Nhiên liệu sinh học đang thu hút sự quan tâm lớn và một số câu hỏi khó khăn

Biên giới của Vùng Đai Ngô luôn mơ hồ. Bức tranh đa dạng của các cánh đồng ngô lan tỏa khắp Miền Trung Hoa Kỳ là một trong những khu vực nông nghiệp hiệu suất cao nhất trên Trái Đất. Hơn 36 phần trăm ngô thế giới đến từ Hoa Kỳ, và gần như tất cả đều được trồng ở một số tiểu bang nằm giữa đồng bằng Great Plains ở phía tây và dãy núi Appalachian ở phía đông.

Nhưng Vùng Đai Ngô đang di chuyển. Trong vài thập kỷ qua, diện tích đất nông nghiệp dành cho sản xuất ngô đã dần di chuyển về phía bắc và phía tây. Ở North và South Dakota, các thảo nguyên trước đây được sử dụng để chăn nuôi bò hoặc dành cho bảo tồn đã được chuyển đổi thành đồng ngô. Từ năm 2005 đến 2021, diện tích đất thu hoạch ngô tại Hoa Kỳ tăng khoảng 14 phần trăm.

Một trong những động lực lớn của sự chuyển đổi này đã là bioethanol - nhiên liệu vận chuyển thường được làm từ ngô lên men. Kể từ năm 2005, Chính phủ Hoa Kỳ đã đưa ra tiêu chuẩn Nhiên liệu tái tạo (RFS) đòi hỏi các nhà sản xuất xăng pha trộn etanol từ ngô vào nhiên liệu của họ. Lượng etanol từ ngô được yêu cầu pha trộn đã tăng lên mỗi năm kể từ khi chính sách bắt đầu, và từ năm 2016, các nhà sản xuất xăng được hướng dẫn pha trộn 15 tỷ gallon etanol từ ngô hàng năm vào nhiên liệu vận chuyển. RFS được thiết kế để giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu nhiên liệu và giảm thiểu tác động môi trường của ngành vận tải, nhưng khi được giới thiệu, một số nhà khoa học cảnh báo rằng nó có thể tăng tổng lượng khí thải. Bây giờ có vẻ như những dự đoán đó đã trở thành sự thật.

Tháng 2 năm 2022, Tyler Lark, một nhà khoa học tại Đại học Wisconsin-Madison, công bố một nghiên cứu phân tích tác động của RFS. Lark và đồng nghiệp nghiên cứu tác động của chính sách này đối với giá cả nông sản và mở rộng nông đất từ 2008 đến 2016, so sánh với tình huống trong thế giới thực và một tình huống giả tưởng trong đó sản xuất nhiên liệu sinh học được duy trì ở mức được quy định trong một phiên bản trước đó của RFS.

Nghiên cứu của Lark chỉ ra rằng RFS đã đẩy giá ngô lên đáng kể. Điều này khuyến khích mở rộng tổng diện tích nông đất của Hoa Kỳ thêm 2,1 triệu hecta từ 2008 đến 2016 - tăng 2,4 phần trăm. Thường những khu vực mới chuyển đổi thành đất nông nghiệp là thảo nguyên ở phía tây của Vùng Đai Ngô. “Qua hàng nghìn năm, những thảo nguyên này đã tạo ra đất giàu carbon thực sự. Và điều xảy ra là khi bạn cày đất, bạn tạo ra rất nhiều và làm cho nó dễ bị phát ra khỏi khí quyển,” Lark nói.

Lợi ích giả định của nhiên liệu sinh học là, mặc dù nó vẫn phát thải khí carbon khi đốt cháy, carbon đó đã được cây cỏ tạo ra nó hấp thụ từ khí quyển thay vì được phát ra từ dầu từng dưới lòng đất. Nhưng việc sản xuất nhiên liệu cũng tạo ra khí thải. Vấn đề lớn nhất là khi đất trước đây là một nguồn carbon bị đào lên để trồng cây, nhưng việc sản xuất phân bón cũng là nguồn lớn của khí thải, và việc áp dụng phân bón đó lên đất cũng phát ra khí nhà kính dưới dạng khí nitrous oxide.

Năm 2010, Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), người quy định lượng etanol từ ngô được yêu cầu bởi RFS, ước tính rằng đến năm 2022, etanol từ ngô sẽ có khí thải toàn bộ vòng đời thấp hơn 20 phần trăm so với xăng. Nhưng những dự đoán này không tính đến ảnh hưởng mạnh mẽ của RFS đối với việc sử dụng đất ở Hoa Kỳ. “Tôi không nghĩ người ta mong đợi có nhiều đất trở lại sản xuất,” Lark nói. Nghiên cứu của ông chỉ ra rằng RFS đã làm tăng giá ngô 30 phần trăm và giá các loại nông sản khác 20 phần trăm. Như một phản ứng, những người nông dân trước đây sử dụng đất của họ để chăn nuôi bò hoặc tham gia vào các kế hoạch bảo tồn bắt đầu trồng cây thay vì đó. Tất cả những thay đổi trong việc sử dụng đất này về cơ bản đã vượt qua sự giảm thiểu khí thải nhà kính từ việc trồng nhiên liệu thay vì bom nó ra khỏi giếng dầu.

Nghiên cứu của Lark đến vào thời điểm quyết định cho tương lai của etanol từ ngô. Vào cuối năm nay, Cơ quan Bảo vệ Môi trường sẽ quyết định bao nhiêu nhiên liệu sinh học sẽ được pha trộn vào nhiên liệu vận chuyển của Hoa Kỳ từ năm 2023 trở đi. Và vào ngày 12 tháng 4, Nhà Trắng đã tạm ngừng lệnh cấm nhiên liệu E15 vào mùa hè - nhiên liệu được làm từ xăng pha trộn với từ 10,5 đến 15 phần trăm etanol. Ở Hoa Kỳ, E15 bị cấm vào mùa hè do cách nó phản ứng với ánh sáng mặt trời tạo ra khói mù, nhưng các nhóm lobbi và một số nghị sĩ đã lập luận rằng việc hủy bỏ lệnh cấm này sẽ giảm sự phụ thuộc của đất nước vào dầu Nga và giữ cho giá xăng giảm. Trước đó trong tháng này, Quốc hội đã bỏ phiếu cấm nhập khẩu dầu, khí và than từ Nga.

Tăng sản xuất etanol từ ngô sẽ là một sai lầm lớn, nói Jason Hill, một chuyên gia nhiên liệu sinh học tại Đại học Minnesota. “Khoa học đã lâu đã chỉ ra rằng đây không phải là hướng chúng ta muốn đi,” ông nói. “Trong tương lai, etanol từ ngô gần như không làm gì cho độc lập năng lượng của chúng ta, và nó có ảnh hưởng lớn, không cân xứng tiêu cực đối với môi trường và an ninh lương thực.”

Tác động dự kiến của etanol từ ngô khác nhau tùy thuộc vào cách bạn ước tính các khí thải đó. Đầu tháng 4, một nhóm thượng nghị sĩ Hoa Kỳ đại diện cho các tiểu bang Vùng Đai Ngô đã viết thư cho EPA kêu gọi nó sử dụng một mô hình cho thấy nhiên liệu sinh học có tác động môi trường tốt hơn đáng kể so với những gì nghiên cứu của Lark gợi ý. Nhưng vào tháng 3, Hill đã đăng một bài viết chủ đề trên tạp chí khoa học PNAS kêu gọi kiểm tra kỹ lưỡng hơn về các mô hình được sử dụng bởi các cơ quan quy định như EPA để đánh giá nhiên liệu sinh học. Nghiên cứu của Lark “ủng hộ những lo ngại gần đây khác rằng những mô hình thông thường này đánh giá thấp hậu quả khí thải của sự thay đổi sử dụng đất, dẫn đến sự đánh giá cao quá về lợi ích về biến đổi khí hậu của etanol từ ngô,” Hill viết.

“Mô hình luôn luôn không đầy đủ. Thông thường chúng thiếu dữ liệu quan trọng mà lý tưởng chúng sẽ có, nhưng mà không tồn tại hoặc không tồn tại rộng rãi trên thế giới như bạn muốn,” nói Richard Plevin, một người từng là giáo viên đại học chuyên về mô hình nhiên liệu sinh học và hiện làm việc như một tư vấn. Năm 2006, ông là thành viên của một nhóm tại Đại học California, Berkeley đã công bố một nghiên cứu kết luận rằng etanol từ ngô có thể gây ít ảnh hưởng môi trường hơn so với xăng.

Kể từ đó, quan điểm của Plevin đã thay đổi hoàn toàn. “Kết luận của tôi cuối cùng sau tất cả là đi lạc hướng,” ông nói. Vấn đề, theo Plevin, là không thể ước tính chính xác toàn bộ khí thải phát sinh từ việc sử dụng nhiên liệu sinh học. Các tác động của yêu cầu về nhiên liệu sinh học có thể lan tỏa ra một cách không thể dự đoán. Nếu nhiên liệu sinh học thay thế xăng ở một quốc gia, thì điều này có thể làm giảm giá xăng ở nơi khác trên thế giới và dẫn đến việc người ta tăng sử dụng nhiên liệu của họ. Thêm vào đó một cuộc chiến tranh hoặc lệnh cấm thương mại, và toàn bộ động lực có thể đảo ngược lại. “Bạn có thể giả định 10 kịch bản khác nhau về cách mọi thứ sẽ diễn ra và bạn sẽ có 10 câu trả lời khác nhau, và chúng có thể đều là có thực tế tương đương. Làm thế nào bạn xây dựng một chính sách xung quanh điều đó?”

Đối với Plevin, điều này để lại cho chúng ta một sự lựa chọn rõ ràng: giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu lỏng hoàn toàn. “Nếu tôi là vua trong một ngày, tôi sẽ đặt toàn bộ nỗ lực của mình vào việc điện hóa ngay bây giờ,” ông nói. Hill đồng ý. “Đó không còn là cuộc chiến giữa etanol từ ngô và xăng nữa. Họ có cùng lợi ích, và cả hai đều đang cảm nhận áp lực từ sự điện hóa, đó là kẻ thù chung của họ,” ông nói.

Có những tác động khác của nhiên liệu sinh học nữa. Giá thực phẩm toàn cầu tăng vọt 13 phần trăm vào tháng trước. Chuyển hướng một số lượng ngô ở Hoa Kỳ từ nhiên liệu sinh học sang thực phẩm sẽ giúp giữ giá thấp hơn và thay thế xuất khẩu mất từ Ukraine và Nga. “Có tất cả sự cạnh tranh cho đất đai,” nói Annie Levasseur, một giáo sư tại L’École de Technologie Supérieure, một khoa kỹ thuật đặt tại Montreal. “Nếu chúng ta muốn xem xét tác động của việc tăng sản xuất nhiên liệu sinh học, thì chúng ta sẽ cần đất đai, và sẽ có sự chuyển dời này.”

Levasseur và Hill đều là thành viên của một ủy ban do Học viện Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia (NASEM) thành lập để đánh giá các phương pháp hiện tại để phân tích ảnh hưởng của nhiên liệu vận chuyển thấp carbon. Báo cáo của ủy ban, sẽ được xuất bản trong quý ba năm 2022, “chứa thông tin mà EPA có thể muốn xem xét nếu nó quyết định phát triển một RFS mới hoặc một tiêu chuẩn nhiên liệu thấp carbon,” nói Camilla Yandoc Ables, một chuyên viên chương trình cấp cao tại NASEM.

Theo quan điểm của Lavasseur, sản xuất nhiên liệu sinh học đã rất cao và không nên tăng thêm. Thay vào đó, chính phủ Hoa Kỳ nên xem xét các cách khác để giảm phát thải từ giao thông vận tải. “Chúng ta không thể tiếp tục tăng nhu cầu về năng lượng và sau đó biến mọi thứ thành nhiên liệu sinh học,” bà nói. “Chúng ta thực sự cần giảm nhu cầu.”

Những điều tuyệt vời khác từ Mytour

• 📩 Tin tức mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận những thông điệp từ chúng tôi!
• CUộc đua để xây dựng lại rạn san hô thế giới
• Có phải có một tốc độ lái xe tối ưu để tiết kiệm xăng không?
• Khi Nga lên kế hoạch cho bước tiếp theo, một trí tuệ nhân tạo lắng nghe
• Làm thế nào để học ngôn ngữ ký hiệu trực tuyến
• NFT là một cơn ác mộng về quyền riêng tư và an ninh
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để trở nên khỏe mạnh? Hãy kiểm tra lựa chọn của đội Gear của chúng tôi cho những chiếc vòng đeo sức khỏe, trang thiết bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất