mais avançada e integração de captura e armazenamento de carbono (CCS) poderia aumentar ainda mais o potencial de mitigação por hectare dos sistemas de bioenergia por um fator de seis, de acordo com o estudo, que teve apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP por meio de projeto liderado por John J. Sheehan.

Sheehan é filiado à Universidade de Minnesota nos Estados Unidos e atualmente é bolsista visitante da Escola de Engenharia Agronômica da Universidade de Campinas (FEAGRI-UNICAMP) no estado de São Paulo, Brasil, sob a égide da (Cátedra São Paulo Excelência (SPEC).

Co-autor principal do estudo, Lee R. Lynd, um professor do Dartmouth College em Hanover, New Hampshire (EUA), iniciou projeto em fevereiro no Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética (CBMEG) da UNICAMP, com financiamento da FAPESP no âmbito do programa SPEC.

“O estudo destaca em detalhes os fatores e estratégias que são importantes para a implantação da produção de biocombustíveis de forma que ajude a estabilizar o clima, "Lynd disse.

Perguntas respondidas

De acordo com os autores, os críticos da bioenergia questionam se as safras de matérias-primas podem ser obtidas de forma sustentável sem causar reduções autodestrutivas no armazenamento de carbono do ecossistema.

Além da "dívida de carbono" resultante da conversão de terras não agrícolas em plantações de culturas energéticas, o uso de terras agrícolas produtivas existentes com baixos estoques de carbono também pode ser contraproducente se a produção de alimentos for deslocada e as emissões de GEE aumentarem em outros lugares.

Este efeito, conhecido como mudança indireta do uso da terra, pode ser minimizado ou evitado pelo cultivo de matérias-primas para biocombustíveis em áreas agrícolas de baixo rendimento ou abandonadas, ou terra poupada do uso agrícola contínuo por meio de futura intensificação agrícola ou mudanças na dieta alimentar.

O reflorestamento oferece um uso alternativo dessas terras para a mitigação de GEE. Contudo, costuma-se afirmar que a avaliação da produção de bioenergia nessas áreas deve considerar seu "custo de oportunidade", ou seja, o sequestro de carbono abandonado quando a terra é usada para a produção de matéria-prima em vez de reflorestamento.

"Os principais estudos publicados até o momento sugerem mudança líquida zero no uso da terra, mas a mudança indireta no uso da terra continua a ser invocada como uma crítica importante aos biocombustíveis, "Lynd disse.

Esses argumentos foram inicialmente direcionados aos biocombustíveis de primeira geração - obtidos a partir do açúcar, amido ou óleo vegetal em safras de alimentos cultivadas em terras agrícolas - mas as questões se concentram na dívida de carbono, mudança indireta do uso da terra, e o custo de oportunidade tem aumentado desde a produção de biomassa celulósica para uso na produção avançada de biocombustíveis ou geração de eletricidade.

Com base nesses e em outros argumentos, estudos recentes sugerem que o uso da terra para produzir matérias-primas de bioenergia tem um impacto menos do que o ideal em termos de mitigação da crise climática, e recomendar que pesquisas e políticas sejam redirecionadas para o manejo do carbono biológico baseado em terras.

Contudo, esses estudos são frequentemente baseados em estimativas secundárias de desempenho do sistema de bioenergia e custos de oportunidade de mitigação. Além disso, geralmente excluem a consideração de CCS ou melhorias tecnológicas futuras, os autores observam.

“Cada uma das críticas que discutimos no estudo tem alguma legitimidade em termos de apontar fatores que podem anular o impacto benéfico dos biocombustíveis no clima, mas não devem ser tomados como prova de que os biocombustíveis não podem ou não têm qualquer impacto benéfico, "Lynd disse.

Para refutar os argumentos apresentados pelos críticos da sustentabilidade dos biocombustíveis, os pesquisadores usaram simulação de ecossistema combinada com modelos de produção de biocombustível celulósico e CCS, estimar o potencial do biocombustível de base energética para substituir os combustíveis fósseis e sequestrar carbono diretamente em comparação com outros esquemas de mitigação baseados em terra, como reflorestamento e restauração de pastagens.

Eles calibraram o modelo de ecossistema para realizar simulações temporais explícitas da troca de carbono da atmosfera-biosfera sob diferentes opções de uso da terra em três locais de estudo de caso nos Estados Unidos.

A análise mostrou que onde os agricultores fizeram a transição do switchgrass para o etanol celulósico, o potencial de mitigação por hectare foi comparável ao do reflorestamento e várias vezes maior do que o da restauração das pastagens.

Ele também mostrou que o potencial de mitigação de melhorias futuras plausíveis na produção de safras de energia e tecnologia de biorrefino, junto com o CCS, pode ser quatro vezes maior do que o reflorestamento e 15 vezes maior do que a restauração de pastagens.

"Além disso, descobrimos que a cobertura natural da terra e a maturidade tecnológica da cadeia de abastecimento fazem uma diferença significativa quando se trata de estimar os benefícios relativos da mitigação de GEE por biocombustíveis e restauração da vegetação natural, "Lynd disse.

O cultivo de switchgrass pode ser particularmente útil em partes dos EUA, onde a cobertura vegetal natural consiste em grama em vez de árvores, de acordo com o estudo.

No futuro, the researchers plan to use the same modeling approach to discuss these issues for the US on a nationwide scale. "An important direction in which the study points is an analysis of a broader range of sites, energy crops, and conversion processes, including those designed to include biofuel production in a manner consistent with the circular economy, " Lynd said.

The methodology could also be used to analyze the production of biofuel from sugarcane in Brazil, ele adicionou.