Лучшие биоэнергетические культуры для устойчивого авиатоплива по регионам США и целям политики

Исследователи проанализировали финансовые и экологические издержки и выгоды четырёх культур для производства устойчивого авиационного топлива (SAF) в США. Каждое сырьё — кукурузная солома (corn stover), энергетическое сорго (energy sorghum), мискантус (miscanthus) или просо прутьевидное (switchgrass) — показало наилучшие результаты в конкретном регионе богарных земель США.

Их исследование поможет фермерам и политикам выбирать сырьё, наиболее подходящее для достижения целей: снижение затрат на производство, сокращение выбросов парниковых газов и накопление углерода в почве.

США ежегодно потребляют 23 миллиарда галлонов авиатоплива, на которое приходится около 13% выбросов CO2 от внутреннего транспорта.

Национальная инициатива Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge ставит цель увеличить производство SAF до 3 миллиардов галлонов к 2030 году и 35 миллиардов галлонов к 2050 году, одновременно достигнув снижения интенсивности выбросов парниковых газов на 50% по жизненному циклу по сравнению с обычным топливом.

Методология исследования

Учёные разделили богарные зоны континентальной США (к востоку от Дакот, Небраски, Канзаса, Оклахомы и Техаса) на участки размером 1,5 квадратных мили. Анализ охватил четыре региона: Великие равнины, Средний Запад, Северо-Восток и Юго-Восток.

Для каждого сырья и региона были рассчитаны:

  • Пороговая цена безубыточности для фермера при переходе с другой культуры.
  • Углеродоёмкость (carbon intensity) и стоимость сокращения выбросов (cost of carbon abatement).
  • Объём биомассы, производимой на единицу земли.

Ключевые выводы

Оптимальное сырьё для каждого местоположения различается в зависимости от приоритетной цели политики:

  • Самый низкий порог безубыточности — у кукурузной соломы. Однако у неё самая высокая стоимость сокращения выбросов из-за относительно высокой углеродоёмкости и снижения запасов углерода в почве.
  • Самый низкий уровень выбросов парниковых газов — у мискантуса (на Среднем Западе) и прутьевидного проса (на Юге). Эти культуры увеличивают содержание углерода в почве, но их производство дороже.
  • Энергетическое сорго показало наилучшие результаты по сокращению выбросов в относительно небольшом регионе Великих равнин.

Влияние политики

Разные политические стимулы будут благоприятствовать разным культурам:

  • Если приоритет — объём производства, то лидирует кукурузная солома.
  • Если цель — максимальное сокращение выбросов, то предпочтительнее мискантус и прутьевидное просо. Для их экономической жизнеспособности потребуются стимулы, такие как налоговый кредит на углерод.

Общий вывод

Для того чтобы SAF стал экономически привлекательной альтернативой обычному авиатопливу, либо цены на углерод должны вырасти, либо стоимость производства SAF должна снизиться.