Novos estudos do Centro de Inovação em Bioenergia Avançada e Bioprodutos (CABBI) lançam mais luz sobre os custos econômicos e ambientais dos mandatos no Padrão de Combustíveis Renováveis ​​(RFS), um programa federal para expandir o setor de biocombustíveis do país.

Os pesquisadores disseram que os estudos indicam a necessidade de adotar políticas mais direcionadas que valorizem os benefícios ambientais e do ecossistema das safras perenes de bioenergia em vez de opções mais baratas - e forneçam incentivos financeiros para os agricultores cultivá-las.

O RFS foi emitido em 2005 e atualizado por meio do Ato de Segurança e Independência de Energia de 2007 para melhorar a segurança energética dos EUA, reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE), e promover o desenvolvimento rural. Os padrões de 2007 exigiam a mistura de 36 bilhões de galões de biocombustíveis de primeira geração (feitos de culturas alimentares como o milho, como o etanol) e biocombustíveis de segunda geração (feitos a partir da biomassa de miscanthus ou outras fontes de energia) com combustíveis fósseis até 2022, para substituir o óleo de aquecimento à base de petróleo e combustível. O mandato do etanol de milho foi cumprido, com 15 bilhões de galões produzidos anualmente, mas a produção de biocombustíveis celulósicos tem sido insignificante. Metas para além de 2022 ainda não foram definidas.

Os mandatos dos biocombustíveis impactam o meio ambiente de várias maneiras - afetando o uso da terra, Emissões de GEE, aplicação de nitrogênio (N), e vazamento de compostos de nitrogênio prejudiciais para o solo, ar, e água. Esses impactos variam por matéria-prima, assim como os custos e benefícios econômicos para os consumidores que compram alimentos e combustível e para os produtores, dependendo dos custos de cultivo e da competição por terras cultiváveis ​​para usos alternativos.

O primeiro estudo calculou os custos econômicos e ambientais líquidos dos mandatos do RFS e descobriu que manter o mandato do etanol de milho levaria a um custo líquido cumulativo para a sociedade de quase $ 200 bilhões de 2016 a 2030 em comparação a não ter nenhum RFS. O custo social dos danos do nitrogênio da produção de etanol de milho compensa substancialmente os benefícios sociais da economia de GEE.

Por outro lado, a implementação do mandato celulósico adicional pode fornecer benefícios econômicos e ambientais substanciais com inovações tecnológicas que reduzem os custos de conversão de biomassa em etanol celulósico e políticas que atribuem um alto valor monetário aos benefícios de mitigação de GEE. Esse estudo, publicado em Cartas de Pesquisa Ambiental , foi liderado pelo Líder do Tema de Sustentabilidade do CABBI Madhu Khanna e Ph.D. estudante Luoye Chen da Universidade de Illinois Urbana-Champaign.

O segundo estudo examinou como a implementação total dos mandatos RFS afetará a qualidade da água na Bacia do Rio Mississippi / Atchafalaya (MARB) e Golfo do México, que são atormentados pelo escoamento de nitrogênio dos campos de milho e soja. Os níveis crescentes de N esgotaram o oxigênio e criaram uma zona morta hipóxica no golfo. Especificamente, este estudo analisou se a diversificação de terras agrícolas com culturas energéticas perenes - como os cultivos de CABBI - poderia reduzir a perda de N associada à produção de milho e, assim, melhorar a qualidade da água ao mesmo tempo em que atendia às metas de RFS.

Ele descobriu que o lugar mais econômico para cultivar culturas perenes de bioenergia, que normalmente requerem menos fertilizante de nitrogênio e menor escoamento de N, estava em uma plantação ociosa. Isso limitou seu potencial para reduzir o escoamento de N, que seria mais alto se eles substituíssem as plantações em linha com uso intensivo de N em terras cultiváveis. Os benefícios de redução de N das safras de bioenergia também seriam mais do que compensados ​​pelo aumento no escoamento gerado pela colheita de resíduos de safras de baixo custo, como palha de milho - folhas e caules de milho deixados após o grão ser colhido - para biomassa celulósica. As descobertas sugerem que incentivos direcionados para reduzir a perda de N são necessários para persuadir os produtores a substituir as lavouras em linha com uso intensivo de N, bem como a biomassa da palha de milho por lavouras de bioenergia. Publicado em Ciência e Tecnologia Ambiental , o estudo foi conduzido pelo Professor Associado de Agronomia Andy VanLoocke e Ph.D. estudante Kelsie Ferin da Iowa State University.

Juntos, os estudos mostraram que manter o mandato do etanol de milho empurra mais terras para a produção de milho, que aumenta o preço de mercado de outras commodities agrícolas. Embora os produtores possam se beneficiar dos preços de mercado mais altos, os consumidores que compram combustível ou produtos agrícolas pagam o custo. E embora o mandato do etanol de milho possa ajudar a mitigar GEE substituindo combustíveis fósseis por biocombustíveis, aumenta a lixiviação de nitrogênio devido ao aumento do uso de fertilizantes com a expansão da produção de milho. Isso piora a qualidade da água no MARB e no Golfo do México e acarreta um enorme custo ambiental e social.

Em contraste, o mandato do etanol celulósico poderia fornecer um benefício geral com as políticas certas. Apoiar a pesquisa e o desenvolvimento para reduzir o custo de conversão de biomassa em etanol celulósico reduziria substancialmente os custos de produção e aumentaria os benefícios sociais, e um alto valor monetizado para a mitigação de GEE poderia compensar todos os outros custos.

Essas descobertas devem levar os formuladores de políticas a questionar a eficácia dos mandatos de tecnologia como o RFS, que trata todas as matérias-primas celulósicas como idênticas. Ele incentiva opções mais baratas, como palha de milho e limita os incentivos para o cultivo de safras energéticas perenes de alto rendimento que têm menor intensidade de carbono e vazamento de N, mas são mais caras com a tecnologia atual.

Os pesquisadores do CABBI esperam políticas baseadas no desempenho - incluindo o padrão de combustível de baixo carbono, taxas de vazamento de carbono e nitrogênio, ou limites na colheita de resíduos de safra e aplicação de N - podem ser implementados para complementar os mandatos RFS após 2022.

A complexidade das políticas de biocombustíveis requer experiência de agrônomos e economistas, como nesses estudos. Ambas as equipes de pesquisa desenvolveram modelos econômicos e biofísicos integrados, incorporando uma ampla gama de fatores em suas análises.

“O CABBI oferece uma grande oportunidade para este tipo de pesquisa, inspirando colaborações de diferentes disciplinas, "Khanna disse.