Para ayudar a las partes interesadas en el gobierno y las empresas a tomar decisiones inteligentes sobre los mejores tipos de tierra y climas locales para plantar cultivos bioenergéticos, los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE están utilizando modelos computacionales para predecir qué condados podrían ver aumentosen el carbono orgánico del suelo procedente del cultivo de cultivos como el pasto varilla para biocombustibles. El aumento del carbono almacenado en el suelo es una forma de ayudar a mediar la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera.
En un esfuerzo por disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte mediante la reducción del uso de combustibles derivados del petróleo, la Norma de combustibles renovables de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Exige una mayor producción de biocombustibles avanzados. Afortunadamente, la mayoría de los cultivos bioenergéticos pueden crecer en una variedad de cultivos ytierras en todo el país, aprovechando tierras que pueden no ser viables para los cultivos tradicionales. Debido a que el suelo de la Tierra almacena aproximadamente tres veces más carbono que la atmósfera, estas plantas de raíces profundas que regresan temporada tras temporada también podrían ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero antesincluso se recolectan como combustible aumentando la cantidad de carbono almacenado en el suelo.
En el estudio Argonne publicado en Cambio Global Biología-Bioenergía , los investigadores combinaron el rendimiento de los cultivos a nivel de condado y los datos meteorológicos y los datos del suelo a profundidades relevantes para los cultivos bioenergéticos. El equipo utilizó un modelo de carbono del suelo para calcular las tasas de secuestro o la velocidad a la que el carbono se transporta dentro o fuera del suelo.Este trabajo se realizó en colaboración con Steffen Mueller en la Universidad de Chicago, Michelle Wander en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y Ho-Young Kwon en el Instituto Internacional de Investigación sobre Políticas Alimentarias.
Los investigadores modelaron las tasas de secuestro de carbono del suelo para cinco cultivos: maíz y cuatro cultivos de alta densidad energética, incluidos el pasto varilla, el álamo, el sauce y el Miscanthus, un pasto alto resistente a la sequía. La producción de cada especie se modeló en cuatro tipos de tierra, incluida la tierra de cultivo, pastizales agrícolas que fluctúan entre producir cultivos y servir como pastizales, pastizales y bosques inalterados desde hace mucho tiempo: un total de 20 escenarios de tierras que representan diferentes usos o coberturas iniciales y finales de la tierra. Los investigadores también consideraron cambios en las existencias de carbono del suelo cuando el 30 por ciento deel rastrojo de maíz que queda después de la recolección de maíz, lo que probablemente contribuirá a la producción futura de biocombustible y también puede afectar las reservas de carbono.
Al modelar el carbono del suelo a una profundidad de 100 centímetros en lugar de los 30 estándar, los resultados del estudio representan los sistemas de raíces más profundos de cultivos como el pasto varilla y los álamos que transportan carbono por debajo de la capa superficial del suelo, a diferencia de los cultivos en hileras de raíces poco profundas como el maíz.El equipo también recopiló datos detallados sobre los patrones climáticos locales, las condiciones del suelo, el uso histórico de la tierra y los rendimientos de los cultivos locales para cada condado, así como datos de los ensayos de campo de cultivos bioenergéticos realizados por otras agencias y laboratorios nacionales.
Para los cultivos bioenergéticos en particular, es importante modelar los tipos de tierra y los climas locales con alta resolución espacial porque el rendimiento del cultivo y su impacto en las reservas de carbono del suelo pueden variar significativamente en todo el país.
"Al hacer este tipo de análisis, podemos encontrar áreas donde los cultivos bioenergéticos pueden tener efectos ambientales positivos, pero también puntos críticos donde los cultivos bioenergéticos pueden causar una disminución en el carbono del suelo", dijo el investigador postdoctoral de Argonne, Zhangcai Qin, quien está examinando elefectos ambientales de la producción de biocombustibles.
Con el respaldo de datos locales, los resultados de los modelos de condado por condado confirmaron que los pastizales y los bosques generalmente tienen suelos más ricos con mayores reservas de carbono y contribuirán a las emisiones de gases de efecto invernadero si se cambia a la producción de cultivos bioenergéticos. Por otro lado, la conversión de algunas tierras de cultivo ode tierras de cultivo-pastos a cultivos bioenergéticos como el pasto varilla y el Miscanthus pueden ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los resultados también revelaron una tendencia para las especies arbóreas de álamo y sauce. Switchgrass y Miscanthus exhibió una tasa más alta de secuestro de carbono que las especies de árboles en todo el país, principalmente porque las especies de árboles crecen más lentamente que los pastos celulósicos y almacenan menos carbono en el suelo. En particular, los resultados muestran que el carbono del suelo en las tierras de cultivo puede beneficiarse de los cultivos bioenergéticos engrandes áreas del país, particularmente por plantación Miscanthus en el medio oeste y la costa del Pacífico y pasto varilla en el sureste.
Para comprender mejor el impacto de carbono neto de los biocombustibles de la granja en las emisiones de combustible, los investigadores incorporaron los resultados del modelado de carbono del suelo en el modelo de gases de efecto invernadero, emisiones reguladas y uso de energía en el transporte GREET ™ de Argonne, que evalúa el ciclo de vida completodel consumo de energía y las emisiones de diferentes combustibles de transporte, incluidos los biocombustibles. Por ejemplo, cuando se incluyeron los cambios de carbono orgánico del suelo en el modelo GREET, el etanol producido a partir de raíces profundas Miscanthus mostró el potencial de secuestrar carbono sobre la base del ciclo de vida.
"Al integrar el modelado de carbono orgánico del suelo de alta resolución con un modelo de análisis del ciclo de vida, podemos estimar de manera integral las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida de los biocombustibles, incluidas las influencias de las etapas del ciclo de vida de la plantación de materias primas, la conversión auna combustión de combustible y combustibles ", dijo Jennifer Dunn, líder del equipo de Análisis del ciclo de vida de los biocombustibles de Argonne." Estos resultados podrían ayudar a los tomadores de decisiones en todos los niveles a identificar áreas que son inadecuadas o inadecuadas para cultivos de biocombustibles ".
Los resultados están contribuyendo al tercer informe de mil millones de toneladas del DOE. Actualizado cada cinco años, el informe de mil millones de toneladas cuantifica el potencial de materia prima bioenergética de EE. UU. Este año es la primera vez que el estudio incluirá un segundo volumen con análisis de los posibles efectos ambientalesde escenarios seleccionados de producción de biomasa. El Volumen 2, que se espera para finales de este año, incorporará el trabajo del equipo de Argonne.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Katie Elyce Jones. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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