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玉米制乙醇的環境案例持續減弱。根據《科學》雜誌上的一項新研究,將這種糧食作物轉化為乙醇並不是最佳利用玉米粒碳水化合物中所蘊含能量的方式。這是因為將玉米發酵成乙醇所提供的內燃機液體燃料能量,不如燃燒玉米粒發電來驅動電機。
加州大學默塞德分校的環境工程師艾略特·坎貝爾(Elliott Campbell)領導了這項研究,他解釋說:“我們一直在研究可用於種植能源作物的土地面積,並且我們很想知道如何最有效地利用這些作物。我們發現,在給定的生物量下,使用電力比使用乙醇可以產生更多的運輸和溫室氣體抵消。”
這項新研究表明,燃燒生物質發電而不是將其轉化為乙醇(由玉米粒或植物的其他部分製成,即所謂的纖維素乙醇)在電動汽車中每英畝可以提供多 81% 的運輸里程,即使考慮到當今昂貴電池的生命週期成本。“生產電動汽車的投入能量是生產[內燃汽車]能量的1.5倍,”坎貝爾說。“電池目前在我們的生命週期評估的車輛生產部分需要大量的能量投入。”
平均而言,從各種來源的作物(玉米粒到柳枝稷),將植物轉化為能源的方式,以及車輛尺寸(從小型汽車到SUV)來看,生物電力每英畝為運輸提供了多 56% 的能源,即使考慮到生產乙醇會產生其他有用的產品,例如牛飼料。舉一個例子:一輛由生物電力驅動的小型卡車可以在城市和高速公路上行駛近15,000英里(24,000公里),而內燃機同類車型只能行駛8,000英里(13,000公里)。
從大氣角度來看,種植生物質在發電廠燃燒並使用電力驅動汽車,每英畝可以避免10噸二氧化碳排放,或比乙醇多抵消 108% 的排放。“電力途徑的另一個方面是,大多數排放物集中在一個地點,這可能為更好地控制排放物提供了機會,”坎貝爾指出。“這也可能將[其他空氣汙染]排放物定位在影響可能不如今天汽車行駛的地方那樣有害的地方。”
當然,這種交通運輸的生物電力未來也依賴於配備電池和電機的汽車和卡車的廣泛可用性。可再生燃料協會發言人馬特·哈特維格(Matt Hartwig)認為:“在車輛和電力傳輸技術方面必須進行大量創新才能使之成為現實。”該協會是一個擁有乙醇-電動混合動力汽車的乙醇貿易協會。“與此同時,美國人仍然需要液態運輸燃料。如果目標是讓更多的燃料來自可再生能源而不是進口石油,那麼像乙醇這樣的燃料是當今唯一產生影響的技術。”
他補充說:“理論上,你可以擁有一輛使用可再生燃料驅動[內燃機]的插電式混合動力車,從而完全消除對石油的需求。”
奧巴馬政府似乎同意,在2009年撥款7.86億美元用於生物燃料研究,併成立了生物燃料機構工作組,以研究如何最好地滿足國會授權的可再生燃料標準,該標準要求到2022年將乙醇等可再生燃料的量增加到360億加侖。
但是美國環境保護署(和加利福尼亞空氣資源委員會)指出,將玉米轉化為乙醇實際上可能成為溫室氣體排放和其他意外環境影響的重要來源,主要是透過推動農業擴張及其隨之而來的汙染——正如之前在《科學》雜誌上發表的研究證明的那樣。
然而,所有使用生物質——無論是用於乙醇還是電力——都存在排擠糧食作物的風險,以及對大量水的需求。“如果不能避免這些型別的影響,這兩種途徑都可能完全是災難性的,”坎貝爾承認。“這將是一個受限的土地面積和生物量,因此我們可以從這片受限的土地中榨取多少運輸和溫室氣體抵消?看來電力途徑可能會給我們帶來更多的回報。”
燃燒生物質發電,同時捕獲發電廠的二氧化碳排放物,實際上可以導致負碳發電——從大氣中去除二氧化碳。“透過在發電廠封存煙氣中的二氧化碳,生物電力途徑可能導致從空氣中淨去除二氧化碳,”研究人員寫道,這可能有助於解決導致氣候變化的溫室氣體水平不斷上升的問題。