Pesquisadores do Centro de Inovação em Bioenergia Avançada e Bioprodutos (CABBI) descobriram que a transição de terras inscritas no Programa de Reserva de Conservação (CRP) para agricultura de bioenergia pode ser vantajoso para os proprietários de terras americanos. o governo, e o meio ambiente.

A terra inscrita no CRP não pode ser usada atualmente para a produção de safras de bioenergia, em que plantas de alto rendimento (como miscanthus e switchgrass) são colhidas para conversão em bioprodutos comercializáveis ​​que deslocam a energia baseada em carvão e combustível fóssil. Estabelecido pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos em 1985, o CRP incentiva os proprietários de terras a aposentarem terras agrícolas degradadas ambientalmente, trocando a produtividade agrícola por habitats nativos e aceitando pagamentos anuais do governo em troca.

À medida que o mundo aquece e sua população se expande de forma explosiva, a demanda global pela produção de alimentos está em desacordo com a diminuição da produtividade agrícola ameaçada por condições climáticas extremas. Portanto, alocar terras CRP para biomassa energética de alto rendimento pode eliminar a necessidade de safras de bioenergia e safras de alimentos para disputar espaço.

Uma equipe liderada pelo Líder do Tema de Sustentabilidade do CABBI Madhu Khanna e Ph.D. o aluno Luoye Chen desenvolveu uma abordagem de modelagem integrada para avaliar a viabilidade da transição de terras de CRP no leste dos EUA para culturas de bioenergia perenes. Seu papel, publicado em Ciência e Tecnologia Ambiental em janeiro de 2021, confirmou que a transição do uso da terra é de fato viável, desde que certas condições-chave sejam atendidas.

"Como proponentes de um mais seguro, bioeconomia mais sustentável, devemos priorizar o deslocamento de combustíveis fósseis, "disse Khanna, que também é Diretor Interino do Instituto de Sustentabilidade, Energia, e Meio Ambiente (iSEE) na Universidade de Illinois Urbana-Champaign. "Como cientistas, é nossa responsabilidade tomar uma atitude cuidadosa, abordagem inovadora para mitigar gases de efeito estufa de uma forma que será benéfica a longo prazo.

“Os setores de transporte e eletricidade buscam expandir a produção de bioenergia, e é imperativo que o setor agrícola faça o mesmo. Isso requer um programa em que áreas de cultivo de bioenergia e áreas de cultivo de alimentos coexistam em vez de competir. "

A equipe CABBI adota uma abordagem integrada para pesar os custos e benefícios de trocar o status quo do CRP - área não cultivada - por bioenergia, combinando o Modelo de Análise de Política Ambiental e de Biocombustíveis (BEPAM) com o modelo biogeoquímico DayCent (Daily Time Step Version of the Century Model).

BEPAM avalia a lucratividade líquida, respondendo à pergunta-chave:Quais condições econômicas precisas vão incentivar os proprietários de terras CRP a fazer a mudança para plantações de bioenergia? Um contraponto ambiental ao BEPAM, O DayCent simula todos os efeitos do ecossistema da transição em um determinado condado, fornecendo uma "prévia" para o futuro e esclarecendo como essa mudança no uso da terra pode afetar fatores como a produtividade das culturas, troca de nutrientes, e sequestro de carbono no solo.

Um componente chave deste estudo agrega dados de ambos os modelos para formular uma avaliação do ciclo de vida dos gases de efeito estufa (GEE), que calcula o total de GEEs mitigados pelo processo como um todo - desde o ato físico de plantar até a introdução de energia limpa na bioeconomia.

"A avaliação completa do ciclo de vida é realmente a chave para compreender os resultados gerais de nossa pesquisa, "Disse Chen." Levamos tudo em consideração - o processo de realmente cultivar e colher as matérias-primas, o carbono sequestrado no solo, e o fato de que, em última análise, estaremos substituindo combustíveis fósseis por biocombustíveis, e eletricidade à base de carvão com bioeletricidade.

"Manter esse resultado final em mente ancora todo o resto ao objetivo final de um impacto ambiental positivo líquido."

A equipe concluiu que a conversão de 3,4 milhões de hectares de terras da CRP em bioenergia de 2016 a 2030 é econômica e ambientalmente viável - sob certas condições.

Economicamente falando, todos os sistemas estão "funcionando" se o preço de mercado da biomassa for alto e o governo continuar a distribuir os pagamentos apropriados do aluguel da terra do CRP. Esses fatores podem funcionar idealmente como contrapesos:Se os preços da biomassa caírem, pagamentos substanciais de aluguel de terras podem aliviar o estresse financeiro dos agricultores e encorajar seu compromisso contínuo com a bioenergia; alternativamente, o aumento dos preços da biomassa racionalizaria o apoio governamental relaxado, economizando dinheiro dos contribuintes. A equipe identificou dois pares ideais:1) os proprietários recebem 100% de seus pagamentos originais do governo e vendem biomassa a US $ 75 / tonelada métrica; ou 2) os proprietários de terras recebem 75% de seu pagamento original e vendem biomassa por US $ 100 / tonelada métrica. Idealmente, ambas as partes se beneficiam.

A conversão de terras de CRP em bioenergia também pode resultar em economias substanciais de GEE. Estudos anteriores mostram que uma grande "dívida de carbono do solo" pode se acumular no início do empreendimento, durante os anos de plantio de miscanthus e switchgrass. Contudo, levando em consideração a avaliação do ciclo de vida completo mencionada acima, a equipe de pesquisa determinou que os efeitos de longo prazo do deslocamento de energia baseada em combustível fóssil e carvão por bioprodutos mais do que compensariam essa perda temporária.

Considerando a renda do proprietário com as vendas de biomassa, economia em pagamentos do governo para manter a inscrição CRP existente, e os benefícios monetizados da mitigação de GEE por meio do deslocamento de combustíveis fósseis (quantificados usando o "custo social do carbono"), o valor líquido total da conversão de terras CRP em bioenergia pode chegar a US $ 28 bilhões a US $ 125 bilhões no período 2016-2030.