Соединенные Штаты являются крупнейшим источником выбросов углекислого газа от авиации в мире и несут ответственность за более четверти всех выбросов углекислого газа в результате полетов.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Sustainability, показывает путь к полному обезуглероживанию использования авиационного топлива в США путем замены обычного керосина биотопливом, производимым экологически безопасным способом.
Исследование Аризонского государственного университета показало, что посадка травяного мискантуса на 23,2 миллиона гектаров существующих малоплодородных сельскохозяйственных земель по всей территории Соединенных Штатов обеспечит достаточное количество биомассы для удовлетворения потребностей авиационного сектора США в жидком топливе, полностью состоящим из биотоплива. Ожидается, что к 2040 году этот объем достигнет 11 миллиардов литров в год.
В исследовании была использована интегрированная система оценки земель, моделирования гидроклимата, моделирования экосистем и экономического моделирования, чтобы оценить, где и при каких условиях в Соединенных Штатах можно устойчиво выращивать культуры биомассы, пригодной для создания биотоплива .
Критерии были обширны. Команда сначала определила и оценила, где в США уже существовали оптимальные маргинальные сельскохозяйственные угодья. Затем они оценили, можно ли выращивать на земле правильные культуры без использования дополнительной воды.
Затем команда проанализировала, будет ли выращивание энергетических культур на этих землях иметь пагубное воздействие на окружающий климат или влажность почвы, и предсказала потенциальную продуктивность урожаев двух разных трав — мискантуса и проса — в качестве подходящего энергетического сырья из биомассы.
Наконец, команда подсчитала количество и стоимость топлива для биореактивных двигателей, которое будет производиться и распространяться по всей стране таким способом.
Ученые подчеркнули, что эта перспектива интегрированных систем имеет решающее значение для исследования. В прошлом исследования потенциала биотоплива в основном состояли из изолированных оценок, которые не были хорошо интегрированы, например, не учитывались ключевые данные о том, как изменение растительного покрова влияет на окружающий климат.
Для любого внедрения альтернативных путей получения энергии решения должны иметь экономический смысл.
В анализе сопоставили финансовую отдачу от существующих видов использования земель, которые они определили — некоторые уже используются для выращивания кукурузы, сои или различных других культур, а другие используются в качестве пастбищ — по сравнению с доходами от выращивания мискантуса или просо как сырье для биомассы.
По расчетам, выращивание мискантуса или проса должно быть более прибыльным, чтобы заменить существующее использование земли в каждом районе. Но выяснилось, что мискантус является более перспективным сырьем, а топливо для биореактивных двигателей, полученное из мискантуса, может достичь цели в 11 миллиардов литров в год при средней стоимости 1,09 доллара за литр.
Хотя это почти в два раза выше, чем средняя цена на обычное топливо для реактивных двигателей в США, команда пришла к выводу, что это разумно, учитывая потенциал для сокращения выбросов. Особенно учитывая, что в 2022 году цены на керосин в США варьировались от 50 центов до полутора долларов за литр из-за изменений спроса и предложения, показывая, что цены выше доллара за литр возможна.