Met bio meer broeikas

Productie van biobrandstoffen onttrekt land aan de voedselproductie. Om het eten tóch te produceren wordt bos of prairie ontgonnen. Karel Knip

De grootschalige productie van biobrandstoffen zoals bioalcohol en biodiesel leidt tot een dramatische versterking van het broeikaseffect. Als middel ter beperking van klimaatverandering werkt het volkomen averechts. Alleen van de verwerking van afval uit landbouw en bosbouw valt enig heil te verwachten.

In twee artikelen die Science deze week met voorrang op internet plaatste wordt voorgerekend dat er extra CO2-uitstoot van de productie van biobrandstoffen is te verwachten. En hoeveel. Opnieuw wordt aangetoond dat er verkeerde verwachtingen zijn ontstaan over de vermindering van het broeikaseffect door de productie van bioalcohol uit maïs of suikerriet en biodiesel uit koolzaad, soja of palmolie. De twee bureaustudies, die onafhankelijk van elkaar werden uitgevoerd, vullen elkaar aan, overlappen ook enigszins en komen op een enkel punt tot een tegengestelde conclusie.

De redeneertrant is in beide gevallen dezelfde: grootschalige productie van biobrandstoffen onttrekt bouwland aan de productie van voedsel en voer (voor vee). Omdat de wereldvraag naar voedsel en voer eerder toeneemt dan gelijk blijft, zal daarvoor elders gecompenseerd worden. Als de VS, zoals in de Energy Policy Act 2005 gepland is, enorme gebieden gaan beplanten met maïs voor alcoholbereiding zal de productie van de onmisbare voedingsgewassen naar elders verschuiven. Aan het einde van deze onontkoombare verschuivingen staan het tropisch regenwoud of de savannen van Brazilië, het regenwoud in zuidoost Azië, of het natuurlijk grasland (de prairie) van het Amerikaanse midwesten zelf. Voor een deel zullen die trouwens ook rechtstreeks voor biobrandstof in gebruik worden genomen.

wortelresten

Het in cultuur brengen van regenwouden, savannen, tropische veengebieden en prairies gaat gepaard met een zeer hoge uitstoot van CO2. Die komt niet alleen van het verwijderen van de bovengrondse vegetatie, die vaak wordt verbrand of anderszins vergaat, maar ook en vooral uit de bodem. Als die bodem voortaan jaarlijks of nog frequenter wordt geploegd en omgewerkt gaan de achtergebleven wortelresten en organische stoffen verteren en oxideren tot CO2. Het is onjuist, betogen beide studies, om deze zware extra CO2- productie niet te verrekenen met de – bescheiden – CO2-besparing die inzet van biodiesel of bioalcohol oplevert.

In beide studies is geprobeerd de effecten enigszins te kwantificeren om na te gaan wat de slechtste keuzen zijn en waar de schade nog valt te overzien. Het artikel met Joseph Fargione van The Nature Conservancy in Minnesota als eerste auteur introduceert voor de rekenarij het begrip ‘koolstofschuld’ (carbon debt). In de zelfgekozen definitie is dat de hoeveelheid CO2 die in een periode van 50 jaar extra vrijkomt als gevolg van de ontginning van een regenwoud, een savanne of een ander natuurlijk ecosysteem. Na 50 jaar ploegen en eggen is een oude bodem de koolstofvoorraad die soms in de loop van eeuwen was opgebouwd grotendeels kwijt. Van hout dat als timmerhout het bos verlaat, wordt aangenomen dat het een halfwaardetijd heeft van 30 jaar, dus dat daarvan in 30 jaar de helft óók als CO2 in de atmosfeer terecht komt (en na vijftig jaar 70 procent). Houtskool dat na brand overblijft wordt niet als CO2-bron meegeteld omdat het zeer resistent is tegen oxidatie.

Fargione c.s. berekenden aan de hand van bestaande gegevens de koolstofschuld die ontstaat bij de ontginning van vijf typen ecosysteem (regenwoud en savanne in Brazilië, regenwoud en tropisch veen in Indonesië en natuurlijk grasland in het Amerikaanse midwesten). Vervolgens berekenden zij hoe snel die ‘schuld’ wordt afgelost met het CO2-besparend effect van productie en gebruik van biobrandstoffen. Als bij de productie van biobrandstoffen veel bruikbare nevenproducten overblijven dan kregen de biobrandstoffen niet alle schuld in de schoenen geschoven. Bij de productie van biodiesel uit soja, waarbij soja-perskoek achterblijft, maakt dat nogal wat uit.

De onthutsende uitkomst is dat het 420 jaar duurt voor het nuttig effect van gebruik van biodiesel uit palmolie het schadelijk effect van de ontginning van het tropisch veen in Indonesië en Maleisië heeft gecompenseerd. Voor biodiesel uit soja die wordt geteeld op ontgonnen regenwoud in Brazilië geldt een termijn van 320 jaar. Het minst ongunstig ligt de zaak nog bij productie van alcohol uit suikerriet dat groeien mag op opgeofferde Braziliaanse savanne (de Cerrado): daar is de aflossingstijd 17 jaar.

De getallen geven vooral de orde van grootte aan. Er schuilt een zekere willekeur in de keuze van 50 jaar en in de correctie voor nevenproducten. Als de biobrandstoffen in de toekomst efficiënter geproduceerd worden dan nu gebeurt (het destilleren van alcohol kost bijvoorbeeld veel energie) kan de aflossingstijd gunstiger worden. Ook kan nog nieuw inzicht ontstaan in de koolstofhuishouding van oude, natuurlijke bodem.

stokpaardje

Als de Amerikaanse prairie wordt ontgonnen voor alcoholproductie uit maïs zal dat pas over 93 jaar vrucht opbrengen. Pas dan is de – voornamelijk ondergrondse – s ch a d e gecompenseerd. De ploeg van Fargione, waarvan ook de toonaangevende David Tilman deel uitmaakt, berijdt aan het eind nog even Tilmans stokpaardje: de teelt van meerjarige graslandplanten in rijke soortensamenstelling op schrale bodem heeft wèl zin, omdat daarbij niet geploegd wordt. Het geoogste gewas is in zijn geheel te verstoken in elektriciteitscentrales en kan ook vergast worden. Tilman heeft ook hoge verwachtingen van de teelt in monoculture van het gras Panicum virgatum (switchgrass), in Nederland alleen als siergras bekend.

Tilmans stokpaardje wordt in het andere Science-artikel, met Timothy Searchinger van Princeton University als eerste auteur, toch bij het grof vuil gezet. Daarin blijft alleen de inzet van afval uit de land- en tuinbouw en uit bosbouw als nuttige optie over. De ploeg van Searchinger ontwierp een landbouw-economisch model dat ‘voorspelt’ hoe en waar op aarde gecompenseerd gaat worden voor de geplande gigantische Amerikaanse productie van alcohol uit maïs (waarvoor binnen tien jaar een gebied ter grootte van Griekenland in gebruik kan worden genomen.) Naar verwachting zullen vooral Brazilië, China en India het gat dichten. Rekening houdend met het soort natuurvernietiging dat daarmee gepaard gaat komen Searchinger c.s. tot de schatting dat de Amerikaanse alcohol-productie pas over 167 jaar de aangerichte schade zal hebben hersteld. Anders dan Fargione c.s. brengt Searchinger alleen het koolstofverlies dat in 30 jaar (en niet 50) zal optreden in rekening. Ook gebruikt hij vergeleken met Fargione wat oudere basisgegevens.

Gebruik van maïs-alcohol in het transport zal de uitstoot van CO2 niet, zoals wordt aangenomen, met 20 procent verminderen maar in een periode van 30 jaar juist verdubbelen. Als de Europese Unie haar plannen met biobrandstoffen (in het jaar 2010 tien procent transportbrandstof uit planten of bomen) binnen Europese grenzen wenst uit te voeren zal dat 38 procent van het huidige areaal aan akkerland opeisen (Science, 17 augustus 2007). De milieugevolgen daarvan kunnen niet veel anders zijn dan die in de VS.