Енергетски резервоар наспроти плоча - спектар на наука
Енергија: резервоар против плоча
Кога возачите на Ферари во Формула 1 го освоија првото и второто место на трката за ГН на Бахреин пред две години, тие имаа извонредна мешавина во резервоарите: Горивото содржеше мало количество биогориво од втора генерација, направено од лигноцелулоза . Дури и октанскиот свет во Формула 1 полека се соочува со реалноста на климатските промени и намалените резерви на нафта. Од 2008 година, прописите во Формула 1 предвидуваат дека најмалку 5,75 проценти од горивото мора да доаѓа од извори на зеленчук. Додаденото биогориво во резервоарите на Ферари го исполни ова на примерен начин, бидејќи тоа беше добиено од неистивити делови од растенија.
Реномираниот тркачки тим демонстрираше како биогоривата можат да го задоволат нашиот глад за енергија без да го загрозат производството на храна. Според Светската организација за храна (ФАО), цените на храната неодамна се зголемија невообичаено. Критичарите го обвинуваат ова за зголемената употреба на биогорива од прва генерација. Овие се направени од јадење делови од прехранбени култури - како што се шеќерна трска или пченка - и потоа се додаваат во обичен бензин или дизел. Во многу земји во развој има социјални немири поради високите цени на храната. Дали е воопшто етички оправдано дека западните влади сè повеќе промовираат употреба на биогорива? Дали заштитата на климата и снабдувањето со храна може да се донесат под еден покрив?
За Ферари, одговорот е јасно да. Тимот избра етанол направен од слама, што е преостанат производ во земјоделството - пример за тоа како сегашните проблеми на биогоривата можат да се надминат. Нови хемиски процеси, подобри стратегии за користење на земјиштето и поголеми приноси во земјоделството може да ни го покажат излезот од дилемата „резервоар или плоча“. Идејата за добивање гориво од земјоделските култури не е нова. Моторите на Рудолф Дизел работеа на растителни масла уште во 19 век. А, Бразилците додаваат етанол на нивниот бензин од 1929 година, што доаѓа од трска. Но, биогоривата одиграа само важна улога во глобалната политика за енергија и клима за добри десет години.
Исчистена прашума, вртоглаво растат цените на пченката
Ова се заснова на зголемениот страв од безбедно снабдување со сурова нафта, стравувањата во врска со климатските промени и немилосрдно растечкиот глад за енергија. Брзањето со кое беа воведени биогоривата ширум светот, сепак, доведе до опипливи конфликти за користење на земјиштето. На пример, на малајскиот дел од Борнео, земјоделците и големите претприемачи расчистија огромни области од џунглата за да ги заменат со насади со палмино масло. На друго место, огромни количини на собрани прехранбени култури - како пченка - се транспортираат во биообработките за да се претворат во гориво. Во 2007 година, американските земјоделци засадија пченка на рекордни 375.000 квадратни километри. Не помалку од една третина од тоа отиде во производство на етанол. Според некои експерти, ова беше причината што цените на пченката пораснаа за повеќе од 70 проценти кон крајот на 2010 година. На почетокот на 2011 година, Светската организација за храна забележа врв во индексот на цените на храната.
При поблиска проверка, станува јасно дека биогоривата се само дел од проблемот. Според извештајот на Светска банка од 2008 година „Белешка за зголемувањето на цените на храната“, иако тие беа главно одговорни за порастот на цените на храната во последниве години, шпекулациите на берзата и екстремните настани поврзани со климата, исто така, придонесоа. Зголемената цена на суровата нафта исто така не смее да се игнорира. Тие имаат директно влијание врз цените на храната, вели Отолин Лејсер. Генетичарот на растенија од Универзитетот Кембриџ (Велика Британија) е коавтор на мислење за биогоривата неодамна објавено од Нафилдскиот совет за биоетика - британска непрофитна организација која се занимава со биоетички прашања. Според Лајзер, многу енергија, главно во форма на фосилни горива, е потребна за берба, транспорт и обработка на жетви.
Но, цените на храната не се единствените критики. Иако повеќето биогорива не се специјално дизајнирани да ги намалуваат емисиите на стакленички гасови, тие се очекува да бидат. Најџел Мортимер од британскиот енергетски консултант Норт енерџи покажа во анализата дека биогоривата честопати имаат само маргинално подобро ниво од фосилните горива во однос на емисиите на стакленички гасови. И според Ангела Карп, научен директор во Центарот за земјоделско истражување Ротампстед во Харпенден, Велика Британија, биогоривата од првата генерација често бараат големи количини на вода и азот за да израснат доволно растителна маса. Ова исто така има негативно влијание врз нивниот јаглероден отпечаток. Кенет Стоун, земјоделски инженер во Службата за земјоделско истражување во Фиренца (Јужна Каролина, САД), доаѓа до заклучок дека потрошувачката на вода во земјоделството ќе се зголеми за шест пати, ако, во согласност со целите на Министерството за енергетика на САД, во иднина се произведува повеќе биоетанол од пченка.
Сепак, битката за површина е еден од најтешките проблеми. Идеално, производството на биогорива треба да користи само нискоквалитетни полиња со ниско ниво на јаглерод, вели Јан Крут, главен научник на Одборот за развој на земјоделството и хортикултурата во Кенилворт, Англија. Всушност, се повеќе и повеќе земјоделци одгледуваат енергетски култури на висококвалитетни почви, кои всушност се наменети за производство на храна, бидејќи тие можат да создадат високи приходи со тоа. Ова го потенцира Оливие Дубоа, координатор на групата за биоенергија на ФАО во Рим. Со цел да се смири овој конфликт, дополнително земјиште мора да се поврати.
Конкуренција во оваа област
Во сточарството постои слична конкуренција на катастрофа. Брус Дејл, хемиски инженер на Државниот универзитет во Мичиген во Источен Лансинг, открил дека повеќе од 80 проценти од земјоделското производство во САД се користи како сточна храна. „Неверојатен отпад“, коментира Лајзер. Зголемувањето на потрошувачката на месо низ целиот свет се покажува како друга важна причина зошто цените на храната растат. Во исто време, како што се зголемува светската популација, станува сè потешко да се развиваат доволно нови области за одгледување. За 40 години се очекува светот да има девет милијарди луѓе, 2,3 милијарди повеќе од денес, кои ќе треба да се хранат, како што забележува извештајот на ФАО „Како да го нахраниме светот во 2050 година“. Уште полошо: Бидејќи потрошувачката на месо и потрошувачката на калории по глава на жител постојано се зголемуваат, потребата за храна се зголемува непропорционално. „Во 2050 година ќе ни треба 70 проценти повеќе храна“, проценува Дубоис.
Употребата на растенија за генерирање енергија ја влошува ситуацијата. Во следните 25 години се очекува потрошувачката на енергија на пазарите во развој да се зголеми за 84 проценти. Скоро третина од ова најверојатно ќе дојде од биогоривата. Доколку земјоделството ширум светот не доживее значителен поттик за развој наскоро, овие случувања ќе доведат до драматичен недостиг на обработливо земјиште - и за храна и за биогорива. Вистина е дека обработливото земјиште теоретски може да се удвои во следните четири децении. Сепак, ФАО во овој период очекува раст од околу пет проценти, бидејќи многу обработливи површини веројатно заостануваат зад растот на градовите. За да се зголеми земјоделската продуктивност, приносот на земјоделските култури мора значително да се зголеми, вели Дубоис.
За жал, досегашните случувања зборуваат на поинаков јазик. Глобалните приноси на растителни култури пораснаа во изминатите 50 години, но со забавено темпо: стапката на пораст падна од 3,2 проценти во 1960 година на 1,5 проценти во 2000 година. Сепак, Јан Крут е надежен. И покрај сето ова, сè уште има раст, вели тој, и има многу простор за подобрување. Меѓу земјите сè уште имаше огромни разлики во приносот и сè уште имаше многу простор за подобрување. На пример, големите области во Африка се пасат, главно затоа што се несоодветно поврзани со инфраструктурата. Земјоделците таму немаат начин да ги пласираат своите производи на пазарот, па тие садат само она што им треба на нивните семејства, објаснува Круте. Одгледувањето на енергетски култури во овие региони може да има позитивно влијание и на инфраструктурата и на производството на храна.
Генетскиот инженеринг како излез?
Генетскиот инженеринг исто така може да го стимулира земјоделството. Веќе помага растенијата да бидат поотпорни на штетници. „Наскоро, исто така, ќе произведуваме сорти пченка за кои е потребно помалку вода и подобро ќе ги издржат сувите периоди“, предвидува Крут. Истражувачите работат и на растенија што се толерираат на сол. На пример, тие треба да бидат засадени во региони каде зголемувањето на нивото на морето доведува до солење на подземните води. Пченката и некои други растенија, исто така, имаат многу поефикасни механизми за фотосинтеза од пченицата или оризот, како што нагласува Круте. Овие може да се пренесат од еден вид на растение со друг вид генетски инженеринг.
Не само подобрувања во земјоделството и генетскиот инженеринг, туку и новите производствени процеси за биогоривата треба да ја смират конкуренцијата помеѓу резервоарот и плочата. Ако беше можно да се искористи целата постројка, а не само нејзините делови за јадење, може да се користат многу повеќе видови на биомаса. Има значително повеќе енергија складирана во зеле, лисја и корени отколку во овошје - но оваа енергија е потешко да се добие, вели Крис Сомервил, директор на Институтот за енергетски биолошки науки на Универзитетот во Калифорнија во Беркли. Затоа, користењето на цели растенија е поскапо од сегашното производство на етанол од пченка.
На пример, канадската компанија за биотехнологија Иоген користеше ензим од видот печурки Trichoderma reesei за производство на биогориво од слама за тимот на Ферари. Со негова помош, габата вари лигнин - главна компонента на дрвенести растителни делови - и на тој начин доаѓа до хранливите материи во дрвјата. Постојат и други ензими за варење на лигнин, но никој од моментално достапните не работи многу ефикасно и чини помеѓу 10 и 20 центи за произведен литар гориво. Спротивно на ензимите за големо производство на етанол од пченка: Тие чинат околу половина процент на литар.
Целото растение е на побарувачката
Затоа, не е изненадувачки што биотехнолошката компанија „Иоген“ очигледно има проблеми со ископување на доволно овој остаток: нејзината фабрика за демонстрација произведува во просек само 256.000 литри етанол годишно, иако е наменета за 1,9 милиони литри. Компанијата ја објаснува празнината со изјава дека станува збор за тест објект што не работи во континуирано работење. Но, ако нафтената компанија „Шел“, еден од главните инвеститори во „Иоген“, би работела со производство на биоетанол од комерцијален обем, побарувачката би била од 20 до 30 тони слама дневно, што може да доведе до тесни грла.
Генетичарот на растенија, Отолин Лејсер предвидува дека за да се добијат такви количини на биомаса, нема да биде доволно за рециклирање на посевите неколку пати. Наместо тоа, ќе биде потребно да се одгледуваат брзорастечки растенија кои се наменети само за производство на биогориво. Сепак, овие не треба да се натпреваруваат со прехранбени култури за површина. Брзо растечките тополи или врби, на пример, може да растат на загадена почва и истовремено да ги чистат. Дрвјата претвораат јаглерод диоксид во биомаса побрзо од повеќето други растенија.
Одлична иднина
Повеќегодишните треви како мискантус или тревата Panicum virgatum се можеби уште подобри кандидати. Потребна им е малку вода и складираат хранливи материи во нивните корени. „При бербата, собирате само надземни делови од растението што содржат многу малку хранливи материи“, вели Лејсер, „како резултат на тоа, почвата едвај се исцрпува и како резултат на тоа не е потребно речиси никакво ѓубриво“. Повеќегодишните треви растат и на почви кои се неупотребливи за обработливите култури. Сомервил смета дека последната точка е клучна: некои пустелии можат да станат плантажа за енергетски култури, на пример со одгледување на култури толерантни на суша како агава.
Координаторот на ФАО, Оливие Дубоа, пак, смета дека биогоривата од втора генерација исто така имаат недостатоци. И на нив им беше потребна површина, па дури и најштедливите култури ќе се натпреваруваа со прехранбените култури за ресурси. Покрај тоа, технологијата за биоетанол од прва генерација веќе е во развој веќе половина век. „Takeе бидат потребни уште пет до десет години за да се произведат биогорива од втора генерација во голем обем“, вели тој. Веќе се случува многу. Енергетската компанија БП гради фабрика од 400 милиони американски долари во округот Хајлендс (САД) што ќе преработува целулоза од високоенергична шеќерна трска, трева или мискантус во етанол. Фабриката е дизајнирана да произведува 136 милиони литри гориво годишно, што би ја направило комерцијална биорефиница според критериумите на Министерството за енергија на САД. Иако количината звучи огромна, таа е мала во споредба со милиони литри бензин дневно што ги испуштаат конвенционалните рафинерии.
Но, дури и ако треба малку време да се утврди: новите биогорива ќе дојдат. Останува да се види дали, на крајот, течности од втората генерација ќе ги наполнат нашите резервоари - и оние на Формула 1 болидите - или дали ќе има трета и четврта генерација. Во секој случај, тие ќе играат важна улога во иднина во задоволување на глобалниот глад за енергија. И со современи технологии, претпазливо користење на земјиштето и внимателно користење на ресурсите, сè уште треба да има доволно обработливо земјиште за прехранбени култури.