Hur fungerar andra generationens biobränslen?

Du tittar på ett fält med miscanthus, en nyckelmedlem i den andra generationen biodrivmedel som hjälper till att flytta biobränslefokus från majs. Vill du lära dig mer? Kolla in dessa alternativa bränslefordonsbilder. Tim Graham / Getty Images

Vid första anblicken verkar fälten av misscanthus som filten Sampson County, N.C., av liten betydelse. Stående 4,21 meter högre än en basketbåge är miscanthus en jätte, pigg, oätlig - och vissa skulle säga värdelös - gräs. Ändå, enligt andra, kan dessa stora blad en dag vara lika värdefulla som guld, eller åtminstone en tank bensin. Ett företag som heter Chemtex planerar att bygga ett raffinaderi på $ 170 miljoner i Sampson County som kommer att omvandla 20 miljoner ton misssköld och annat gräs till etanol varje år [källa: Ramsey].

I flera år har politiker, journalister och forskare förespråkat att växter blir etanol och biodiesel för att minska världens konsumtion av fossila bränslen, särskilt råolja. Biobränsle brinner renare än fossila bränslen och släpper ut färre föroreningar och växthusgaser, inklusive koldioxid, i atmosfären.

Mycket av världens biobränslen kommer från livsmedelsgrödor som vete, majs, sojabönor och sockerrör. Energin som produceras av dessa växter är känd som en "första generationens" biobränsle. Som det visar sig har dessa biobränslepionjärer inte det löfte de en gång gjorde. För en sak konkurrerar vissa första generationens biobränslegrödor, särskilt majs, med livsmedelsgrödor för mark och vatten. U.S. Department of Agriculture säger att raffinaderier som utvecklar etanol från majs konsumerar ungefär 40 procent av majsskörden varje år [källa: Blas]. 2009 gick inte 25 procent av all amerikansk majs- och spannmålskörd till att producera livsmedel, utan till att producera biobränsle [källa: Vidal].

En sådan grödeförbrukning kan skapa många problem, inklusive högre livsmedelspriser och avskogning. Dessutom kan kostnaderna för att konvertera och använda matgrödor som bränslekälla vara dyra. Det beror på att raffinaderier bara kan använda små delar av anläggningen för biobränsleproduktion, såsom olja, socker och stärkelseinnehåll. Sådan ineffektivitet gör första generationens biodrivmedel mindre miljövänliga. Dessutom tror experter nu att biobränslen aldrig helt kommer att ersätta råolja som energikälla. Kort sagt, biobränsleproduktionen är ineffektiv, och i många avseenden, miljömässigt och ekonomiskt osund [källor: Världsbanken; Science Daily].

Men framtiden för biobränsle som en alternativ energikälla kanske inte är så dyster som en gång trodde. Tack vare miscanthusgräs och andra "andra generationens" biobränslegrödor har potentialen att minska världens beroende av utländsk olja aldrig varit större.

Sommaren 2012 var varmt och torrt över stora delar av USA, särskilt Mellanvästern, USA: s brödkorg. Torra förhållanden visnade majs och andra sädgrödor, driver priserna upp och anstränger en redan svag ekonomi.

Den historiska torkan, den värsta på 50 år, framhävde begränsningarna för första generationens biobränslematerial. När matpriserna gick iväg, började bönder, byråkrater och politiker att diskutera klokheten i att avleda livsmedelsgrödor till biobränsleproduktion. Det var en scen som spelades ut i en alltmer het, torr och hungrig värld. Problemet blev så dåligt att livsmedelsgrupper och FN började be regeringarna att skrota biobränsleproduktionsmandat för att möjliggöra mer livsmedelsproduktion. Förenta staterna sade att när världen står inför en brist på mat, länder bör beakta sin biobränslepolitik [källa: Blas].

Förutom att bidra till en livsmedelskris är produktion av etanol och biodiesel från råmaterial inte så miljömässigt och ekonomiskt vänligt som du kanske tror. Första generationens biobränslen är tillverkade av socker och stärkelse som lätt smälts av jäst. Om raffinaderier förvandlade varje majskorn till etanol, skulle det bara ersätta 12 procent av bensinförsörjningen [källa: Brune].

Dessutom använder jordbrukarna stora mängder fossilt bränsle, vatten och gödningsmedel för att odla och bearbeta första generationens råmaterial till biobränsle. Tillväxt- och tillverkningsprocessen som till exempel förvandlar majs till etanol producerar bara 15 procent mindre växthusgas än bensin [källa: Tilman och Hill].

Lyckligtvis finns det en ny generation som väntar på att gå in. Till skillnad från biobränsle tillverkat av majs, sojabönor eller andra första generationens råvaror, tillverkas andra generationens biobränslen av växter som ingen vill äta. Även om det är en svår process att förvandla avfallsprodukterna från växter, som majsstjälkar, stjälkar, löv, skal och flis till biobränsle, är de potentiella fördelarna enorma. Andra generationens teknik kan göra mycket mer bränsle än första generationens biobränslen, vilket minimerar livsmedelsförsörjningen och miljön.

Växande gröna jobb

Enligt Biotechnology Industry Association kommer biobränsleindustrin att skapa 190 000 arbetstillfällen i USA år 2022. Dessutom kan produktionen av biodrivmedel minska den amerikanska petroleumimporten med 70 miljarder dollar på 12 år [källa: Biotechnology Industry Association].

Miscanthus är ett bra exempel på en andra generations biobränslegrödor. Gräset är snabbt växande, torktåligt och trivs i dålig jord som inte kan användas för matgrödor. Till skillnad från majs och spannmål, är misscanthus en perenn. Jordbrukarna behöver bara plantera den en gång och den kommer tillbaka år efter år. Dessutom kräver miscanthus och andra andra generationers grödor mycket mindre gödningsmedel och odling än första generationens grödor, vilket innebär mindre miljöförstöring och energianvändning.

I Sampson County hoppas Chemtex att lokala jordbrukare planterar miscanthus våren 2013 så att företaget kommer att ha tillräckligt med gräs för att mata sitt raffinaderi när det öppnar ett år senare. Chemtex har redan tecknat ett avtal med Gulf Oil om att köpa all etanol som raffinaderiet producerar. Företaget kommer att bygga sin anläggning på 166 tunnland. Det borde anställda 300 personer [källa: Ramsey].

Miscanthus-fälten tävlar inte om mark som majs- och sojabönbönder använder. Statliga tjänstemän har redan identifierat 100 000 tunnland i en region med tre län, inklusive Sampson County, som jordbrukare kan använda som jordbruksmark. En del av denna areal är i bästa fall marginalmark. En del av den är sandig och skulle göra det lätt att odla miscanthus och andra andra generationens biobränslegrödor. Hogbönder använder redan några av dessa tunnland som sprutfält för hogavfall [källa: Ramsey].

Produktionen av andra generationens biodrivmedel kan tyckas vara svaret på våra energi- och miljöproblem, men situationen är mycket mer komplicerad. Som det nu är är processen att konvertera andra generationens grödor till biobränsle dyrare än att producera första generationens biobränsle. Det beror på att det tar mycket mer energi för att producera biobränsle från andra generationens biobränslegrödor än från första generationens råmaterial. Som ett resultat söker forskare desperat efter nyare och billigare sätt att konvertera andra generationens biokrop till biobränsle.

Effektivitet och produktionskapacitet är två andra problem som forskare måste lösa. En ny studie tyder på att endast en av nio andra generationens biobränslen sprider mindre växthusgaser i luften än fossila bränslen. Dessutom är många experter inte så säkra på om andra generationens biobränslen kan ge tillräckligt med bränsle för att driva världens bilar [källa: Birdlife International].

Även om dessa andra problem existerar, är forskare och ingenjörer säkra på att de kan få andra generationens biodrivmedel att fungera. De förväntas inte bli kommersiellt livskraftiga under flera år, men experter förutspår att den nya generationen är det bästa svaret för att lösa vår världs energi- och miljöproblem.

Jag har skrivit många artiklar om förnybara energikällor, inklusive biobränslen. Under den tiden har jag blivit övertygad om att ingen energikälla kommer att tappa vår törst efter fossilt bränsle. Istället erbjuder en kombination av källor, från solenergi till vindkraft, till bränsle från växter det bästa alternativet att rädda världen från klimatförändringar, som vi människor har orsakat. Det kommer att ta lite tid att sänka kostnaderna för produktion av bränsle för förnybar energi så att det kan bli överkomligt att använda. Jag är övertygad om att forskare över hela världen arbetar med problemet.

relaterade artiklar

• Vilka är de miljömässiga fördelarna med biobränslen?
• Hur man utnyttjar biobränslen
• Mat eller bränsle?
• The Ultimate Biofuels Crops Quiz
• Hur Biodiesel fungerar
• Är fettbilar lagliga?
• Tävlar biodrivmedel med mat?

källor

• Organisation för bioteknikindustri. (28 augusti 2012) http://www.bio.org/
• Birdlife International. "Varningar för att ytterligare utveckla biodrivmedel." (28 augusti 2012) http://www.birdlife.org/eu/EU_policy/Biofuels/eu_biofuels7.html
• Blas, Javier. "Torkan ger upphov till debatt om biobränsle." Ekonomiska tider. 12 augusti 2012. (28 augusti 2012) http://www.ft.com/cms/s/0/12dbb322-e48d-11e1-affe-00144feab49a.html#axzz24vypflsb
• Brune, Michael. "Coming Clean: Breaking America's Addiction to Oil and Coal." Sierra Club Books. 2008.
• Ramsey, John. "Energi från växter. Gräs kan växa till framtidens bränsle." Fay Observer. 20 augusti 2012. (28 augusti 2012) http://fayobserver.com/articles/2012/08/19/1196815?sac=fo.business
• Science Daily. "Grön körning? Sätta andra generationens biodrivmedel på provet." 29 juni 2010. (28 augusti 2012) http://www.sciencedaily.com/releases/2010/06/100629094535.htm
• Tilman, David och Hill, Jason. "Majs kan inte lösa vårt problem." The Washington Post. 25 mars 2007. (28 augusti 2012) http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/03/23/AR2007032301625.html
• Vidal, John. "En fjärdedel av amerikanska spannmålsprodukter som matas till bilar - inte människor, visar nya siffror." Väktaren. 22 jan 2010. (28 aug. 2012) http://www.guardian.co.uk/en miljø/2010/jan/22/quarter-us-grain-biofuels-food
• Världsbanken. "Andra generationens biobränslen." Augusti 2010. (28 augusti 2012) http://www-wds.worldbank.org/servlet/WDSContentServer/WDSP/IB/2010/08/30/000158349_20100830090558/Rendered/PDF/WPS5406.pdf