CABBI (Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation)의 연구원들은 CRP (Conservation Reserve Program)에 등록 된 토지를 바이오 에너지 농업으로 전환하는 것이 미국 토지 소유자, 정부 및 환경에 유리할 수 있음을 발견했습니다.

CRP에 등록 된 토지는 현재 바이오 에너지 작물 생산에 사용할 수 없으며, 고수익 식물 (예 : miscanthus 및 switchgrass)을 수확하여 화석 연료 및 석탄 기반 에너지를 대체하는 시장성있는 바이오 제품으로 전환합니다. 1985 년 미국 농무부에 의해 설립 된 CRP는 토지 소유자가 환경 적으로 훼손된 경작지를 은퇴하고 농업 생산성을 토착 서식지로 교환하고 연간 정부 지불금을받을 수 있도록 장려합니다.

세계가 따뜻해지고 인구가 폭발적으로 증가함에 따라 식량 생산에 대한 전 세계 수요는 극심한 기후 조건으로 인해 위협받는 농업 생산성 감소와 상충됩니다. 따라서 고수익 에너지 바이오 매스에 CRP 토지를 할당하면 바이오 에너지 작물과 식량 작물이 우주를 위해 경쟁 할 필요가 없어 질 수 있습니다.

CABBI 지속 가능성 테마 리더 인 Madhu Khanna와 Ph.D. Luoye Chen 학생은 미국 동부의 CRP 토지를 다년생 생물 에너지 작물로 전환하는 가능성을 평가하기위한 통합 모델링 접근법을 개발했습니다. 그들의 논문은 환경 과학 및 기술 2021 년 XNUMX 월에 특정 주요 조건이 충족되면 토지 사용 전환이 실제로 실행 가능함을 확인했습니다.

Illinois Urbana-Champaign 대학의 지속 가능성, 에너지 및 환경 연구소 (iSEE)의 이사 겸 이사 인 Khanna는 "더 안전하고 지속 가능한 바이오 경제의 지지자로서 화석 연료 대체에 우선 순위를 두어야합니다."라고 말했습니다. “과학자로서 장기적으로 유익한 것으로 입증되는 방식으로 온실 가스를 완화하기 위해 사려 깊고 혁신적인 접근 방식을 취하는 것은 우리의 책임입니다.

“운송 및 전기 부문은 바이오 에너지 생산을 확대하기 위해 노력하고 있으며 농업 부문도 똑같이해야합니다. 이것은 경쟁보다는 생물 에너지 경작지와 식량 경작지가 공존하는 프로그램을 필요로한다.”

CABBI 팀은 바이오 연료 및 환경 정책 분석 모델 (BEPAM)을 생물 지구 화학 모델 인 DayCent (Daily Time Step Version of the Century)와 결합하여 CRP 현상 유지 (미 경작 면적)를 바이오 에너지로 교체하는 비용과 이점을 평가하는 통합 접근 방식을 취합니다. 모델).

BEPAM은 핵심 질문에 답하여 순 수익성을 평가합니다. CRP 토지 소유자가 바이오 에너지 경작지로 전환하도록 장려하는 정확한 경제 조건은 무엇입니까? BEPAM에 대한 환경 대위법 인 DayCent는 특정 카운티에 대한 전환의 전체 생태계 효과를 시뮬레이션하여 미래에 대한 "일시적 엿보기"를 제공하고이 토지 이용 변화가 작물 수확량, 영양소 교환 및 토양 탄소 격리.

이 연구의 핵심 구성 요소는 두 모델의 데이터를 취합하여 온실 가스 (GHG) 수명주기 평가를 공식화합니다.이 평가는 식재의 물리적 행위에서 청정 에너지 도입에 이르기까지 전체 프로세스에 의해 완화되는 총 GHG를 계산합니다. 바이오 경제.

Chen은“전체 수명주기 평가는 우리 연구의 큰 그림 결과를 이해하는 데 정말 중요합니다. “우리는 모든 것을 고려합니다. 실제로 원료를 재배하고 수확하는 과정, 토양에 격리 된 탄소, 그리고 궁극적으로 화석 연료를 바이오 연료로, 석탄 기반 전기를 바이오 전기로 대체 할 것이라는 사실을 고려합니다.

"최종 결과를 염두에 두는 것은 긍정적 인 환경 영향이라는 궁극적 인 목표에 다른 모든 것을 고정시키는 것입니다."

팀은 3.4 년부터 2016 년까지 2030 만 헥타르의 CRP 토지를 바이오 에너지로 전환하는 것이 특정 조건 하에서 경제적이고 환경 적으로 실행 가능하다고 결론지었습니다.

경제적으로 말하면, 바이오 매스의 시장 가격이 높고 정부가 적절한 CRP 토지 임대료를 계속 분배하면 모든 시스템이“진행”됩니다. 이러한 요소는 이상적으로 균형추 역할을 할 수 있습니다. 바이오 매스 가격이 하락하면 상당한 토지 임대료가 농민의 재정적 스트레스를 완화하고 바이오 에너지에 대한 지속적인 노력을 장려 할 수 있습니다. 대안으로, 치솟는 바이오 매스 가격은 완화 된 정부 지원을 합리화하여 납세자들의 돈을 절약 할 것입니다. 팀은 두 가지 이상적인 조합을 확인했습니다. 1) 토지 소유자는 원래 정부 지불액의 100 %를 받고 바이오 매스를 미터 톤당 75 달러에 판매합니다. 또는 2) 토지 소유자는 원래 지불액의 75 %를 받고 바이오 매스를 미터 톤당 $ 100에 판매합니다. 이상적으로는 양쪽 모두에게 이익이됩니다.

CRP 토지를 바이오 에너지로 전환하는 것도 상당한 온실 가스 절감을 가져올 수 있습니다. 이전 연구에 따르면 큰 "토양 탄소 부채"는 낙농과 개화기의 심기 기간 동안 벤처 초기에 발생하기 쉽습니다. 그러나 위에서 언급 한 전체 수명주기 평가를 고려하여 연구팀은 화석 연료 및 석탄 기반 에너지를 바이오 제품으로 대체하는 장기적인 효과가 이러한 일시적인 손실을 보완하는 것 이상이라고 결정했습니다.

바이오 매스 판매로 인한 토지 소유자 소득, 기존 CRP 등록을 유지하기위한 정부 비용 절감, 화석 연료 대체를 통한 GHG 감축의 수익 화 혜택 (“탄소의 사회적 비용”을 사용하여 정량화 됨)을 고려하면 CRP 토지를 바이오 에너지로 전환하는 총 순 가치 28-125 년에는 2016 억 ~ 2030 억 달러가 될 수 있습니다.

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Chen과 Khanna 외에도 팀에는 일리노이 대학 Urbana-Champaign의 CABBI 및 iSEE 박사후 연구원 Elena Blanc-Betes가 포함됩니다. 아이다 호 대학교 CABBI 부교수 Tara W. Hudiburg; 미국 농무부 (USDA) 경제 연구 서비스의 Daniel Hellerstein; Steven Wallander, 경제 연구 서비스, USDA; 및 Evan H. DeLucia 교수, CABBI, iSEE, University of Illinois Urbana-Champaign.