Biobrandstof is niet zo groen als het klinkt

Milieu Biobrandstof lijkt veel milieuvriendelijker dan fossiele brandstoffen, maar wordt er wel eerlijk gerekend?

Nederland - Finsterwolde - ( Groningen ) - 28-04-2005 Reiderwolderpolder, akkers en weidevelden een goede woonomgeving voor de vogels met name de steeds meer zeldzamere weidevogels. Hier een koolzaadveld in bloei. Foto: Sake Elzinga

Moet Europa wel door blijven gaan met de productie van biobrandstoffen? Net zo lang tot in 2020 zo’n 10 procent van alle autobrandstof biobrandstof is? De aarzeling lijkt toe te nemen. In oktober heeft de Europese Commissie laten weten het verstandiger te vinden als op zijn minst de grondstoffen voor de productie van bio-ethanol en biodiesel zouden veranderen. Bij nader inzien blijken de beoogde milieueffecten (zie kader uiterst rechts) minder gunstig dan gehoopt.

De huidige generatie biobrandstoffen wordt bijna uitsluitend geproduceerd uit voedingsgewassen zoals koolzaad, tarwe, maïs, soja, palmolie en suikerriet. Als de mondiale teelt daarvan nog grootschaliger wordt dan hij nu al is, zal onvermijdelijk een effect op de voedselprijzen ontstaan. Dat effect is nu al zichtbaar, liet het Landbouw Economisch Instituut al eerder weten.

Uit secure analyses blijkt bovendien dat de inzet van biobrandstoffen uit voedingsgewassen maar heel weinig verbetert aan de broeikasuitstoot van fossiele brandstoffen. Voor een volgende generatie biobrandstoffen, uitgaande van afval, gras, hout of algen, ligt de balans waarschijnlijk gunstiger. Maar met de inzet van deze grondstoffen is nog zo weinig ervaring opgedaan dat niet op korte termijn kan worden omgeschakeld. De klemmende vraag is dus: moet er worden doorgegaan op een weg die uiteindelijk zeker zal worden verlaten?

De afgelopen jaren zijn pijnlijke neveneffecten beschreven van de teelt van koolzaad, maïs en tarwe voor biobrandstof aangevoerd die betrekkelijk weinig aandacht hebben gekregen – niet in de laatste plaats omdat niet goed te becijferen is hoe groot hun invloed precies is.

Het staat vast dat voor de hoeveelheden biobrandstoffen die men in Europa en de VS wil gaan produceren enorme oppervlakken landbouwgrond nodig zijn. Dat de groeiende en rijker wordende wereldbevolking steeds meer voedsel zal willen produceren, waaronder steeds meer vlees, is een andere zekerheid. Dan valt eenvoudig uit te rekenen dat ergens op aarde bossen, savannen en natuurlijke graslanden zullen worden ontgonnen om aan de vraag naar voedsel en biobrandstof te kunnen voldoen. Twee gezaghebbende Amerikaanse onderzoeksgroepen hebben al bijna vijf jaar geleden in Science (29 februari 2008) uitgerekend wat dit aan extra CO2-uitstoot tot gevolg zal hebben. Niet alleen in de vermaarde tropische regenwouden, maar ook in pampa’s, savannen, natuurlijke graslanden en tropische veengebieden ligt veel koolstof opgeslagen die meer of minder snel als CO2 de lucht in zal gaan als de gebieden worden omgeploegd.

Maar zelfs als in onze omgeving weiland in akkerland wordt omgezet leidt dit tot een extra CO2-productie. Ja, zelfs veel bestaande Europese akkers zouden bij de moderne teeltwijzen gestaag CO2 verliezen. Dat is een van de bezwaren die door de biologische landbouw tegen de reguliere landbouw worden ingebracht.

Het is natuurlijk lastig vast te stellen wanneer dit ‘veranderd landgebruik’ voor de behoefte aan voedsel, veevoer en biobrandstoffen werkelijk een rol gaat spelen en nog lastiger om het aan een bepaalde biobrandstof toe te wijzen. Anderzijds zou het absoluut onlogisch zijn de extra CO2-uitstoot niet mee te tellen. Hetzelfde argument werd destijds gehanteerd in het FAO-rapport Livestock’s long shadow (Steinfeld, 2006) waarin werd uitgerekend hoeveel de huidige veeteelt bijdraagt aan het broeikaseffect.

Lachgas

Nieuwer en mogelijk desastreuzer in het debat over de duurzaamheid van de huidige biobrandstoffen is het rekenwerk aan de N2O-uitstoot van bemeste akkers. N2O, lachgas, is een krachtig broeikasgas met een lange verblijftijd in de atmosfeer. Berekend over een tijdsverloop van 100 jaar is het broeikaseffect van een gram N2O bijna 300 keer zo zwaar als dat van een gram CO2.

Uit metingen aan luchtinsluitsels in oud ijs van Antarctica en Groenland is komen vast te staan dat het N2O-gehalte van de atmosfeer tot aan 1860 (zeg: tot aan het begin van de industriële revolutie en de modernisering van de landbouw) min of meer constant was: 270 ppb (delen per miljard delen). Sinds 1860 loopt de concentratie gestaag op, inmiddels is hij ruim 320 ppb.

Het gas ontstaat voornamelijk door bacteriële activiteit in de bodem. In een tussenstap van een reeks van chemische omzettingen waarbij allerlei stikstofverbindingen zijn betrokken (aangeduid met nitrificatie en denitrificatie) wordt N2O gevormd. Het is al lang geleden duidelijk geworden dat de activiteit van de nitrificerende en denitrificerende bacteriën in de bodem snel toeneemt na het toedienen van dierlijke mest of kunstmest. De uitstoot van N2O stijgt dan navenant. Het kwantificeren van die toegenomen N2O-uitstoot is geen eenvoudige zaak, want bodemsoort, gewastype en klimaat zijn erop van invloed. Maar uit de zogenoemde bottom-up aanpak is de conclusie getrokken dat van een bemesting met stikstofhoudende kunstmest door de bank genomen ongeveer 1 procent stikstof als N2O zal ontwijken. Daar komt dan bij ruwe benadering nog een extra procent bij van N2O dat ontwijkt uit bodem of oppervlaktewater dat min of meer onbedoeld door de bemesting werd getroffen. Samen levert dit een emissiefactor (EF) op van ongeveer 2 procent.

Dit zijn de richtwaarden die de afgelopen jaren door het VN-panel voor klimaatonderzoek IPCC als effect van bemesting zijn gehanteerd. Ze werden, zoals gezegd, afgeleid uit een veelheid aan lokale metingen. Vijf jaar geleden is door Nobelprijswinnaar Paul Crutzen in een originele sigarendoosberekening voorgerekend dat die IPCC-waarden waarschijnlijk te laag zijn (Atmospheric Chemistry and Physics, 2008). Crutzen en mede-auteurs hebben de indruk dat de EF eerder tussen de 4 en 5 procent zal liggen.

Bliksemontladingen

De rekentruc die Crutzen in zijn top-down benadering gebruikt komt van de atmosferische afbraak van N2O die goed bekend en bovendien heel constant is. Als de atmosferische concentratie N2O tot aan 1860 eeuwenlang gelijk bleef, moet de aanvoer van N2O uit de bodem al die tijd even groot zijn geweest als de afbraak. Van noemenswaardige bemesting was geen sprake, de enige stikstofaanvoer naar de bodem kwam van de zogenoemde stikstof-fixerende bacteriën en van de depositie van stikstofverbindingen die langs natuurlijk weg in de lucht belandden, voornamelijk door bliksemontladingen. Met een paar eenvoudige correcties brengt dit Crutzen et al. tot de conclusie dat 4 tot 5 procent van de stikstof die in de bodem terechtkomt vroeg of laat weer als N2O ontwijkt.

Met dezelfde mondiale aanpak is opnieuw een balans opgesteld voor de jaren negentig van de afgelopen eeuw. Dan is het beeld ingewikkelder omdat de atmosferische concentratie N2O permanent stijgt en er veel meer stikstof op de bodem belandt dan vroeger. Er is de depositie van het NOx dat verkeer en industrie in de lucht brengen. En er is het gebruik van stikstofhoudende kunstmest dat na 1960 fabelachtig toenam. Belangrijk is dat Crutzen c.s. opnieuw tot een EF van 4 tot 5 procent komen. Ruwweg twee keer de IPCC-waarde.

Dit is geen academische scherpslijperij, maar bepalend voor het antwoord op de vraag hoe duurzaam de teelt van biobrandstoffen is. In een tweede sigarendoosberekening die voorbij ging aan al die gedetailleerde LCA’s (zie kader) konden Crutzen et al. in 2008 aannemelijk maken dat de vermeende duurzaamheid van veel biobrandstoffen zeer twijfelachtig werd als de emissie van N2O zo hoog was als zij aannamen. Vooral koolzaad met zijn relatief hoge stikstofgehalte kwam er slecht van af. Afgelopen jaar zijn de uitkomsten nog verder uitgewerkt in de Philosophical Transactions of the Royal Society B (eerste auteur Keith Smith).

Anderen, zoals Eric Davidson (Woods Hole Research Center) hebben elegante aanvullingen en preciseringen gegeven op het werk van Crutzen c.s. (Nature Geoscience, 2009) maar Keith Smith en Crutzen hebben nog deze week laten weten vast te houden aan hun dubbel-zo-hoge EF-waarden. Insiders weten te melden dat het IPCC zijn EF-waarden in het nieuwe klimaatrapport (dat in september verschijnt) zal aanpassen. Op dat moment kan eenstemmigheid ontstaan over de duurzaamheid van biodiesel.

Koolzaadareaal neemt toe