Директивные органы все чаще обращаются к возобновляемым источникам энергии в качестве экологически чистых и устойчивых заменителей ископаемого топлива, используемого на транспорте. Биотопливо, представляющее собой жидкое топливо, получаемое из различных источников, например, рядовых культур, деревьев, водорослей и пищевых отходов, как представляется, обещает уменьшить нашу зависимость от ископаемых видов топлива и сократить чистые выбросы парниковых газов (ПГ) из мобильных источников, способствующих глобальному потеплению. Многие страны, включая Соединенные Штаты, установили целевые показатели в отношении производства биотоплива (этанола и биодизельного топлива) и предписали смешивать этанол с бензином. Эта политика в сочетании с экономическими стимулами и тарифами способствовала расширению производства различных сельскохозяйственных культур для использования в качестве транспортного топлива во всем мире. В настоящее время биотопливо производится в основном из небольшого количества растительных материалов или сырья, в первую очередь кукурузы и сахарного тростника, но разнообразие материалов расширяется.
Ожидается, что к 2017 году мировое использование биотоплива на транспорте почти удвоится по сравнению с уровнями 2005-2007 годов . Согласно цели, принятой Европейским союзом (ЕС) в 2009 году, 10% топлива для транспорта должно поступать из возобновляемых источников к 2020 году. В США этанол, на который приходится более 99% производимого биотоплива, производится почти исключительно из кукурузы, выращенной на лучших сельскохозяйственных угодьях. В условиях растущего спроса на биотопливо и достижения законодательных целей для увеличения производства биотоплива потребуется повышение урожайности существующих культур, привлечение большего количества земли для производства биотоплива и/или разработка новых видов сырья.
Положения законодательства США, включая Закон об энергетической независимости и безопасности США 2007 года и Закон о продовольствии, энергосбережении и энергетике 2008 года (известный как законопроект о фермерских хозяйствах), устанавливают новые цели и стимулы для производства биотоплива. Внесение поправок в ранее принятый Стандарт возобновляемого топлива (СВТ) предусматривает увеличение производства возобновляемого топлива к 2022 году в девять раз в соответствии с Законом об энергетической независимости и безопасности. К этой дате бензин для автомобильного транспорта должен будет состоять из 20% биотоплива. Агентство США по охране окружающей среды (EPA) в 2010 году выпустило новую продукцию. Законопроект 2008 года о фермах увеличил целевые показатели в США и установил налоговые кредиты, гранты и другие положения для поощрения расширения и использования транспортного биотоплива с новым акцентом на топливо, полученное из целлюлозных источников.
При устойчивом производстве биотоплива можно сократить спрос на ископаемые виды топлива, что, в свою очередь, приведет к сокращению потребностей в импортной нефти и смягчению последствий изменения климата путем ограничения выбросов ПГ. Однако, как и любая другая сельскохозяйственная культура, биотопливные культуры могут влиять на водоснабжение и качество воды, биогеохимию почвы, землепользование и биоразнообразие. Эрозия, сток питательных веществ, утрата среды обитания, утрата полезных видов и распространение инвазивных видов - все это потенциальные риски расширения производства. Ученые и политики изучают, как можно избежать или смягчить потенциальное негативное воздействие на природные ресурсы для достижения целей производства биотоплива, одновременно повышая экологическую, социальную и экономическую устойчивость.
Исследования были также сосредоточены на воздействии различных экономических стратегий, направленных на стимулирование производства биотоплива, на экономику выращивания сельскохозяйственных культур для транспортных средств и на потенциальное воздействие на мировое производство продовольствия. По мере роста потребности в продовольствии в связи с ростом численности населения планеты сельскохозяйственные культуры, выращиваемые на биотопливе, конкурируют за пахотные земли и могут привести к росту цен на продовольствие. Признавая потенциальные экономические и социальные последствия, цели настоящего доклада заключаются в том, чтобы суммировать экологические последствия биотоплива, проиллюстрировать некоторые из неопределенностей в отношении этих последствий и определить темы для комплексной программы исследований, которая могла бы уменьшить неопределенность в планировании устойчивого производства биотоплива. Сначала мы суммируем потенциальное прямое и косвенное влияние производства биотоплива на выбросы парниковых газов и почвенный углерод. В последующих разделах описываются воздействия на водопользование и качество воды, биоразнообразие, включая последствия преобразования земель, монокультурное сельское хозяйство, инвазивные виды, а также потенциальные компромиссы между получением энергии из биотоплива и биоразнообразием. Мы предлагаем элементы комплексной программы исследований, которые могут уменьшить выявленные неопределенности. Наконец, мы увязываем набор принципов биотоплива и устойчивого развития с ландшафтным подходом, направленным на удовлетворение социальных, экономических и энергетических потребностей.
