"Biobrandstof" is tegenwoordig een belangrijk modewoord in transportkringen, en met goede reden. Plantaardige brandstof kan bijna overal worden geproduceerd, is afkomstig van een hernieuwbare bron en produceert vaak schonere uitstoot dan op aardolie gebaseerde brandstof. Met internationale trends in de richting van duurzaam transport, lijken brandstoffen zoals op maïs gebaseerde ethanol en biodiesel uit soja, switchgrass en palmolie een goede stap in de richting van schonere, groenere snelwegen.
Maar biobrandstoffen zijn niet helemaal gratis. Een aantal factoren spelen een rol bij de kosten van elke brandstof, zowel in economisch als in milieu opzicht, en biobrandstof is niet altijd de meest duurzame optie. Toegegeven, een plantaardige brandstof komt uit een hernieuwbare bron, terwijl fossiele brandstoffen uiteindelijk opraken. Maar houd rekening met een aantal andere complicerende aspecten, en biobrandstof heeft vaak een hoge prijs.
Veel gangbare gewassen zouden in bepaalde delen van de wereld economisch biobrandstof kunnen produceren. Maar in andere regio's zou het onmogelijk - of extreem duur - zijn om dezelfde planten te kweken. Evenzo kunnen de kunstmest, het water en het land dat nodig is om voldoende biobrandstof te produceren om het verbruik van fossiele brandstoffen aanzienlijk te verminderen, andere problemen veroorzaken, variërend van verhoogde vervuiling tot verminderde toegang tot voedsel.
Biobrandstoffen, en het proces om ze te integreren in ons brandstofgebruik, kunnen kostbaar zijn. Laten we eens kijken naar enkele nadelen van biobrandstoffen en een nieuw perspectief krijgen op de brandstoffen die we in de toekomst wellicht vaker zullen zien.
InhoudDeze heeft betrekking op de kleine veelkleurige kaarten op de achterkant van zaadpakketten. De rafelige strepen die zich van oost naar west uitstrekken, zijn groeizones:gebieden waar watervoorziening, temperatuur en zonlicht een gastvrij klimaat vormen voor bepaalde soorten planten. Als u bijvoorbeeld in Zone 5 woont, zult u waarschijnlijk problemen hebben met het kweken van een plant die het lange groeiseizoen en de hoge hitte van Zone 10 vereist [bron:Burpee].
Biobrandstofgewassen verschillen in dit opzicht niet van petunia's of paprika's. Bepaalde gewassen zullen in bepaalde regio's beter groeien en in andere misschien helemaal niet. En hoewel het scala aan olieproducerende gewassen die als levensvatbaar worden beschouwd voor de productie van biobrandstoffen, breed genoeg is om in de meeste teeltgebieden te passen, zullen de meest productieve gewassen eenvoudigweg niet overal groeien. Consumenten die in een regio met een lage productie wonen, moeten biobrandstof naar zich toe laten vervoeren of via pijpleidingen, waardoor zowel de kosten als de hoeveelheid emissies die bij productie en transport worden geproduceerd toenemen [bron:Pimentel].
Onderzoekers werken aan het verhogen van de biobrandstofopbrengst van weerstolerante gewassen [bron:Lau]. Maar net zoals sinaasappelen nooit een marktgewas zullen zijn in Alaska, zullen er altijd enkele regio's zijn die de grootschalige productie van biobrandstofrijke gewassen eenvoudigweg niet kunnen ondersteunen.
Vraag een willekeurige leerling van de basisschool wat een plant nodig heeft om te groeien, en hij of zij zal waarschijnlijk twee dingen noemen:zonlicht en water. Terwijl de eerste een beetje buiten de controle van biobrandstofproducenten ligt, vormt de tweede de kern van een potentieel ernstig nadeel van plantaardige brandstoffen:de waterbehoefte van sommige biobrandstofproducerende gewassen kan een onhoudbare druk uitoefenen op de lokale watervoorraden als ze niet worden beheerd verstandig.
Een onderzoek uit 2009 suggereert dat, in de haast om voldoende op maïs gebaseerde ethanol te produceren om aan de federale alternatieve energiebehoeften te voldoen, de vraag naar biobrandstoffen al de zoetwatervoorziening in de Great Plains en het centrale zuidwesten onder druk zet [bron:McKenna]. Centraal in het probleem staat de relatief hoge waterbehoefte van maïs. Onderzoekers onderzoeken manieren om minder dorstige gewassen genetisch te manipuleren, en zorgvuldig plannen welke biobrandstofgewassen in een bepaalde regio moeten worden geplant, kan dit probleem verminderen [bron:Lau]. Maar grootschalige productie van biobrandstoffen -- vooral met behulp van maïs en in droge delen van de wereld -- zal eindige watervoorraden moeten delen met drink- en irrigatiebehoeften.
De productie van biobrandstoffen met behulp van voedselgewassen zoals maïs, sojabonen en sorghum heeft het potentieel om de toegang tot betaalbaar voedsel in de wereld drastisch te veranderen. De simpele vraag-en-aanbodeconomie van biobrandstoffen -- een grotere vraag naar bijvoorbeeld maïs en maïs wordt duurder -- kan een bedreiging vormen voor de voedselzekerheid van sommige regio's , of de toegang tot betaalbaar voedzaam voedsel voor de bevolking van de regio [bron:Naylor].
De stijgende vraag naar voedsel-biobrandstofgewassen kan een positief effect hebben op de producenten van gewassen, in de vorm van hogere prijzen voor hun producten. Maar die prijs sijpelt al snel door naar de consument. Een varkensboer moet bijvoorbeeld misschien een paar dollar per schepel extra betalen om maïs te kopen om zijn vee te voeden. Dat vertaalt zich direct in duurdere spek en ham in de supermarkt [bron:Carey]. Voor de miljarden mensen die van slechts een paar dollar per dag moeten leven, zou zelfs een kleine stijging van de voedselprijzen hun toegang tot goede voeding in gevaar kunnen brengen.
Een manier om dit tegen te gaan, is eenvoudige diplomatie:de globalisering van de wereldhandel betekent dat het nu gemakkelijker dan ooit is om voedselvoorraden van het ene deel van de wereld naar het andere te verplaatsen als reactie op de toegenomen vraag. De gemakkelijke toegang tot voedselimport en het gemak van export hangen echter af van een breed scala aan politieke en sociale factoren. Vertrouwen op producten van over de hele wereld om een hongerig land te voeden, is een riskante prijs om te betalen voor wijdverbreide integratie van biobrandstoffen in de energievoorziening van de wereld.
Het leek een win-win-idee:de Europese vraag naar biobrandstof zou sterk stijgen, deels gedreven door regelgeving om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Industrieonderzoekers hadden een antwoord gevonden in palmolie, een relatief gemakkelijk te produceren bron van biobrandstof. Plantage-eigenaren bereidden hun activiteiten voor om aan de vraag te voldoen …
… en er ontstond een ecologische chaos. Volgens sommige schattingen veroorzaakte de uitbreiding door Indonesische palmolieplantages eind jaren '80 en '90 het overgrote deel van de ontbossing van dat land. En productiepraktijken met hoog verbruik - het verplaatsen van palmolie met door petroleum aangedreven vrachtwagens en de praktijk van het droogleggen en verbranden van veengebieden om landbouwgrond voor te bereiden - hebben de Zuidoost-Aziatische natie tot een van 's werelds grootste uitstoters van broeikasgassen gemaakt [bron:Rosenthal].
Het Indonesische palmolieprobleem is eigenlijk een combinatie van de nadelen van biobrandstof. Het regionale karakter van hoogproductieve planten zoals palmolie betekent dat bepaalde delen van de wereld agrarische goudmijnen zijn:de vraag naar biobrandstoffen motiveert plantages om snel uit te breiden. Maar als het niet wordt gedaan met het oog op het behoud van hulpbronnen en het handhaven van de geest van het verminderen van emissies door middel van plantaardige brandstoffen, kan deze opvoering van de productie leiden tot grotere milieuproblemen dan de problemen die het moet oplossen.
Dit is een probleem dat biobrandstofgewassen gemeen hebben met voedselgewassen, tuinen en gazons over de hele wereld. Al deze planten groeien beter als ze kunstmest krijgen. Maar die meststoffen kunnen schadelijke effecten hebben op de omgeving, en een grotere productie van biobrandstoffen kan een grote bedreiging vormen voor de vervuiling van zoetwaterbronnen.
Veel meststoffen bevatten stikstof en fosfor. Hoewel beide additieven een snelle en stevige groei in veel gewassen bevorderen, hebben ze een keerzijde. Overmatig gebruik of ongepaste toepassing kan overtollige mest in de bodem achterlaten, die vervolgens door regionale stroomgebieden en in beken, rivieren, meren en ondergrondse watervoerende lagen spoelt. En als de chemicaliën eenmaal in de watertoevoer zitten, kunnen er nare dingen gebeuren.
Fosfor is geïmpliceerd als een trigger van plaatselijke algenbloei:de kleine waterplanten voeden zich ermee en planten zich snel voort, waarbij ze vaak andere planten en waterdieren doden door de hoeveelheid zuurstof in het water te verminderen of door giftige chemicaliën af te geven. Stikstof in drinkwater kan leiden tot tal van gezondheidsproblemen, waaronder methemoglobinemie , een aandoening die voorkomt dat baby's de zuurstof in hun bloed gebruiken [bron:Rosen en Horgan]. Zorgvuldige bemesting kan wijdverbreide vervuilingsproblemen helpen voorkomen, maar het uitbreiden van de productie van biobrandstoffen om aan de wereldwijde vraag te voldoen, opent de deur voor meer fouten op dit gebied.
Het lijkt op het eerste gezicht misschien contra-intuïtief, maar sommige wetenschappers beweren dat de wijdverbreide productie van biobrandstoffen een spel met negatieve som is:het produceren van voldoende biodiesel of ethanol om één gallon petroleumbrandstof te vervangen, beweren ze, vereist het energie-equivalent van enkele gallons petroleumbrandstof [bron:Pimentel].
Anders gezegd, denk aan een maïsveld dat wordt verbouwd voor ethanol. Het kan 100 gallons brandstof produceren uit de oogst van één seizoen. Maar als de tractoren die het veld verzorgen in het seizoen 75 gallon brandstof verbranden, de vrachtwagen om de maïs naar een verwerker te vervoeren 20 gallons verbrandt tijdens de reis, en de verwerker de energie van 40 gallon brandstof gebruikt om zijn distillatieapparatuur te laten draaien, is de geproduceerde ethanol echt een milieuvriendelijke, emissiearme brandstof? Tel daar andere grondstofkosten bij op, zoals de liters zoet water die nodig zijn om de planten te laten groeien en de hoeveelheid kunstmest die nodig is om ze gezond te houden, en het wordt nog moeilijker om biobrandstof gelijk te stellen aan echte besparingen op energie en koolstofemissie.
Een onderzoek uit 2005 suggereerde dat het met behulp van de huidige landbouw- en productietechnologie 27 tot 118 procent meer energie kost om een liter biodiesel te produceren dan de energie die het bevat [bron:Pimentel]. Hoewel technologie die verhoudingen uiteindelijk kan verkleinen, is de input-output-energieverhouding van de moderne productie van biobrandstoffen een groot nadeel van het wijdverbreide gebruik ervan.
Veel biobrandstofgewassen worden gebruikt om biodiesel te maken. De olie in hun zaden wordt eruit geperst, gefilterd en omgezet in brandstof met behulp van een chemisch proces. Maar hoewel verschillende gewassen via hetzelfde proces biodiesel kunnen worden, kan de resulterende brandstof sterk variëren in zijn vermogen om stroom te produceren. Met andere woorden, niet alle gewassen voor biobrandstoffen zijn gelijk gemaakt.
Ten eerste is er de kwestie van de opbrengst. De hoeveelheid plantaardige olie die beschikbaar is in een hectare gewassen kan sterk variëren, van 18 gallon per acre voor maïs tot 635 gallons voor oliepalm [bron:Journey to Forever]. En nogmaals, niet elke klimaatregio is geschikt voor een gewas met een hoge opbrengst dat economisch levensvatbare biodiesel zou kunnen produceren [bron:Burpee].
Ten tweede is de olie die deze planten produceren niet gelijk. Denk aan de oliën in uw keuken:terwijl de olijfolie in de kast gemakkelijk te gieten is, hebben het reuzel en het plantaardig bakvet een pasta-achtige consistentie. Deze verschillen in toestand bij een bepaalde temperatuur komen van de moleculaire samenstelling van de oliën. De moleculaire bindingen in oliën met een laag gehalte aan verzadigde vetten, die bij lagere temperaturen vloeibaar blijven, variëren van die met een hoog gehalte aan verzadigde vetten, die vaak vaste stoffen vormen bij gemiddelde temperatuurbereiken.
Dit verschil heeft een effect op de levensvatbaarheid van de oliën als brandstof. Een voor de hand liggende overweging is het gel- of troebelingspunt:een brandstof die ver boven het vriespunt van water vast wordt, is niet erg nuttig op een koude locatie. Daarom is het logisch om te zoeken naar een onverzadigde olie als bron van biobrandstof.
Maar er is nog een andere complicatie die optreedt bij deze selectie. Veel onverzadigde oliën hebben ongewenste verbrandingseigenschappen:ze laten bij gebruik als brandstof gomachtige resten achter in een motor. Hydrogenerend , of het behandelen van de olie met waterstof, kan dit probleem verminderen, maar meer verwerking betekent hogere kosten [bron:Journey to Forever].
De symbolen van agrarisch succes in veel delen van de wereld zijn eindeloze velden met maïs, sojabonen of tarwe, met identieke gewassen die zich uitstrekken zover het oog reikt. Helaas is dat beeld ook een teken van monocultuur, een landbouwprobleem dat door biobrandstoffen nog veel erger zou kunnen worden.
Monocultuur verwijst naar de praktijk van het telen van één sterk geconcentreerd gewas, in plaats van het in de loop van de tijd wisselen van verschillende gewassen door de velden van een boer. Hoewel dit een economisch aantrekkelijke praktijk is, waarbij schaalvoordelen worden weggespeeld om het gewas winstgevender te maken voor de boer, kan het ernstige milieuproblemen hebben. Honderden - zelfs duizenden - aaneengesloten hectares van één gewas vormen een onweerstaanbaar doelwit voor plantenplagen; plaagpopulaties kunnen in zo'n verleidelijke omgeving ongecontroleerd exploderen. Evenzo verdwijnen de voedingsstoffen die door vruchtwisseling en braakliggende akkers weer in de bodem worden gebracht onder intensieve monoculturele landbouw. Oude monocultuurboerderijen moeten veel meer kunstmest gebruiken dan hun duurzamere soortgenoten, waardoor de watervervuiling toeneemt. En het unieke karakter van een monocultuurgewas verhoogt het risico van een totaal verlies voor de boer; stel je de schade voor als een ernstige maïsziekte een ethanolproducerende maïsboerderij zou treffen [bron:Altieri].
Monocultuur is geen probleem dat beperkt blijft tot de productie van biobrandstoffen; het is een kwestie die al jaren wordt bestudeerd in verband met grootschalige productie van voedselgewassen. Maar aangezien veel populaire gewassen voor biobrandstoffen, zoals maïs en sojabonen, ook populaire voedselbronnen zijn voor een groot deel van de wereld, ligt het voor de hand dat de problemen in verband met monocultuur veel erger kunnen worden naarmate consumenten meer biobrandstof vragen.
Boeren van maïs, sojabonen en katoen - allemaal potentiële bronnen van biobrandstof - planten in toenemende mate genetisch gemodificeerde versies van die planten [bron:United States Department of Agriculture]. Dit is niet het selectieve fokken dat boeren al jaren beoefenen; genetisch gemodificeerde gewassen worden in het laboratorium aangepast om herbiciden beter te verdragen, ongedierte te bestrijden of hogere opbrengsten te produceren.
In theorie klinkt dit als een geweldige manier om de vraag naar gewassen voor biobrandstoffen bij te houden. Een betere oogst zou tenslotte de prijzen verlagen en ervoor zorgen dat er genoeg maïs of sojabonen beschikbaar zijn om de wereld te voeden en van brandstof te voorzien, toch? Maar in gevallen die zowel sciencefiction als wetenschappelijk feit lijken, hebben genetisch gemodificeerde gewassen per ongeluk onbedoelde - en soms gevaarlijke - eigenschappen ontwikkeld.
Een goed voorbeeld hiervan vond plaats in de vroege jaren 2000. Tijdens de eerste tests van een gemodificeerde maïssoort ontdekten onderzoekers dat het gewas, dat was ontwikkeld om een mot te bestrijden waarvan bekend is dat hij op maïs jaagt, stuifmeel produceerde dat mogelijk de larven van de monarchvlinder zou kunnen doden. Wetenschappers sloegen alarm en verdere tests door academische en industriële onderzoekers bevestigden dat het stuifmeel van de maïs een bedreiging vormde voor monarchen. De maïs was toen al een seizoen op de markt. Gelukkig verkocht het niet goed, dus er werden maar weinig velden mee beplant. Als het de populaire maïssoort van het seizoen was geweest, had er een ecologische ramp kunnen plaatsvinden toen monarchen migreerden door het maïszware Amerikaanse Midwesten [bron:Mellon en Rissler].
De meest voor de hand liggende nadelen van biobrandstof zijn misschien wel de meest voor de hand liggende:het is geen brandstof op basis van aardolie, dus het zal anders werken in motoren die zijn ontworpen voor brandstof op basis van aardolie.
Ethanol op basis van maïs heeft bijvoorbeeld een hogere dichtheid dan benzine; brandstofinjectoren moeten groter zijn in een motor met alleen ethanol om de brandstofstroom van een vergelijkbare benzinemotor te evenaren. En alcoholische brandstoffen (inclusief ethanol) kunnen sommige metalen en rubberen onderdelen die in benzinemotoren worden gebruikt, aantasten of beschadigen. De conversie van de ene brandstof naar de andere vereist in sommige gevallen een reeks nieuwe injectoren, pakkingen en brandstofleidingen. En als de motor eenmaal draait, betekenen de verschillen in verbrandingseigenschappen tussen benzine en ethanol dat de in ethanol geconverteerde motor het ontstekingstijdstip moet hebben aangepast om goed te kunnen werken [bron:Tsuneishi].
Biodiesel doet het niet veel beter. Vanwege het hogere-dan-petroleumgelpunt van veel biodieselproducerende oliën, kan een biodieselmotor bij koud weer moeilijk - zo niet onmogelijk - zijn om te starten. Het probleem is nog erger voor pure plantaardige olie, die wordt gebruikt als brandstof in zogenaamde 'vetwagens'. Bestuurders van voertuigen die deze brandstoffen gebruiken, hebben vaak verwarmingsunits geïnstalleerd om de brandstoftank en leidingen vrij te houden van gegeleerde brandstof, of installeren dual-fuelsystemen die de motor bij het starten en stoppen doorspoelen met petroleumdiesel. Een aantal fabrikanten verkoopt componenten voor ombouw van biodiesel en smeerwagens, en onverschrokken knutselaars vinden vaak manieren om het geleringsprobleem op te lossen. Maar de conversies voegen tijd en geld toe aan de biobrandstofvergelijking, iets wat potentiële gebruikers van biobrandstoffen afschrikt.
Voor meer informatie over biobrandstoffen, klik door naar de volgende pagina.
