Kan bedrifter producere maksimalt og stadig reducere drivhusgasemissionerne?

Dekarbonisering af landbruget er afgørende for, at USA kan nå netto nul-emissioner i 2050. En ny datadrevet tilgang ser på praksis, der er god for jorden og rentabel for landmænd.

Verden er afhængig af, at amerikanske landmænd gør meget mere end at dække sine borde. Ud over at producere mad til mennesker og dyr producerer amerikanske landmænd råvarer til produktion af biobrændstof.

I processen med at gøre dette bidrager landbrugsindustrien med omkring 10% af de amerikanske drivhusgasemissioner (GHG). Fordi mængden af ​​jord, der er dedikeret til landbrug, er begrænset, skal landmændene finde flere måder at drive effektivt, bæredygtigt og rentabelt på, samtidig med at de reducerer drivhusgasemissioner. Med ny praksis kan landmænd gøre gårde til en nettoopsamling af CO₂ , der hjælper USA med at nå sit mål om at opnå netto nul-emissioner inden 2050.

Bæredygtig intensivering er en tostrenget tilgang, som mange mener kunne hjælpe. Den forsøger at optimere arealanvendelse og forvaltningspraksis for maksimal landbrugsjordproduktivitet, samtidig med at den forsøger at minimere den tilhørende miljøpåvirkning. Tricket er at finde den rigtige balance mellem de to mål.

Forskere, der specialiserer sig i agroøkosystemmodellering og livscyklusanalyse (LCA) fra Colorado State University (CSU) og US Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory tog en ny analytisk tilgang til problemet i en nylig undersøgelse af majs- og sojaavl. i Iowa. De var medforfatter til en artikel, "A multi-product landscape life-cycle assessment approach for evaluating local climate mitigation potential," i 20. juni-udgaven af ​​Journal of Cleaner Production .

"Konceptet med bæredygtig intensivering af landbruget blev anvendt i mere omfattende landskabsanvendelser," sagde en af ​​artiklens medforfattere, Hoyoung Kwon, en ledende miljøforsker i Argonnes Energy Systems and Infrastructure Analysis (ESIA) division. "Vi overvejede produktivitet og drivhusgasemissioner, forsøgte at optimere jordforvaltningstaktik og -produkter og undersøgte forskellige afvejninger, der forbedrer jord- og jordproduktiviteten."

For eksempel kan landmænd rydde og genbruge majsafgrøderester (eller "stover") til biobrændstof, men en procentdel af komfuret kan forblive i jorden for værdifulde næringsstoffer og kulstofkilder til fremtidige afgrøder. Landmænd kan plante dækafgrøder i vintersæsonen (eller "brak") som supplement til fjernet komfur. Forfatterne tog hensyn til energi, som har en emissionsomkostning ved plantning af dækafgrøder for holistisk at adressere nettofordele ved fjernelse af komfurer og plantning af dækafgrøder. Landmænd kan også reducere, hvor meget jord de dyrker efter en vækstsæson slutter, hvilket mindsker forrådnelsen og reducerer mængden af ​​CO₂ der kommer fra jorden. Landmanden skal dog dyrke noget af jorden for at være klar til næste vækstsæson.

Mens nogle landmænd allerede følger en eller endda alle tre af disse praksisser, mener forskerne fra Argonne, at en bedre forståelse af deres virkning vil motivere flere til at gøre det, til virkelig gavn.

"Vores tilgang giver et holistisk perspektiv og ser på landmandens perspektiv:Hvad er alle de produkter, der kan produceres på jorden, og hvad er bæredygtighedsfordelene?" sagde medforfatter Troy Hawkins, gruppeleder af brændstoffer og produkter i Argonnes ESIA-afdeling. "Landbrug kan være en risikabel øvelse med lav avance. Rentabilitet vil altid være et primært fokus. Bæredygtighed har dog en værdi, der måske ikke er anerkendt. Hvordan kan vi sætte alt det sammen med ændringer i arealforvaltningspraksis for at gøre landbruget mere bæredygtigt og forbedre landmændenes omkostninger?"

Forskerne så på afvejningen og synergierne mellem bæredygtig intensivering og kulstofbindende bevaringsforanstaltninger i et scenarie i den virkelige verden. De brugte to modeller – DayCent and the Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy Use in Technologies (GREET) LCA – til at evaluere et landbrugsområde opstrøms for Des Moines, Iowa.

DayCent-modellen repræsenterer daglige strømme af kulstof, nitrogen og vand mellem atmosfæren, vegetationen og jordbunden i naturlige og landbrugsmæssige økosystemer. Forskerne stolede på det for at evaluere drivhusgasemissioner i majsethanolproduktion og virkningerne af resthøst.

De brugte GREET til at redegøre for emissioner forbundet med landbrugsdrift og brugen af ​​høstet majskorn, sojabønner og majsstover som råmateriale til biobrændstofproduktion. GREET bruges i vid udstrækning på tværs af industrier til at evaluere energiforbrug, drivhusgasemissioner, luftforurenende emissioner og vandforbrug forbundet med biobrændstofforsyningskæder og andre transport- og energiteknologier. Medforfatter Michael Wang, Argonnes midlertidige divisionsdirektør for energisystemer og infrastruktur, er en primær arkitekt bag GREET.

Ifølge undersøgelsen ville høst af 30 % af majskomfuret til produktion af biobrændstoffer øge landbrugets indtægter, fordoble nettorentabiliteten og øge den samlede biobrændstofproduktion fra landskabet med 17-20 %. Fjernelse af komfuret ville også mindske drivhusgasserne noget, men det reducerede basismængden af ​​godt kulstof i jorden med 40 %. Til sammenligning vil integrerede tilgange, der inkluderer vinterdækning og/eller reduktion af jordbearbejdningsintensitet, øge kulstofindholdet i jorden, forbedre bedriftens rentabilitet og afbøde flere drivhusgasser.

"Vi fokuserede på majs og soja, men vores tilgang kunne udvides til andre afgrøder," sagde Hawkins. "Mange gårde er i dag store, industrielle landbrug, som er højteknologiske og i langt højere grad afhængige af data i høj opløsning. Vi ønsker at give landmænd, regionale planlæggere og andre inden for landbrugsforvaltning et værktøj til at beregne, hvordan man bruger jorden bæredygtigt og får mest mulig værdi. ud af jorden. Dette vil fremme både rentabilitet og miljømål."