تک تایمز : آیا سوخت‌های زیستی می‌توانند اهداف تغییرات اقلیمی را برآورده کنند؟

به گزارش سرویس تازه های دنیای فناوری مجله تک تایمز ،

مرزهای کمربند ذرت همیشه شلوغ و بی‌نظم بوده‌اند. زمین‌های کشت ذرت در غرب میانه‌ی ایالات‌ متحده یکی از پربارترین زمین‌های کشاورزی جهان است. بیش از ۳۶ درصد ذرت جهان در ایالات متحده و تقریباً همه‌ی این ذرت‌ها در چند ایالت کشت و تولید می‌شود،؛ ایالت‌هایی که همگی بین دشت‌های بزرگ در غرب میانه آمریکا و رشته‌کوه آپالاش در شرق آن کشور قرار دارند و اصطلاحاً به آن کمربند ذرت گفته می‌شود.

مرزهای کمربند ذرت در حال‌ جابه‌جایی است. در چند دهه‌ی گذشته، زمین‌های کشاورزی اختصاص‌یافته به کشت ذرت به‌سمت شمال و غرب توسعه پیدا کرده است. برای مثال، در داکوتای شمالی و جنوبی علفزارهایی که پیش‌ازاین به چرای دام اختصاص یافته بود یا زمین‌هایی که تحت حفاظت قرار داشته‌اند، اکنون به مزارع ذرت تبدیل شده‌اند. بین سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۲۱، مساحت زمین‌های زیر کشت ذرت در ایالات‌ متحده‌ درحدود ۱۴ درصد افزایش پیدا کرده است.

یکی از بزرگ‌ترین دلایل این تغییر کاربری زمین‌ها، نیاز به تولید بیواتانول یا اتانول زیستی بوده است؛ نوعی سوخت مخصوص حمل‌ونقل که معمولاً از ذرت تخمیرشده به‌دست می‌آید. از سال ۲۰۰۵، استاندارد سوخت تجدید‌پذیر (RFS) در آمریکا تولیدکنندگان سوخت را موظف کرده است که مقداری اتانول به‌دست‌آمده از ذرت (به‌اختصار اتانول ذرتی) را با سوخت‌های مخصوص حمل‌ونقل ترکیب کنند.

مقاله‌های مرتبط:

از زمان تصویب این سیاست هرساله میزان بیواتانول سفارش‌شده‌ی RFS افزایش پیدا کرده است. طبق جدیدترین دستورالعمل RFS، از سال ۲۰۱۶ تاکنون تولیدکنندگان بنزین در ایالات متحده باید سالانه ۱۵ میلیارد گالن اتانول ذرتی را در بنزین تولید‌شده‌ی خود ترکیب کنند. استاندارد RFS به‌منظور کاهش وابستگی ایالات‌ متحده به واردات سوخت و کاهش تأثیرات اقلیمی سوخت‌های فسیلی استفاده‌شده در بخش حمل‌ونقل معرفی شد. بااین‌حال، از زمان معرفی این استاندارد دانشمندان درباره‌ی تأثیر آن بر افزایش کلی انتشار گازهای گلخانه‌ای هشدار می‌دادند.

در فوریه‌ی ۲۰۲۲، تایلر لارک از دانشگاه ویسکونسین‌مدیسون با انجام تحقیقی، تأثیر استاندارد RFS 15 سال بعد از معرفی آن را تحلیل کرد. لارک و همکاران او در تحقیق خود، تأثیر سیاست‌های دولت بر قیمت ذرت و گسترش مزارع کشت آن بین سال‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۶ و مقایسه‌ی آن با شرایط غیرواقعی را مطالعه کردند؛ یعنی حالتی که تولید سوخت زیستی در سطح مقررشده در اولین سال‌های معرفی استاندارد RFS ثابت نگه داشته شده بود.

مطالعه‌ی لارک نشان داد که معرفی RFS به‌شدت باعث افزایش قیمت ذرت شده است. این افزایش قیمت کشاورزان را تشویق کرد تا بیشتر ذرت بکارند و درنتیجه، سطح زمین‌های کشاورزی زیر کشت ذرت بین سال‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۶ به‌میزان ۲/۱ میلیون هکتار افزایش پیدا کرد که این رقم معادل ۲/۴ درصد کل مزارع ذرت در آن بازه‌ی زمانی می‌شد. در اغلب مواقع، علفزارهایی که در مرز غربی کمربند ذرت قرار گرفته‌ بودند، به مزارع ذرت تبدیل شدند. لارک دراین‌باره می‌گوید:

در هزار سال گذشته، این علفزارها باعث تولید خاک غنی از کربن شده‌اند. وقتی شما این زمین را شخم می‌زنید، اتفاقی که می‌افتد، این است که خاک غنی از کربن را آسیب‌پذیر می‌کنید و بدین‌ترتیب احتمال آزادشدن کربن به اتمسفر افزایش پیدا می‌کند.

مزیت فرضی استفاده از سوخت زیستی این است که با وجود انتشار دی‌اکسیدکربن هنگام سوزاندن این سوخت، بخشی از این گازهای مضر در جریان کشت و پرورش ذرت دوباره از جو زمین جذب گیاهان می‌شود. بنابراین، سوزاندن سوخت‌های زیستی در حالت کلی درمقایسه‌با سوزاندن سوخت‌های فسیلی گازهای گلخانه‌ای کمتری منتشر می‌کند؛ چون هرچه باشد، سوخت‌های فسیلی در درون زمین محبوس هستند و برای تولید آن‌ها هیچ کربنی جذب و اکسیژنی تولید نمی‌شود. دراین‌میان، نکته‌ این‌جاست که پرورش ذرت و استخراج سوخت از آن نیز باعث انتشار کربن می‌شود.

مزرعه سوخت زیستی biofuel ذرت

بزرگ‌ترین مشکل تولید سوخت‌های زیستی این است که خاک مزارع در هنگام شخم‌زنی کربن آزاد می‌کند؛ اما تولید کود موردنیاز برای این حجم از کشت ذرت نیز یکی از منابع اصلی انتشار کربن است؛ به‌خصوص اینکه براثر کوددهی به زمین‌های کشاورزی گاز گلخانه‌ای بیشتری به‌شکل اکسید نیتروژن منتشر می‌شود.

در سال ۲۰۱۰، آژانس حفاظت محیط‌زیست آمریکا (EPA)، مسئول تعیین میزان سوخت اتانول گیاهی برای استاندارد RFS، تخمین زد که تا سال ۲۰۲۲ چرخه‌ی زندگی گازهای گلخانه‌ای منتشرشده براثر سوزاندن بیواتانول درمقایسه‌با بنزین ۲۰ درصد کمتر خواهد بود. لارک درباره‌ی پیچیدگی تبعات استاندارد RFS می‌گوید:

فکر نمی‌کنم که آن‌ها انتظار این حجم از تغییر کاربری اراضی را داشتند.

مطالعه‌ی لارک نشان می‌دهد که استاندارد RFS باعث افزایش ۳۰ درصدی قیمت ذرت و افزایش ۲۰ درصدی قیمت سایر محصولات کشاورزی شده است. ازاین‌رو، کشاورزانی که قبلاً زمین‌های خود را دراختیار چرای دام قرار داده بودند یا با برنامه‌ها‌ی حفاظت اراضی سازمان‌های محیط‌زیستی همکاری می‌کردند، با دیدن افزایش قیمت ذرت به تغییر کاربری اراضی خود و کشت این محصول روی آوردند. بنابراین، با اینکه کاشت سوخت موردنیاز بخش حمل‌ونقل در مزارع به‌جای استخراج آن از چاه‌های نفتی ظاهراً باعث کاهش انتظار گازهای گلخانه‌ای می‌شود، تغییر گسترده کاربری اراضی اساساً باعث بی‌اثرشدن این مزیت شده است.

گزارش لارک درباره‌ی تأثیر استاندارد RFS بر انتشار گازهای گلخانه‌ای در زمان تعیین‌کننده‌ای برای آینده سوخت بیواتانول منتشر شده است؛ چراکه امسال آژانس EPA باید سطح اتانول مخلوط‌شده در سوخت‌های بخش حمل‌ونقل را برای سال ۲۰۲۳ به‌بعد تعیین کند. همچنین، در ۱۲ آوریل امسال کاخ‌سفید به‌طور موقت استفاده از سوخت E15 را در ماه‌های تابستان ممنوع اعلام کرد.

تخمین‌های مطرح‌شده درباره‌ی تأثیر اتانول سوختی بر انتشار گازهای گلخانه‌ای گاهی ضدونقیض‌اند

دلیل ممنوعیت فصلی سوخت E15، مخلوط بنزین با ۱۰/۵ تا ۱۵ درصد بیواتانول، به نوع واکنش این سوخت هنگام قرارگیری درمعرض نورخورشید و تولید مه‌دود مربوط می‌شود؛ اما برخی قانون‌گذاران و لابیگران در تلاش برای ملغی‌کردن این ممنوعیت هستند.

استدلال آنان این است که لغو این ممنوعیت می‌تواند فرایند کاهش وابستگی آمریکا به نفت روسیه را آسان‌تر کند و قیمت بنزین را ارزان نگه دارد. گفتنی است در اوایل این ‌ماه کنگره به ممنوعیت واردات نفت و گاز و زغال‌سنگ از روسیه رأی داد.

جیسون هیل، کارشناس سوخت‌های زیستی از دانشگاه مینی‌سوتا، می‌گوید افزایش تولید اتانول به‌دست‌آمده از ذرت اشتباه بزرگی بود. بنابر تحلیل او، علم از همان اول می‌گفت که این کار راه‌حل درستی نیست. در بلندمدت اتانول تولیدشده از ذرت فرقی با حال استقلال انرژی ما نمی‌کرد و متأسفانه تأثیر منفی بر محیط‌زیست و امنیت غذایی ما گذاشت.

تخمین‌هایی که درباره‌ی تأثیر استفاده از اتانول سوختی بر انتشار گازهای آلاینده زده می‌شود، با یکدیگر اختلاف دارند. در اوایل آوریل، آن دسته از سناتورهای آمریکایی که ایالت‌های آن‌ها در داخل کمربند ذرت قرار دارد، با ارسال نامه‌ای به EPA از این آژانس خواستند تا برای تخمین میزان تأثیر استفاده از اتانول ذرتی بر محیط‌زیست از مدل‌هایی به‌جز مدل پیشنهادی لارک استفاده کند. در ماه مارس، جیسون هیل با انتشار مقاله‌ای در ژورنال علمی PNAS از ناظران EPA خواست تا مدل‌های استفاده‌شده برای ارزیابی سوخت‌های زیستی را موشکافانه‌تر بررسی کنند. هیل در مقاله‌ی خود نوشته است:

مطالعه‌ی لارک از نگرانی‌های اخیر دانشمندان درباره‌ی تخمین کم مدل‌های استفاده‌شده برای ارزیابی تأثیرات مخرب زیست‌محیطی تغییر کاربری اراضی و نقش این کار در افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای و تخمین زیاد مدل‌ها از تأثیرات مثبت اقلیمی استفاده از اتانول‌های ذرتی پشتیبانی می‌کند.

ریچارد پلوین، چهره‌ی دانشگاهی برجسته در حوزه‌ی شبیه‌سازی سوخت‌های زیستی، بعد از بازنشستگی به‌ کار مشاوره‌ی حرفه‌ای روی آورده است. پلوین درباره‌ی اختلاف‌نظرهای موجود در زمینه‌ی تخمین مدل‌ها می‌گوید:

مدل‌ها همیشه ناکامل هستند. آن‌ها در اغلب موافع داده‌های حیاتی را از قلم می‌اندازند؛ داده‌هایی که در حالت ایدئال باید در هر مدلی گنجانده شوند. این داده‌ها یا هنوز به‌دست نیامده‌اند یا آن‌طور که باید، به‌صورت جهانی دردسترس نیستند.

گفتنی است پلوین در سال ۲۰۰۶ بخشی از تیم تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا بود. این تیم با انتشار گزارشی از مطالعه‌ی خود به این جمع‌بندی رسید که استفاده از اتانول زیستی پایه‌ذرت درمقایسه‌با بنزین می‌تواند تأثیرات زیست‌محیطی کمتری بگذارد. از آن‌موقع تاکنون نظر پلوین کاملاً تغییر کرده است. او می‌گوید:

با مشاهده‌ی اتفاقات رخ‌داده، به این نتیجه رسیدم که همه‌ی این‌ها گمراه‌کننده است.

بنابر استدلال پلوین، مشکل اصلی این است که تخمین دقیق میزان انتشار گازهای آلاینده‌ی ناشی از سوخت‌های زیستی غیرممکن است. مقررات استفاده از سوخت‌های زیستی ممکن است تأثیرات پیش‌بینی‌نشده‌ای به‌دنبال داشته باشند. اگر سوخت‌های زیستی در یک کشور جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند، ممکن است در یک کشور دیگر قیمت سوخت‌های فسیلی مانند بنزین کاهش پیدا کند و به‌تبع آن مردم بیشتر بنزین مصرف کنند. بدین‌ترتیب در مقیاس جهانی، اثر زیست‌محیطی مثبت استفاده از سوخت‌های زیستی نه‌تنها خنثی می‌شود؛ بلکه شاید نتیجه‌ی عکس دهد. حال اگر جنگ یا تحریم تجاری را نیز به‌معادله اضافه کنید، همه‌چیز پیچیده‌تر می‌شود. پلوین اضافه می‌کند:

شما می‌توانید ۱۰ سناریو مختلف از اتفاقی که ممکن است در آینده اتفاق بیفتد، تصور کنید و به ۱۰ نتیجه‌ی مختلف برسید. همه‌ی این سناریوها هم می‌توانند به یک‌اندازه واقع‌بینانه باشند. در این شرایط چگونه می‌توان سیاست‌گذاری کرد؟

برای پلوین تنها یک راه‌حل وجود دارد: کاهش وابستگی به تمام سوخت‌های مایع. او می‌گوید‌:

اگر روزی پادشاه بودم، تمام تلاش خودم را روی برقی‌سازی معطوف می‌کردم.

هیل نیز با این موضوع موافق و بر این باور است که دیگر رقابتی بین اتانول سوختی و بنزین نیست. گروه‌های حامی استفاده از این دو سوخت علایق یکسانی دارند و هر دو از سمت الکتریکی‌شدن حمل‌ونقل احساس فشار می‌کنند. برقی‌سازی دشمن مشترک آن‌ها است.

گفتنی است تأثیرات اتانول زیستی به‌همین‌جا ختم نمی‌شود. ماه گذشته، قیمت جهانی موادغذایی جهش ۱۳ درصدی را تجربه کرد. یکی از راه‌های مقابله با معضل جهانی تورم قیمت موادغذایی این است که بخشی از ذرتی که در آمریکا به‌منظور تولید اتانول سوختی کاشته می‌شود، به تأمین موادغذایی اختصاص یابد. با این کار علاوه‌‌بر ارزان نگه‌داشتن قیمت موادغذایی، می‌توان برای محصولاتی که پیش‌ازاین اوکراین و روسیه در دوران قبل از جنگ صادر می‌کردند، جایگزین مناسبی پیدا کرد.

ذرت

آنی لاواسییر، پروفسور دانشکده‌ی مهندسی ETS در مونترال، درباره‌ی این موضوع توضیح می‌دهد:

رقابت شدیدی روی زمین شکل گرفته است. اگر می‌خواهیم مصرف سوخت‌های زیستی را افزایش دهیم، باید مزارع ذرت بیشتری داشته باشیم که باعث تغییر کاربری بیشتری می‌شود.

لاواسییر و هیل هر دو از اعضای کمیته‌ای هستند که آکادمی ملی علوم، مهندسی و پزشکی (NASEM) با هدف ارزیابی روش‌های فعلی در تحلیل تأثیرات اقلیمی سوخت‌های کم‌کربن مخصوص حمل‌ونقل تشکیل شده است. گزارش این کمیته قرار است در سه‌ماهه‌ی سوم امسال منتشر شود. کامالیا یاندوک آبلز، افسر ارشد این برنامه‌ در NASEM می‌گوید‌:

این گزارش حاوی اطلاعاتی خواهد بود که بهتر است آژانس EPA از آن‌ها استفاده کند؛ به‌خصوص درصورتی‌که بخواهد استاندارد RFS جدیدی برای سوخت‌های کم‌کربن معرفی کند.

از دیدگاه لاواسییر، تولید بیواتانول هم‌اکنون نیز زیاد است و نباید بیش‌از‌این افزایش یابد. درعوض، دولت ایالات‌ متحده‌ باید به‌دنبال راه‌های دیگری برای کاهش آلاینده‌های ناشی از بخش حمل‌و‌نقل باشد. او درادامه تصریح می‌کند نباید تقاضا برای انرژی را بیشتر کنیم و سپس همه‌چیز را به‌سمت استفاده از سوخت‌های زیستی سوق دهیم. واقعاً باید تقاضا برای انرژی را کاهش دهیم.

بمنظور اطلاع از دیگر خبرها به صفحه اخبار فناوری مراجعه کنید.

درباره ی امیر

مطلب پیشنهادی

تک تایمز : برخلاف شایعات سامسونگ احتمالاً گلکسی S23 را نیز با تراشه Exynos عرضه می‌کند

به گزارش سرویس تازه های دنیای فناوری مجله تک تایمز ، براساس گزارش سم‌موبایل به‌ …