Indirekte Auswirkungen von Biokraftstoffen auf Landnutzungsänderungen - Indirect land use change impacts of biofuels

Die indirekten Auswirkungen von Biokraftstoffen auf Landnutzungsänderungen , auch bekannt als ILUC oder iLUC (ausgesprochen als i- Luck ), beziehen sich auf die unbeabsichtigte Folge der Freisetzung von mehr Kohlenstoffemissionen aufgrund von Landnutzungsänderungen auf der ganzen Welt, die durch die Ausweitung von Ackerland für Ethanol verursacht werden oder Biodieselproduktion als Reaktion auf die weltweit gestiegene Nachfrage nach Biokraftstoffen .

Da Landwirte weltweit auf höhere Erntepreise reagieren, um das globale Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage bei Nahrungsmitteln aufrechtzuerhalten, wird unberührtes Land gerodet, um die Nahrungsmittelpflanzen zu ersetzen, die anderswo für die Produktion von Biokraftstoffen umgeleitet wurden. Da natürliche Böden wie Regenwälder und Grasland Kohlenstoff in ihrem Boden und ihrer Biomasse speichern, während die Pflanzen jedes Jahr wachsen, führt die Rodung der Wildnis für neue Farmen zu einem Nettoanstieg der Treibhausgasemissionen . Aufgrund dieser Offsite-Änderung des Kohlenstoffvorrats des Bodens und der Biomasse hat eine indirekte Landnutzungsänderung Auswirkungen auf die Treibhausgasbilanz (THG) eines Biokraftstoffs.

Andere Autoren haben auch argumentiert, dass indirekte Landnutzungsänderungen andere bedeutende soziale und ökologische Auswirkungen haben, die sich auf die biologische Vielfalt, die Wasserqualität, die Lebensmittelpreise und -versorgung , den Landbesitz, die Arbeitsmigration sowie die gesellschaftliche und kulturelle Stabilität auswirken.

Geschichte

Die Schätzungen der Kohlenstoffintensität für einen bestimmten Biokraftstoff hängen von Annahmen zu mehreren Variablen ab. Bis 2008 hatten mehrere Studien über den gesamten Lebenszyklus ergeben , dass Mais-Ethanol , Zellulose-Ethanol und brasilianisches Zuckerrohr-Ethanol geringere Treibhausgasemissionen verursachen als Benzin . Keine dieser Studien berücksichtigte jedoch die Auswirkungen indirekter Landnutzungsänderungen, und obwohl die Auswirkungen der Landnutzung anerkannt wurden, wurde die Schätzung als zu komplex und schwer zu modellieren angesehen. Ein umstrittenes Papier, das im Februar 2008 in Sciencexpress von einem Team unter der Leitung von Searchinger von der Princeton University veröffentlicht wurde, kam zu dem Schluss, dass solche Effekte die (positiven) direkten Auswirkungen von Mais und Zellulose-Ethanol ausgleichen und dass brasilianisches Zuckerrohr besser abschneidet, aber immer noch zu einer geringen CO2-Verschuldung führt .

Nach dem Searchinger Team Papier, die Einschätzung der Kohlendioxid - Emissionen aus ILUC zusammen mit der Nahrung gegen Kraftstoff Debatte, wurden zu einem der umstrittensten Fragen im Zusammenhang mit Biokraftstoffen in den diskutierten populären Medien , Fachzeitschriften , op-eds und Öffentliche Briefe von der wissenschaftliche Gemeinschaft und die Ethanolindustrie, sowohl in den USA als auch in Brasilien. Diese Kontroverse verschärfte sich im April 2009, als das California Air Resources Board (CARB) Regeln aufstellte, die ILUC-Auswirkungen einschlossen, um den California Low-Carbon Fuel Standard festzulegen, der 2011 in Kraft trat.

Im Mai 2009 veröffentlichte die US-Umweltschutzbehörde (EPA) eine Mitteilung über die vorgeschlagene Regelung zur Umsetzung der Änderung des Standards für erneuerbare Kraftstoffe (RFS) von 2007. Die von der EPA vorgeschlagenen Vorschriften umfassten auch ILUC, was zusätzliche Kontroversen unter den Ethanolherstellern auslöste. Die endgültige Regelung der EPA vom 3. Februar 2010 umfasste ILUC basierend auf Modellen, die gegenüber den ursprünglichen Schätzungen erheblich verbessert wurden.

Das UK Renewable Transport Fuel Obligation- Programm verlangt von der Renewable Fuels Agency (RFA), potenzielle indirekte Auswirkungen der Biokraftstoffproduktion zu melden, einschließlich indirekter Landnutzungsänderungen oder Änderungen der Preise für Nahrungsmittel und andere Rohstoffe. Eine RFA-Studie vom Juli 2008, bekannt als Gallager Review, ergab mehrere Risiken und Unsicherheiten, und dass die „Quantifizierung von Treibhausgasemissionen aus indirekten Landnutzungsänderungen subjektive Annahmen erfordert und erhebliche Unsicherheiten enthält“ und weitere Untersuchungen erforderlich machten, um indirekte Auswirkungen richtig einzubeziehen in Berechnungsmethoden. Einen ähnlich vorsichtigen Ansatz verfolgte die Europäische Union . Im Dezember 2008 verabschiedete das Europäische Parlament strengere Nachhaltigkeitskriterien für Biokraftstoffe und wies die Europäische Kommission an, eine Methode zur Berücksichtigung der Treibhausgasemissionen aus indirekten Landnutzungsänderungen zu entwickeln.

Studien und Kontroversen

Britische Zahlen zur Kohlenstoffintensität von Bioethanol und fossilen Brennstoffen . Das Diagramm geht davon aus, dass alle Bioethanole im Ursprungsland verbrannt werden und früheres Ackerland für den Anbau von Rohstoffen verwendet wurde. Es wurden keine ILUC-Effekte eingeschlossen.

Vor 2008 hatten mehrere Studien über den gesamten Lebenszyklus ("Well to Wheels" oder WTW) ergeben, dass Maisethanol die verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen reduziert. Im Jahr 2007 wertete ein von Farrel geleitetes Team der University of California in Berkeley sechs frühere Studien aus und kam zu dem Schluss, dass Maisethanol die Treibhausgasemissionen um nur 13 Prozent reduzierte. Allerdings werden 20 bis 30 Prozent weniger für Mais-Ethanol und 85 bis 85 Prozent für Zellulose-Ethanol genannt , beides von Wang vom Argonne National Laboratory geschätzte Zahlen . Wang überprüfte 22 Studien, die zwischen 1979 und 2005 durchgeführt wurden, und führte Simulationen mit dem GREET-Modell von Argonne durch . Diese Studien berücksichtigten direkte Landnutzungsänderungen. Mehrere Studien zu brasilianischem Zuckerrohr-Ethanol zeigten, dass Zuckerrohr als Rohstoff die Treibhausgase um 86 bis 90 Prozent reduziert, wenn keine signifikanten Landnutzungsänderungen vorgenommen werden. Schätzungen der Kohlenstoffintensität hängen von der Pflanzenproduktivität , den landwirtschaftlichen Praktiken, den Energiequellen für Ethanolbrennereien und der Energieeffizienz der Brennerei ab. Keine dieser Studien berücksichtigte ILUC aufgrund von Schätzungsschwierigkeiten. Vorläufige Schätzungen von Delucchi von der University of California, Davis , legten nahe, dass der Kohlenstoff, der durch neue landwirtschaftliche Nutzung freigesetzt wird, einen großen Prozentsatz der Lebenszyklusemissionen ausmacht.

Searchinger- und Fargione-Studien

Im Jahr 2008 kam Timothy Searchinger, ein Anwalt des Environmental Defense Fund , zu dem Schluss, dass ILUC die Ökobilanz beeinflusst und dass sowohl Mais- als auch Zellulose-Ethanol die Kohlenstoffemissionen im Vergleich zu Benzin um 93 bzw. 50 Prozent erhöhten, anstatt zu sparen. Ethanol aus brasilianischem Zuckerrohr schnitt besser ab und konnte die anfänglichen CO2-Emissionen in 4 Jahren zurückgewinnen, während US-Mais-Ethanol 167 Jahre und Zellulose-Ethanol eine Amortisationszeit von 52 Jahren benötigte. Die Studie beschränkte die Analyse auf einen Zeitraum von 30 Jahren, wobei davon ausgegangen wurde, dass bei der Landumwandlung 25 Prozent des in Böden gespeicherten Kohlenstoffs und des gesamten Kohlenstoffs in für den Anbau gerodeten Pflanzen emittiert werden. Brasilien, China und Indien wurden unter den Übersee-Standorten , an denen Landnutzungsänderungen als Folge auftreten würden abzulenken US - Maisanbauflächen betrachtet, und es wurde angenommen , dass neue Acker- in jedem dieser Regionen auf verschiedene Arten von entsprechen Wald , Savanne oder Grünland basierend über den historischen Anteil der Pflanzen, die in diesen Ländern in den 1990er Jahren auf den Anbau umgestellt wurden.

Zusammenfassung von Searchinger et al.
Vergleich von Mais - Ethanol und Benzin Treibhausgasemissionen mit und ohne Veränderung der Landnutzung ( Grams von CO 2 pro freigesetzt Megajoule an Energie in fuel)

Kraftstoffart
(USA)

Kohlenstoffintensität
Reduktion
THG
Kohlenstoff -
Intensität
+ ILUC
Reduktion
THG
Benzin
92
-
92
-
Mais-Ethanol
74
-20%
177
+93%
Zellulose-Ethanol
28
-70%
138
+50%
Anmerkungen: Berechnet unter Verwendung von Standardannahmen für das Szenario 2015 für Ethanol in E85 .
Benzin ist eine Kombination aus konventionellem und neu formuliertem Benzin .

Fargione und sein Team veröffentlichten in derselben Ausgabe von Science ein separates Papier, in dem sie behaupteten, dass die Rodung von Land für die Produktion von Biokraftstoffrohstoffen ein Kohlenstoffdefizit verursachte. Dieses Defizit betrifft sowohl direkte als auch indirekte Landnutzungsänderungen. Die Studie sechs Umwandlung Szenarien untersucht: Brazilian Amazon zu Soja - Biodiesel , brasilianische Cerrado zu Soja - Biodiesel, brasilianische Cerrado zu Zuckerrohr Ethanol, Indonesisch oder Malaysian Tiefland tropischen Regenwald zu Palm Biodiesel, Indonesier oder Malaysier peatland tropischem Regenwald Palm Biodiesel und US - Zentralgrünland zu Mais-Ethanol. Die Kohlenstoffschuld wurde definiert als die Menge an CO
2
in den ersten 50 Jahren dieses Prozesses der Landumwandlung freigesetzt. Für die beiden gängigsten Ethanol-Rohstoffe ergab die Studie, dass Zuckerrohr-Ethanol, das auf natürlichem Cerrado-Land produziert wird, etwa 17 Jahre brauchen würde, um seine Kohlenstoffschulden zurückzuzahlen, während Mais-Ethanol, das auf US-Zentralgrasland produziert wird, zu einer Rückzahlungszeit von etwa 93 Jahren führen würde. Das Worst-Case-Szenario besteht darin, indonesischen oder malaysischen tropischen Moorregenwald in Palmbiodieselproduktion umzuwandeln, was etwa 420 Jahre dauern würde, um sich zurückzuzahlen.

Kritik und Kontroverse

Die Studien von Searchinger und Fargione sorgten sowohl in den populären Medien als auch in wissenschaftlichen Zeitschriften für Kontroversen . Robert Zubrin stellte fest, dass Searchingers Ansatz der "indirekten Analyse" pseudo-wissenschaftlich ist und verwendet werden kann, um "alles zu beweisen".

Wang und Haq vom Argonne National Laboratory behaupten: Die Annahmen seien veraltet; sie ignorierten das Potenzial der Effizienzsteigerung; und keine Beweise zeigten, dass "die US-amerikanische Mais-Ethanol-Produktion bisher indirekte Landnutzung in anderen Ländern verursacht hat". Sie kamen zu dem Schluss, dass Searchinger gezeigt hat, dass ILUC „viel schwieriger zu modellieren ist als direkte Landnutzungsänderungen“. In seiner Antwort widerlegte Searchinger jeden technischen Einwand und behauptete, dass "... jede Berechnung, die diese Emissionen ignoriert, auch wenn es schwierig ist, sie mit Sicherheit vorherzusagen, zu unvollständig ist, um eine Grundlage für politische Entscheidungen zu liefern."

Eine weitere Kritik von Kline und Dale vom Oak Ridge National Laboratory war , dass Searchinger et al. und Fargioneet al. "... ihre Behauptung, dass Biokraftstoffe aufgrund von Landnutzungsänderungen hohe Emissionen verursachen, nicht ausreichend stützen", da ihre Schlussfolgerungen auf einer irreführenden Annahme beruhen, da umfassendere Feldforschungen ergaben, dass diese Landnutzungsänderungen "... getrieben sind" durch Interaktionen zwischen kulturellen, technologischen, biophysikalischen, wirtschaftlichen und demografischen Kräften innerhalb eines räumlichen und zeitlichen Kontexts und nicht durch einen einzigen Pflanzenmarkt". Fargioneet al. antwortete teilweise, dass, obwohl viele Faktoren zur Landrodung beigetragen haben, diese "Beobachtung nicht die Tatsache schmälert, dass auch Biokraftstoffe zur Landrodung beitragen, wenn sie auf bestehenden Ackerflächen oder auf neu gerodeten Flächen produziert werden". Die Suche widersprach allen Argumenten von Kline und Dale.

Die US-Biokraftstoffindustrie reagierte ebenfalls und behauptete, dass die "Searchinger-Studie eindeutig eine Analyse des schlimmsten Falls ist ..." und dass diese Studie "auf einer langen Reihe höchst subjektiver Annahmen beruht ..." Searchinger widerlegte jede Behauptung und schloss dass die Kritik der NFA ungültig war. Er stellte fest, dass die Studie auch viele konservative Annahmen getroffen hat, auch wenn einige seiner Annahmen hohe Schätzungen sind.

Abholzung und Abholzung von Wäldern in Brasilien.
Viehzucht in Brasilien.

Brasilien

Im Februar 2010 schätzte Lapola, dass die geplante Erweiterung der brasilianischen Zuckerrohr- und Sojabohnen-Biokraftstoffplantagen bis 2020 Weideland ersetzen würde , mit geringen direkten Auswirkungen der Landnutzung auf die Kohlenstoffemissionen. Die Ausweitung der Weidelandgrenze in die Amazonaswälder, die durch Viehzucht getrieben wurde, würde jedoch die Einsparungen indirekt ausgleichen. „Zuckerrohr-Ethanol und Sojabohnen-Biodiesel tragen jeweils zu fast der Hälfte der prognostizierten indirekten Entwaldung von 121.970 km 2 bis 2020 bei, wodurch eine Kohlenstoffschuld entsteht, deren Rückzahlung etwa 250 Jahre dauern würde…“

Die Forschung ergab auch, dass Ölpalmen die geringsten Landnutzungsänderungen und die damit verbundene Kohlenstoffschuld verursachen würden. Die Analyse modellierte auch die Zunahme der Viehbestandsdichte und stellte fest, dass „eine höhere Zunahme der durchschnittlichen Viehdichte im ganzen Land um 0,13 Stück pro Hektar die durch Biokraftstoffe verursachten indirekten Landnutzungsänderungen vermeiden könnte (sogar mit Soja als Biodiesel-Rohstoff), während immer noch alle Anforderungen an Nahrung und Bioenergie erfüllen." Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass eine Intensivierung der Rinderzucht und eine Konzentration auf Ölpalmen erforderlich sind, um effektive CO2-Einsparungen zu erzielen, und empfehlen eine engere Zusammenarbeit zwischen den Sektoren Biokraftstoff und Rinderzucht.

Der Hauptverband der brasilianischen Ethanolindustrie (UNICA) merkte an, dass solche Studien die bereits begonnene anhaltende Intensivierung der Rinderproduktion versäumten.

Eine Studie von Arima et al. veröffentlicht im Mai 2011 verwendeten räumliche Regressionsmodellierung, um die erste statistische Bewertung von ILUC für den brasilianischen Amazonas aufgrund der Sojaproduktion bereitzustellen . Zuvor waren die indirekten Auswirkungen von Sojapflanzen nur anekdotisch oder wurden durch Nachfragemodelle auf globaler Ebene analysiert, während die Studie einen regionalen Ansatz verfolgte. Die Analyse zeigte ein starkes Signal, das die Ausdehnung von Sojabohnenfeldern in besiedelten landwirtschaftlichen Gebieten am südlichen und östlichen Rand des Amazonasbeckens mit Weideeingriffen für die Rinderproduktion an der Waldgrenze verbindet. Die Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit, ILUC in die Messung des CO2-Fußabdrucks von Sojapflanzen einzubeziehen , sei es für Biokraftstoffe oder andere Endanwendungen.

Die Arima-Studie basiert auf 761 Gemeinden im legalen Amazonas von Brasilien und stellte fest, dass sich die Sojabohnenflächen in den landwirtschaftlichen Gebieten des Beckens zwischen 2003 und 2008 um 39.100 km² erweitert haben, hauptsächlich in Mato Grosso . Das Modell zeigte, dass eine Reduzierung von Soja in alten Weidegebieten um 10 % (3.910 km²) zu einer Reduzierung der Entwaldung um bis zu 40 % (26.039 km²) in stark bewaldeten Gemeinden des brasilianischen Amazonas geführt hätte. Die Analyse zeigte, dass die Verlagerung der Rinderproduktion aufgrund der landwirtschaftlichen Expansion die Landnutzung in Hunderte Kilometer entfernten Gemeinden vorantreibt und dass die ILUC am Amazonas nicht nur messbar, sondern auch signifikant ist.

Implementierung

Vereinigte Staaten

Kalifornien LCFS

California Kohlenstoff - Intensitätswerte
für Benzin, Diesel und Kraftstoffe , die sie ersetzen
( Gramm von CO 2 Äquivalent pro freigesetzt MJ Energie erzeugt wird )
Treibstoffart
Kohlenstoffintensität
Kohlenstoff
Intensität
+
Landnutzungsänderungen
Intensität
Änderung in
Bezug auf
2011 LCFS
Mais-Ethanol aus dem Mittleren Westen
75,10
105,10
+10%
Kalifornisches Benzin
95,86
95,86
+0,2%
CARB LCFS 2011 für Benzin
-
95,61
-
Kalifornischer Diesel ( ULSD )
94.71
94.71
+0,2%
CARB LCFS 2011 für Diesel
-
94.47
-
Kalifornisches Ethanol
50,70
80.70
-16%
Brasilianisches Zuckerrohr-Ethanol
27.40
73,40
-23%
Biodiesel ( B100 ) Mittlerer Westen Sojabohnen (1)
26.93
68,93
-27%
Erneuerbare Diesel Sojabohnen aus dem Mittleren Westen (1)
28,80
68,93
-27%
Zellulose-Ethanol ( gezüchtete Bäume ) (1)
2.40
20.40
-79%
Komprimiertes Erdgas (Biomethan)
11.26
11.26
-88%
Hinweis: Die vollständige Lebenszyklusanalyse für diese und andere bewertete Kraftstoffe ist
auf der Website von CARB verfügbar (siehe Lebenszyklusanalyse ). (1) Vorläufige Werte von Brennstoffen, die nicht
in der LCFS-Entscheidung von 2009 enthalten sind und der Raffination unterliegen.

Am 23. April 2009 genehmigte das California Air Resources Board (CARB) die spezifischen Regeln und Referenzwerte für die Kohlenstoffintensität für den California Low-Carbon Fuel Standard (LCFS), die am 1. Januar 2011 in Kraft treten. Für einige Biokraftstoffe identifizierte CARB Landnutzungsänderungen als wesentliche Quelle zusätzlicher Treibhausgasemissionen. Es hat einen Standard für Benzin und alternative Kraftstoffe und einen zweiten für Dieselkraftstoff und seine Ersatzstoffe festgelegt.

Kontroverse

Der öffentliche Konsultationsprozess vor dem Urteil und das Urteil selbst waren umstritten und ergaben 229 Kommentare. ILUC war eines der umstrittensten Themen. Am 24. Juni 2008 haben 27 Wissenschaftler und Forscher einen Brief eingereicht, in dem es heißt: "Als Forscher und Wissenschaftler auf dem Gebiet der Umwandlung von Biomasse in Biokraftstoffe sind wir überzeugt, dass es einfach nicht genug harte empirische Daten gibt, um eine solide politische Regulierung in Bezug auf die indirekten Auswirkungen der Produktion erneuerbarer Biokraftstoffe. Das Gebiet ist relativ neu, insbesondere im Vergleich zu der riesigen Wissensbasis, die bei der Herstellung fossiler Kraftstoffe vorhanden ist, und die begrenzten Analysen werden von Annahmen getrieben, denen es manchmal an robuster empirischer Validierung mangelt." Die New Fuels Alliance, die mehr als zwei Dutzend Biokraftstoffunternehmen, Forscher und Investoren vertritt, stellte die Absicht des Boards in Frage, indirekte Landnutzungsänderungen zu berücksichtigen, und schrieb: „Obwohl es wahrscheinlich wahr ist, dass Null nicht die richtige Zahl für die indirekten Auswirkungen ist eines Produkts in der realen Welt könnte die stückweise Durchsetzung indirekter Auswirkungen sehr schwerwiegende Folgen für das LCFS haben.... Das Argument, dass Null nicht die richtige Zahl ist, rechtfertigt nicht die Durchsetzung einer anderen falschen Zahl oder die Bestrafung eines Kraftstoffs für eine Kategorie indirekter Effekte, während ein anderer Kraftstoffpfad einen Freipass erhält."

Auf der anderen Seite forderten mehr als 170 Wissenschaftler und Ökonomen, dass CARB "indirekte Landnutzungsänderungen in die Lebenszyklusanalysen von wärmespeichernden Emissionen aus Biokraftstoffen und anderen Verkehrskraftstoffen einbezieht. Diese Politik wird die Entwicklung nachhaltiger, kohlenstoffarmer Kraftstoffe fördern, die" Konflikte mit Nahrungsmitteln vermeiden und schädliche Umweltauswirkungen minimieren... Es gibt Unsicherheiten bei der Schätzung des Ausmaßes der indirekten Landnutzungsemissionen aus Biokraftstoffen, aber die Zuweisung eines Werts von Null wird von der Wissenschaft eindeutig nicht unterstützt."

Branchenvertreter beschwerten sich, dass die endgültige Regelung die Umweltauswirkungen von Maisethanol überbewertet, und kritisierten auch die Aufnahme von ILUC als unfaire Strafe für einheimisches Maisethanol, da die Entwaldung in den Entwicklungsländern an die US-Ethanolproduktion gebunden sei. Der Grenzwert von 2011 für LCFS bedeutet, dass Maisethanol aus dem Mittleren Westen versagt hat, es sei denn, die aktuelle Kohlenstoffintensität wurde reduziert. Vertreter der Ölindustrie beklagten, dass der Standard den Ölraffinerien nur wenige Optionen lasse, wie etwa brasilianisches Zuckerrohr-Ethanol mit dem dazugehörigen Zoll. CARB-Beamte und Umweltschützer kontern, dass Zeit und wirtschaftliche Anreize es den Produkten ermöglichen, sich anzupassen.

UNICA begrüßte das Urteil und forderte CARB auf, die brasilianischen Praktiken besser widerzuspiegeln und ihre Schätzungen der brasilianischen Emissionen zu senken.

Das einzige Boardmitglied, das gegen das Urteil gestimmt hat, erklärte, dass es ihm "schwer fällt, die Tatsache zu akzeptieren, dass wir die Kommentare von 125 Wissenschaftlern ignorieren werden", und bezog sich auf den Brief einer Gruppe von Wissenschaftlern, die die ILUC-Strafe in Frage stellten. "Sie sagten, das Modell sei nicht gut genug, um es zu diesem Zeitpunkt als Bestandteil eines so historischen neuen Standards zu verwenden." CARB hat den voraussichtlichen Termin für eine Expertenarbeitsgruppe für einen Bericht über ILUC mit verfeinerten Schätzungen von Januar 2012 bis Januar 2011 vorverlegt.

Im Dezember 2009 reichten die Renewable Fuels Association (RFA) und Growth Energy , zwei US-Ethanol-Lobbygruppen, eine Klage ein, in der die Verfassungsmäßigkeit von LCFS angefochten wurde . Die beiden Organisationen argumentierten, dass LCFS sowohl die Supremacy Clause als auch die Commerce Clause verletzte , was den landesweiten Ethanolmarkt gefährdete.

EPA-Standard für erneuerbare Kraftstoffe

US-Umweltschutzbehörde
Entwurf der Ergebnisse zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen über den gesamten Lebenszyklus für verschiedene Zeithorizonte und Diskontsatzansätze (einschließlich indirekter Landnutzungsänderungen)

Kraftstoffpfad 100 Jahre +
2% Rabatt
Preis
30 Jahre +
0% Rabatt
Preis
Maisethanol ( Erdgastrockenmühle ) (1)
-16%
+5%
Maisethanol (Best Case NG DM) (2)
-39%
-18%
Maisethanol ( Kohlentrockenmühle )
+13%
+34 %
Mais-Ethanol ( Biomasse- Trockenmühle)
-39%
-18%
Mais-Ethanol (Biomasse-Trockenmühle mit
Kraft-Wärme-Kopplung)
-47%
-26%
Soybean -basierte Biodiesel
-22%
+4%
Altfett Biodiesel
-80%
-80%
Zuckerrohr-Ethanol
-44%
-26%
Zellulose-Ethanol aus Rutenhirse
-128%
-124%
Zellulose-Ethanol aus Maisstroh
-115%
-116%
Anmerkungen: (1) Trockenmühlen (DM)-Anlagen mahlen das gesamte Korn und produzieren im Allgemeinen
nur ein primäres Nebenprodukt: Destilliergetreide mit löslichen Bestandteilen (DGS).
(2) Best-Case-Anlagen produzieren Nassbrenner-Korn-Nebenprodukt.

Mit dem Energy Independence and Security Act von 2007 (EISA) wurden neue Kategorien von erneuerbaren Kraftstoffen und Zulassungsvoraussetzungen eingeführt und verbindliche Emissionsgrenzwerte für den gesamten Lebenszyklus festgelegt . Die EISA hat die EPA ausdrücklich beauftragt, "direkte Emissionen und signifikante indirekte Emissionen wie signifikante Emissionen aus Landnutzungsänderungen" einzubeziehen.

Die EISA verlangte für jeden Brennstoff, der in Anlagen produziert wurde, die nach dem 19. Dezember 2007 mit dem Bau begannen, eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 20 %, um als „erneuerbarer Brennstoff“ eingestuft zu werden; eine Reduzierung um 50 % für Kraftstoffe, die als „biomassebasierter Diesel“ oder „fortgeschrittener Biokraftstoff“ einzustufen sind, und eine Reduzierung um 60 %, die als „zellulosehaltiger Biokraftstoff“ einzustufen sind. Die EISA bot eine begrenzte Flexibilität, um diese Schwellenwerte um bis zu 10 Prozent nach unten zu korrigieren, und die EPA schlug diese Anpassung für die Kategorie der fortschrittlichen Biokraftstoffe vor. Bestehende Anlagen wurden eingepfercht .

Am 5. Mai 2009 veröffentlichte die EPA eine Mitteilung über die vorgeschlagene Regelsetzung für die Umsetzung der Änderung des Standards für erneuerbare Kraftstoffe von 2007 , bekannt als RFS2. Der Entwurf des Reglements wurde 60 Tage lang zur öffentlichen Kommentierung freigegeben, am 9. Juni 2009 fand eine öffentliche Anhörung sowie vom 10. bis 11. Juni 2009 ein Workshop statt.

Der Analyseentwurf der EPA stellte fest, dass ILUC aufgrund der Landumwandlung kurzfristig erhebliche Treibhausgasemissionen verursachen kann, dass Biokraftstoffe diese jedoch in den Folgejahren zurückzahlen können. Die EPA hob zwei Szenarien hervor, in denen der Zeithorizont und der Abzinsungssatz für die Bewertung der Emissionen variiert wurden . Der erste angenommene Zeitraum von 30 Jahren verwendet einen Diskontierungssatz von 0 Prozent (wobei die Emissionen unabhängig vom Zeitpunkt gleich bewertet werden). Im zweiten Szenario wurde ein Zeitraum von 100 Jahren und ein Abzinsungssatz von 2 % verwendet.

Am selben Tag, an dem die EPA ihre Bekanntmachung über die vorgeschlagene Regelung veröffentlichte, unterzeichnete Präsident Obama eine Richtlinie des Präsidenten, die die Forschung und Kommerzialisierung von Biokraftstoffen vorantreiben soll. Mit der Richtlinie wurde die behördenübergreifende Arbeitsgruppe Biokraftstoffe eingerichtet, um politische Ideen zur Erhöhung der Investitionen in Kraftstoffe der nächsten Generation und zur Verringerung ihres ökologischen Fußabdrucks zu entwickeln.

Mais ist der wichtigste Rohstoff für die Herstellung von Ethanolkraftstoff in den USA .
Zuckerrohr ist der wichtigste Rohstoff für die Herstellung von Ethanolkraftstoff in Brasilien .

Die Aufnahme von ILUC in die vorgeschlagene Entscheidung führte zu Beschwerden von Ethanol- und Biodieselherstellern. Mehrere Umweltorganisationen begrüßten die Aufnahme von ILUC, kritisierten jedoch die Erwägung eines 100-jährigen Amortisationsszenarios und argumentierten, dass die Auswirkungen der Landumwandlung unterschätzt würden. Amerikanische Maisbauern, Biodieselhersteller, Ethanolhersteller und brasilianische Zuckerrohrethanolhersteller beschwerten sich über die Methodik der EPA, während die Ölindustrie eine Verzögerung bei der Umsetzung beantragte.

Am 26. Juni 2009 genehmigte das Repräsentantenhaus den American Clean Energy and Security Act 219 bis 212, der die EPA beauftragt, ILUC für einen Zeitraum von 5 Jahren gegenüber RFS2 auszuschließen. Während dieses Zeitraums soll mehr Forschung betrieben werden, um zuverlässigere Modelle und Methoden zur Schätzung von ILUC zu entwickeln, und der Kongress wird dieses Thema prüfen, bevor er der EPA die Entscheidung über diese Angelegenheit gestattet. Der Gesetzentwurf scheiterte im US-Senat .

Am 3. Februar 2010 veröffentlichte die EPA ihre endgültige RFS2-Regel für 2010 und darüber hinaus. Die Regel umfasste direkte und signifikante indirekte Emissionen einschließlich ILUC. Die EPA hat Kommentare und Daten aus neuen Studien aufgenommen. Bei einem Zeithorizont von 30 Jahren und einem Abzinsungssatz von 0 % kam die EPA zu dem Schluss, dass mehrere Biokraftstoffe diesen Standard erfüllen würden.

Die Analyse der EPA akzeptierte sowohl aus Maisstärke hergestelltes Ethanol als auch Biobutanol aus Maisstärke als "erneuerbare Kraftstoffe". Aus Zuckerrohr hergestelltes Ethanol wurde zu einem "fortgeschrittenen Kraftstoff". Sowohl Diesel aus Algenölen als auch Biodiesel aus Sojaöl und Diesel aus Altölen, Fetten und Fetten fielen in die Kategorie „Diesel auf Biomassebasis“. Zellulose-Ethanol und Zellulose-Diesel erfüllten den "Zellulose-Biokraftstoff"-Standard.

Die Tabelle fasst die durch die EPA-Modellierung geschätzten mittleren THG-Emissionen und die Schwankungsbreite zusammen, wobei berücksichtigt wird, dass die Hauptunsicherheitsquelle in der Lebenszyklusanalyse die THG-Emissionen im Zusammenhang mit internationalen Landnutzungsänderungen sind.

US Environmental Protection Agency
Life cycle Jahr 2022 die Treibhausgasemissionen Reduktion Ergebnisse für RFS2 endgültige Regelung
(einschließlich direkte und indirekte Landnutzungsänderungseffekte und eine 30-jährige Amortisationsdauer bei einem 0% Diskontsatz)
Pfad
für erneuerbaren Kraftstoff (für US-Verbrauch)
Mittlere Reduzierung der
Treibhausgasemissionen (1)

Treibhausgasemissionsreduktion
95% Konfidenz -
Intervall (2)
Annahmen/Kommentare
Mais-Ethanol
21%
7–32 %
Neue oder erweiterte erdgasbefeuerte Trockenmühlenanlage, die 37 % nasse und 63 % trockene DGS produziert und Maisölfraktionierungstechnologie verwendet.
Mais- Biobutanol
31%
20–40%
Eine erdgasbefeuerte Trockenmühlenanlage, die 37 % nasses und 63 % trockenes DGS produziert und die Technologie zur Fraktionierung von Maisöl verwendet.
Zuckerrohr-Ethanol (3)
61%
52–71 %
Ethanol wird in Brasilien produziert und dehydriert, bevor es in die USA importiert wird, und die Rückstände werden nicht gesammelt. THG-Emissionen von Ozeantankern, die Ethanol von Brasilien in die USA transportieren, sind enthalten.
Zellulose-Ethanol aus Rutenhirse
110%
102–117 %
Biochemisch hergestelltes Ethanol.
Zellulose-Ethanol aus Maisstroh
129%
Keine ILUC
Biochemisch hergestelltes Ethanol. Ethanol, das aus landwirtschaftlichen Reststoffen hergestellt wird, verursacht keine internationalen Landnutzungsemissionen.
Biodiesel aus Sojabohnen
57%
22–85 %
Anlage mit Erdgas.
Altfett Biodiesel
86%
Keine ILUC
Altfett-Rohstoffe haben keine landwirtschaftlichen oder landwirtschaftlichen Emissionen.
Anmerkungen: (1) Prozent Reduzierung der Lifecycle - THG - Emissionen im Vergleich zur durchschnittlichen Lebenszyklus THG für Benzin oder Diesel verkauft oder als Transportkraftstoff verteilte im Jahr 2005.
(2) Vertrauensbereich entfallen Unsicherheit in der Art der Landnutzungsänderung Annahmen und die Größe der resultierenden Treibhausgasemissionen.
(3) Ein neues Brasilien-Modul wurde entwickelt, um die Auswirkungen der erhöhten Produktion von brasilianischem Zuckerrohr-Ethanol zur Verwendung auf dem US-Markt und die internationalen Auswirkungen der brasilianischen Zuckerrohr-Ethanol-Produktion zu modellieren. Das Brasilien-Modul berücksichtigt auch die inländische Konkurrenz zwischen Acker- und Weidelandnutzung und ermöglicht die Intensivierung der Viehhaltung (Rinder pro Flächeneinheit).
Reaktionen

UNICA begrüßte das Urteil insbesondere für die genauere Schätzung der Lebenszyklusemissionen und hoffte, dass die Einstufung der fortgeschrittenen Biokraftstoff-Kennzeichnung zur Abschaffung des Zolls beitragen würde.

Auch die US Renewable Fuels Association (RFA) begrüßte das Urteil, da Ethanolhersteller "eine stabile Bundespolitik benötigen, die ihnen die Marktgarantien bietet, die sie für die Kommerzialisierung neuer Technologien benötigen", und bekräftigt ihren Einwand der ILUC.

RFA beklagte auch, dass Ethanol auf Maisbasis nur eine Reduzierung um 21 % erzielte, und stellte fest, dass Maisethanol ohne ILUC eine Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 52 % erreicht. RFA wandte auch ein, dass brasilianisches Zuckerrohr-Ethanol "überproportional profitierte", da die Revisionen der EPA die anfänglich gleichen ILUC-Schätzungen für Mais um die Hälfte und für Zuckerrohr um 93% gesenkt haben.

Mehrere Gesetzgeber des Mittleren Westens kommentierten, dass sie sich weiterhin gegen die Erwägung der EPA über die „brenzlige Wissenschaft“ der indirekten Landnutzung aussprechen, die „heimische Brennstoffe bestraft“. Collin Peterson , Vorsitzender des Repräsentantenhauses für Landwirtschaft, sagte: „... zu glauben, dass wir die Auswirkungen der internationalen indirekten Landnutzung glaubwürdig messen können, ist völlig unrealistisch, und ich werde weiterhin auf Gesetze drängen, die verhindern, dass unzuverlässige Methoden und unfaire Standards die Biokraftstoffindustrie belasten. "

Die EPA-Administratorin Lisa P. Jackson kommentierte, dass die Agentur "in ihren endgültigen Regeln die Landnutzung nicht berücksichtigte, aber neue Informationen berücksichtigte, die zu einer günstigeren Berechnung für Ethanol führten". Sie zitierte neue wissenschaftliche Erkenntnisse und bessere Daten zu Ernteertrag und -produktivität, mehr Informationen zu Nebenprodukten, die aus fortschrittlichen Biokraftstoffen hergestellt werden könnten, und erweiterte Landnutzungsdaten für 160 Länder anstelle der in der vorgeschlagenen Regel berücksichtigten 40.

Europa

Bis 2010 hatten die Regulierungsbehörden der Europäischen Union und des Vereinigten Königreichs die Notwendigkeit erkannt, ILUC zu berücksichtigen, hatten jedoch nicht die am besten geeignete Methode festgelegt.

Britische Verpflichtung zu erneuerbaren Kraftstoffen

Das britische Renewable Transport Fuel Obligation (RTFO)-Programm verlangt von Kraftstofflieferanten, dass sie direkte Auswirkungen melden, und forderte die Renewable Fuels Agency (RFA) auf, potenzielle indirekte Auswirkungen, einschließlich ILUC- und Rohstoffpreisänderungen, zu melden. Der „Gallager Review“ des RFA vom Juli 2008 erwähnte mehrere Risiken in Bezug auf Biokraftstoffe und die erforderliche Rohstoffproduktion, um landwirtschaftliche Flächen zu vermeiden, die ansonsten für die Nahrungsmittelproduktion genutzt würden, obwohl „die Quantifizierung von THG-Emissionen aus indirekten Landnutzungsänderungen subjektive Annahmen erfordert und große Unsicherheit“. Einige Umweltgruppen argumentierten, dass die Emissionen von ILUC nicht berücksichtigt würden und mehr Emissionen verursachen könnten.

europäische Union

Am 17. Dezember 2008 hat das Europäische Parlament die Richtlinie über erneuerbare Energiequellen (KOM(2008)19) und Änderungen der Richtlinie über die Qualität von Kraftstoffen (Richtlinie 2009/30) verabschiedet, die Nachhaltigkeitskriterien für Biokraftstoffe und die Berücksichtigung von ILUC vorsehen. In der Richtlinie wurde ein Biokraftstoffziel von 10 % festgelegt. Eine separate Richtlinie zur Kraftstoffqualität legt den EU-Standard für kohlenstoffarme Kraftstoffe fest , der eine Reduzierung der THG-Intensität von EU-Kraftstoffen für den Verkehr bis 2020 um 6 % vorschreibt . Die Gesetzgebung forderte die Europäische Kommission auf, bis zum 31. Dezember 2010 eine Methode zur Berücksichtigung der THG-Emissionen von ILUC zu entwickeln , basierend auf den besten verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnissen.

In der Zwischenzeit hat das Europäische Parlament Flächen definiert, die für die Produktion von Biokraftstoffrohstoffen im Sinne der Richtlinien nicht in Frage kommen. Diese Kategorie umfasste Feuchtgebiete und kontinuierlich bewaldete Gebiete mit einer Baumkronenbedeckung von mehr als 30 Prozent oder einer Bedeckung zwischen 10 und 30 Prozent, wenn der vorhandene Kohlenstoffvorrat nachweislich niedrig genug war, um eine Umwandlung zu rechtfertigen.

Anschließend veröffentlichte die Kommission Aufgabenstellungen für drei ILUC-Modellierungsübungen: eine unter Verwendung eines allgemeinen Gleichgewichtsmodells; eine verwendet ein partielles Gleichgewichtsmodell und eine vergleicht andere globale Modellierungsübungen. Sie beriet auch zu einem begrenzten Spektrum hochrangiger Optionen für den Umgang mit ILUC, auf die 17 Länder und 59 Organisationen reagierten. Der Sonderberichterstatter der Vereinten Nationen für das Recht auf Nahrung und mehrere Umweltorganisationen beklagten, dass die Sicherheitsvorkehrungen von 2008 unzureichend seien. Die UNICA forderte die Regulierungsbehörden auf, eine empirische und "weltweit akzeptierte Methodik" zu entwickeln, um ILUC zu berücksichtigen, unter Beteiligung von Forschern und Wissenschaftlern aus Ländern, die Biokraftstoffe produzieren.

Im Jahr 2010 warfen einige NGOs der Europäischen Kommission mangelnde Transparenz vor, da sie zögerte, Dokumente über die Arbeit der ILUC freizugeben. Im März 2010 wurden die Ergebnisse der partiellen und allgemeinen Gleichgewichtsmodellierung mit dem Hinweis zur Verfügung gestellt, dass die EK die in den Materialien enthaltenen Ansichten nicht übernommen hatte. Diese zeigen, dass ein Anstieg des Biokraftstoffverbrauchs in der EU um 1,25% weltweit rund 5.000.000 Hektar (12.000.000 Acres) Land erfordern würde.

Die Szenarien variierten von 5,6 bis 8,6 % der Kraftstoffe für den Straßenverkehr. Die Studie ergab, dass ILUC-Effekte einen Teil der Emissionsvorteile kompensieren und dass die ILUC-Emissionen oberhalb des Schwellenwerts von 5,6% schnell zunehmen. Für das erwartete Szenario von 5,6% bis 2020 schätzt die Studie, dass die Biodieselproduktion hauptsächlich im Inland zunehmen würde, während die Bioethanolproduktion hauptsächlich in Brasilien erfolgen würde, unabhängig von EU-Zöllen. Die Analyse kam zu dem Schluss, dass die Beseitigung von Handelshemmnissen die Emissionen weiter reduzieren würde, da die EU mehr aus Brasilien importieren würde. In diesem Szenario werden die direkten Emissionseinsparungen durch Biokraftstoffe auf 18 Mio. t CO . geschätzt
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, zusätzliche Emissionen von ILUC bei 5,3 Mio. t CO
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(hauptsächlich in Brasilien), was zu einer globalen Nettobilanz von fast 13 Mt CO . führt
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Einsparungen in einem Zeitraum von 20 Jahren.
Die Studie ergab auch, dass die ILUC-Emissionen für Biodiesel aus Pflanzenöl viel höher waren und schätzte, dass im Jahr 2020 sogar auf dem Niveau von 5,6 % mehr als die Hälfte der Treibhausgasemissionen von Diesel ausfielen .

Im Rahmen der Ankündigung kündigte die Kommission an, bis Ende 2010 einen Bericht über ILUC zu veröffentlichen.

Zertifizierungssystem

Am 10. Juni 2010 gab die EG ihre Entscheidung bekannt, Zertifizierungssysteme für Biokraftstoffe, einschließlich Importen, im Rahmen der Erneuerbare-Energien-Richtlinie einzurichten. Die Kommission ermutigte die EU-Staaten, die Industrie und die Nichtregierungsorganisationen , freiwillige Zertifizierungssysteme einzurichten. Die EG-Zahlen für 2007 zeigten, dass 26 % des in der EU verwendeten Biodiesels und 31 % des Bioethanols importiert wurden, hauptsächlich aus Brasilien und den Vereinigten Staaten .

Reaktionen

UNICA begrüßte die Bemühungen der EU, „unabhängige Experten in ihre Bewertungen einzubeziehen“, forderte jedoch Verbesserungen, weil „... Zuckerrohr-Ethanol." UNICA hob hervor, dass der Bericht von einer Landausdehnung ausgeht, die "die agro-ökologische Zonierung für Zuckerrohr in Brasilien nicht berücksichtigt, die verhindert, dass sich Zuckerrohr in jede Art von einheimischer Vegetation ausdehnt".

Kritiker sagten, dass die Zahl von 10 % auf 5,6 % der Kraftstoffe für den Verkehr reduziert wurde, teilweise durch die Übertreibung des Beitrags von Elektrofahrzeugen (EV) im Jahr 2020, da die Studie davon ausging, dass EVs 20 % des Neuwagenabsatzes ausmachen würden, das Zwei- und Sechsfache des eigenen Autos der Automobilindustrie schätzen. Sie behaupteten auch, dass die Studie „den Beitrag von Bioethanol – dem umweltfreundlichsten aller Biokraftstoffe – auf etwa 45 Prozent übertreibt und folglich die schlimmsten Auswirkungen von Biodiesel herunterspielt.“

Umweltgruppen stellten fest, dass die Maßnahmen "zu schwach sind, um eine dramatische Zunahme der Entwaldung zu stoppen". Laut Greenpeace werden "indirekte Auswirkungen der Landnutzungsänderung der Biokraftstoffproduktion immer noch nicht richtig angegangen", was für sie das gefährlichste Problem von Biokraftstoffen war

Branchenvertreter begrüßten das Zertifizierungssystem und wiesen Bedenken hinsichtlich fehlender Landnutzungskriterien zurück. UNICA und andere Industriegruppen wollten, dass die Lücken in den Regeln geschlossen werden, um einen klaren Betriebsrahmen zu schaffen.

Die Verhandlungen zwischen dem Europäischen Parlament und dem Europäischen Ministerrat werden fortgesetzt. Ein Deal ist nicht vor 2014 vorgesehen

Siehe auch

Verweise

Externe Links