Onderzoekers van Argonne kwantificeren hoe ze de uitstoot kunnen verminderen door landbouwbedrijven hun praktijken te veranderen en nieuwe technologieën toe te passen.

Momenteel, de landbouwsector draagt ​​aanzienlijk bij aan de uitstoot van broeikasgassen (BKG) in de Verenigde Staten, goed voor negen procent van de totale BKG-emissies van het land. De praktijken die graanboeren gebruiken om hun gewassen te produceren – het beheren van de vruchtbaarheid, grondbewerkingspraktijken en vruchtwisselingen hebben invloed op de totale koolstofvoetafdruk van de Amerikaanse landbouw. Door gebruik te maken van duurzame praktijken, boeren zouden hun CO2-voetafdruk aanzienlijk kunnen verkleinen en een vitale partner worden voor de biobrandstofindustrie in haar inspanningen om de laagst mogelijke koolstofbrandstoffen te produceren.

"Dit werk is uniek omdat we een volledige kwantificering van de koolstofintensiteit (CI) voor de cradle-to-farm-gate-activiteiten bieden door op scenario's gebaseerde analyse uit te voeren voor geselecteerde landbouwpraktijken die gebruik maken van geregionale inventarisatiegegevens van de levenscyclus en een ruimtelijk expliciete bodemorganische tool voor koolstofmodellering." — Xinyu Liu, postdoctoraal aangestelde

Een recent onderzoek door onderzoekers van de Energy Systems-divisie van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE's) kwantificeerde hoeveel boerderijen de uitstoot zouden kunnen verminderen door hun werkwijzen te veranderen en nieuwe technologieën toe te passen. Xinyu Liu, een postdoctoraal aangestelde, schreef over het cruciale onderzoek in Brieven voor milieuonderzoek , gepubliceerd op 20 juli. Ze werkte samen met Hoyoung Kwon, belangrijkste milieuwetenschapper, en Michael Wang, beheerder van systeembeoordelingen, heel Argonne; en Daniel Northrup, een voormalige aannemer van DOE's Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), nu met Benson Hill, een gewasveredelingsbedrijf in St. Louis.

"Dit werk is uniek omdat we hebben gekwantificeerd hoe de koolstofintensiteit (CI) van maïsgrondstoffen zou veranderen met een breed scala aan landbouwpraktijken en verschillende landbouwregio's. Naast de BKG-emissies van de productie en het toepassen van landbouwinputs, we hebben ook rekening gehouden met de effecten van organische koolstof in de bodem, " zei Liu.

Het onderzoek richtte zich op de maïsgordel van Illinois, Indiana, Iowa, Minnesota, Nebraska, Ohio, Michigan, South Dakota en Wisconsin en liet zien hoe verschillende landbouwpraktijken de CI voor grondstoffen beïnvloeden. Duurzame landbouwprofessionals zouden lagere CI-praktijken kunnen implementeren, zoals het toepassen van conserverende grondbewerking, het verminderen van het gebruik van stikstofmest, en het toepassen van bodembedekkers, om hun ecologische voetafdruk te verkleinen, die de efficiëntie van de boerderij kunnen verbeteren en het milieu kunnen helpen.

Het onderzoek van het Argonne-team was van oudsher gericht op de CI van biobrandstoffen, die wordt bepaald via de levenscyclusanalysetechniek om rekening te houden met het energie-/materiaalgebruik en de emissies als grondstof wordt geproduceerd en omgezet in brandstof. De techniek wordt gebruikt door het Low Carbon Fuel Standard (LCFS)-programma van de California Air Resources Board om de CI voor biobrandstof te berekenen. Boerderijen die de CI voor biobrandstoffen verlagen, kunnen LCFS-tegoeden genereren, die geldwaarde heeft voor producenten van biobrandstoffen en mogelijk voor boeren die de grondstoffen met een lagere koolstofuitstoot leveren. Producenten van biobrandstoffen kunnen hun algehele CI-score verbeteren door grondstoffen te belonen met een lager CI, waardoor het totale CI van biobrandstoffen verder wordt verlaagd.

Momenteel, LCFS staat toepassingen toe van individuele biobrandstofconversiefaciliteiten, wat resulteerde in aanzienlijke investeringen en innovatie in productieprocessen om CI te verminderen. Echter, het bestuur scoort de CI voor grondstoffen op basis van een landelijk gemiddelde, ongeacht de aanzienlijke variaties op veldniveau in CI op basis van productiepraktijken. Het werk van Argonne bepaalt de bron van de variatie en suggereert dat een verandering in de landbouwpraktijk zou leiden tot grote emissiereducties indien breed toegepast.

"We hebben op scenario's gebaseerde CI-analyse van maïsethanol uitgevoerd, gekoppeld aan geregionaliseerde voorraadgegevens, voor verschillende landbouwpraktijken om maïsvelden te beheren en belangrijke parameters te identificeren die van invloed zijn op de uitstoot van broeikasgassen van wieg tot boerderij, " zei Liu. "De resultaten tonen grote ruimtelijke variaties in CI voor maïs, en uiteindelijk voor ethanol, als gevolg van het gebruik van landbouwinput en landbeheerpraktijken."