De Verenigde Staten zouden elk jaar genoeg energie kunnen produceren door afval – van vuilstortafval tot koeienmest – te benutten om de staten Oregon en Washington van energie te voorzien. en dat alles terwijl het equivalent van 37 miljoen auto's aan koolstof wordt verminderd.

Dat blijkt uit onderzoek gepubliceerd in Natuur Energie van UCLA industrieel ecoloog en energie-econoom Deepak Rajagopal en stedenbouwkundige promovendus Bo Liu.

"Het voordeel van het gebruik van afval is dat we hoe dan ook afval genereren. Het is een overgebleven hulpbron waar we conventioneel niet aan hebben gedacht, ' zei Liu.

De soorten afval die in het document worden onderzocht, vallen onder de paraplu van bio-energie - hernieuwbare bronnen die worden verkregen door plantaardig en dierlijk materiaal om te zetten in elektriciteit, biobrandstoffen of warmte. Hoewel de VS niet op grote schaal energie uit afval produceren, Liu zei, de processen voor het verkrijgen van energie uit organische materialen zijn goed ingeburgerd. Europese afvalenergiecentrales, bijvoorbeeld, verwerkte in 2017 106 miljoen ton afval, volgens de Confederation of European Waste-to-Energy Plants.

Biobrandstof is een type bio-energie dat op grote schaal wordt geproduceerd in de VS - bijna allemaal afkomstig van landbouwgewassen. In 2011, 96% van de in de VS geproduceerde ethanol was afkomstig van maïs, volgens het Biomassa Energie Data Book.

Beleidsmakers en zakelijke belangen promoten al tientallen jaren biobrandstoffen uit gewassen. In 2005, Het congres keurde normen goed die de opname van hernieuwbare brandstoffen in benzine en andere transportbrandstoffen vereisen. De VS hebben de afgelopen 35 jaar ook miljarden dollars uitgegeven aan het subsidiëren van ethanol.

Maar ethanol op basis van gewassen veroorzaakt andere problemen, waaronder hogere voedselprijzen en milieuschade door de uitbreiding van de landbouw, zoals vernietiging van leefgebieden, mestafvoer en watergebruik. Deze effecten hebben ertoe geleid dat sommige experts hebben opgeroepen tot vermindering van het gebruik ervan.

"De VS hebben biobrandstoffen geprobeerd, en ze zijn belangrijk omdat we meer hernieuwbare energie nodig hebben, maar we hebben betere biobrandstoffen nodig, ' zei Rajagopal.

In plaats daarvan zou het gebruik van afval als bron een duurzaam alternatief kunnen zijn voor toekomstige groei van de industrie. Echter, niet alle afvalbiobrandstoffen zijn gelijk gemaakt. De voordelen variëren afhankelijk van het soort afval dat wordt gebruikt, hoe het wordt verwerkt, wat de eindproducten zijn en waar ze worden geproduceerd. Rajagopal en Liu onderzochten deze variabiliteit door levenscyclusanalyses uit te voeren, of onderzoeken van producten van creatie tot einde levensduur, van vier soorten afval:landbouw, bosbouw, stortplaats en koeienmest.

De studie omvatte 15 energieconversietechnologieën en 29 afvalsoorten. In hun analyse de onderzoekers combineerden bestaande gegevens uit de literatuur over afvalconversietechnologieën met lokale beschikbaarheid van afval uit schattingen van het basisjaar en elektriciteitsportfolio's om relatieve energiewinst en emissiereducties te bepalen.

Omdat de verbranding van bio-energieproducten zelf broeikasgasemissies veroorzaakt, het vermogen van bio-energie om de totale broeikasgassen te verminderen is gekoppeld aan de vervangen energie, lokale context belangrijk maken. De besparing op broeikasgassen door het gebruik van bio-energie voor de opwekking van elektriciteit, bijvoorbeeld, groter zou zijn in gebieden waar elektriciteit afkomstig is van op koolstof gebaseerde brandstoffen zoals steenkool, in tegenstelling tot gebieden die veel zonne- en windenergie opwekken.

Algemeen, de studie wees uit dat de VS het potentieel heeft om elk jaar 3,1 tot 3,8 exajoule (een maat voor energie) hernieuwbare energie op te wekken met behulp van beschikbare afvalbronnen. Ter vergelijking, de hele staten Washington en Oregon verbruikten in 2017 ongeveer 3,3 exajoule aan energie, aldus het Energie Informatie Agentschap. De studie concludeerde ook dat het gebruik van afvalproducten het potentieel heeft om 103 tot 178 miljoen ton kooldioxide-emissies te verdringen - een hoeveelheid die gelijk staat aan 37 miljoen personenauto's van de weg halen op basis van een typische uitstoot van personenauto's van 4,6 ton kooldioxide elk jaar.

Een belangrijke bevinding was dat geen enkele methode voor de productie van bio-energie de netto energiewinst maximaliseert, winst op het gebied van hernieuwbare energie en klimaatvoordelen. Sommige creëren meer hernieuwbare energie, maar daarvoor heb je meer energie nodig, resulterend in minder totale besparingen op de uitstoot van broeikasgassen. Dus, het identificeren van de optimale bio-energietoepassing in elke situatie hangt af van het beoogde resultaat.

Beleid dat uitsluitend is gebaseerd op het behalen van doelstellingen voor hernieuwbare energie, zoals de eis van het Congres van biobrandstoffen bij benzinepompen, mogelijk geen optimale resultaten opleveren, de studie gevonden. In plaats daarvan, Rajagopal zei, beleidsmakers moeten werken aan het verhelderen van belangen. Het maximaliseren van het gebruik van hernieuwbare energiebronnen kan de energieonafhankelijkheid bevorderen, maar het verminderen van de maximale hoeveelheid broeikasgasemissies is een effectievere manier om klimaatverandering tegen te gaan, hij zei.

Biobrandstoffen mogen niet beperkt blijven tot één enkele toepassing, met potentiële transporttoepassingen, variërend van auto's en vrachtwagens tot vliegtuigen en schepen, zei Rajagopal. Diversificatie is de sleutel.

Andere vormen van hernieuwbare energie, zoals zon en wind, keuzemogelijkheden bieden voor de opwekking van elektriciteit, maar grootschalige transportsectoren zullen in de nabije toekomst nog steeds brandbare brandstoffen nodig hebben.

Luchtvaartmaatschappijen zijn al begonnen met het onderzoeken van alternatieven voor biobrandstoffen. in 2016, United Airlines en vliegtuigbrandstofbedrijf AltAir leidden de commerciële inzet van biobrandstoffen voor de luchtvaart, met een mix van alternatieve vliegtuigbrandstoffen en conventionele brandstoffen.

Studies hebben uitgewezen dat de luchtvaart, scheepvaart en vrachtvervoer zijn wereldwijd verantwoordelijk voor ongeveer 8% van de CO2-uitstoot. In deze industrieën, Rajagopal zei, een eenvoudig mandaat dat de integratie van biobrandstoffen in brandstofmengsels vereist, zou effectief kunnen zijn omdat het de verdere ontwikkeling van grootschalige biobrandstoftechnologieën zou stimuleren.

"In al deze toepassingen is elektrische voertuigtechnologie er nog steeds niet. Elektrische batterijen zijn er nog steeds niet, "Zei Rajagopal. "Dus we hebben nog steeds alternatieven voor olie nodig. Ik denk dat daar een rol is weggelegd voor biobrandstoffen als je het goed doet."