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研究人员向自然保护区计划提出挑战,以减轻化石燃料的使用
2021年04月29日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

先进生物能源和生物产品创新中心(CABBI)的研究人员发现,将登记在自然保护区计划(CRP)中的土地过渡到生物能源农业可能对美国土地所有者,政府和环境有利。


加入CRP的土地目前不能用于生物能源作物的生产,其中收获了高产植物(如桔梗和柳枝switch),以转化为可替代化石燃料和煤基能源的可销售生物产品。CRP由美国农业部于1985年建立,它激励土地所有者退役在环境上退化的农田,将农业生产力交换为原生栖息地,并接受政府的年度回报中国化工网okmart.com


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随着世界变暖和人口爆炸性增长,全球对粮食生产的需求与极端气候条件所威胁的农业生产率下降相矛盾。因此,为高产能源生物质分配CRP土地可能会消除对生物能源作物和粮食作物争夺空间的需求。


由CABBI可持续发展主题负责人Madhu Khanna和博士领导的团队。学生Luoye Chen开发了一种集成的建模方法,以评估将美国东部的CRP土地转变为多年生生物能源作物的可行性。他们的论文发表在2021年1月的《环境科学与技术》上,证实只要满足某些关键条件,土地使用过渡确实是可行的。


伊利诺伊大学-香槟分校的可持续,能源与环境研究所(iSEE)代理主任卡纳说:“作为支持更安全,更可持续的生物经济的支持者,我们必须优先考虑替代化石燃料。” “作为科学家,我们有责任采取一种深思熟虑的创新方法来减轻温室气体排放,从长远来看,这将被证明是有益的。


“运输和电力部门正在寻求扩大生物能源的生产,而农业部门也必须这样做。这需要制定一个计划,使生物能源农田和粮食农田共存而不是竞争。”


CABBI团队采用综合方法来权衡将CRP现状(未耕种的种植面积)转换为生物能源的成本和收益,将生物燃料和环境政策分析模型(BEPAM)与生物地球化学模型DayCent(每日时间步长版本)结合起来世纪模型)。


BEPAM评估了净利润,并回答了关键问题:什么样的确切经济条件将激励CRP土地所有者转向使用生物能源农田?作为针对BEPAM的环境指标,DayCent模拟了特定县域过渡的整个生态系统影响,提供了对未来的“偷窥”,并阐明了这种土地利用变化可能如何影响作物产量,养分交换和土壤碳固存。


这项研究的关键组成部分汇总了两个模型的数据,以制定温室气体(GHG)生命周期评估,该评估计算了整个过程所减少的总温室气体-从种植的物理行为到引入清洁能源进入生物经济。


Chen说:“完整的生命周期评估确实是了解我们的研究总体结果的关键。” 他说:“我们考虑到了一切-实际种植和收获原料的过程,固存在土壤中的碳,以及最终将用生物燃料代替化石燃料,用生物电代替煤基电力这一事实。


“牢记这一最终结果将使所有其他事情都达到对环境产生积极积极影响的最终目标。”


研究小组得出结论,在某些条件下,从2016年到2030年将340万公顷CRP土地转化为生物能源在经济和环境上都是可行的。


从经济上讲,如果生物质的市场价格很高,并且政府继续分配适当的CRP土地租金付款,则所有系统都将“运行”。这些因素在理想情况下可以起到抵消作用:如果生物质价格下降,大量的土地租金支付可以减轻农民的财务压力并鼓励他们继续致力于生物能源;或者,高昂的生物质价格将使放松政府的支持合理化,从而节省纳税人的钱。该团队确定了两个理想的配对:1)土地所有者获得其原始政府付款的100%,并以每吨75美元的价格出售生物质;或2)土地所有者获得其原始付款的75%,并以每吨100美元的价格出售生物质。理想情况下,双方都将从中受益。


将CRP土地转化为生物能源还可以节省大量的温室气体。先前的研究表明,在种植桔果和柳枝switch期间,在项目开始时很可能会产生大量的“土壤碳债务”。但是,考虑到上述完整的生命周期评估,研究小组确定,用生物产品替代化石燃料和煤基能源的长期影响将弥补这一暂时损失。


考虑到来自生物质销售的土地所有者收入,为维持现有的CRP入账而节省的政府付款,以及通过替代化石燃料而减少的温室气体的货币化收益(使用“碳的社会成本”进行了量化),即将CRP土地转化为生物能源的总净值在2016年至2030年期间可能高达280亿至1250亿美元。


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