- Ograniczony wpływ na energię: Obecnie biopaliwa dostarczają tylko około 4% paliw transportowych, głównie jako etanol (z kukurydzy lub trzciny cukrowej) i biodiesel (z soi, oleju palmowego itp.) ipcc.ch. Biopaliwa pierwszej generacji w dużej mierze osiągnęły już swój szczyt.
- Mieszane korzyści klimatyczne: Zaawansowane analizy pokazują, że wiele biopaliw pierwszej generacji oferuje niewielkie lub żadne oszczędności CO₂ po uwzględnieniu efektów pośrednich. W zależności od surowca i zmian użytkowania gruntów, „biopaliwa mogą emitować nawet więcej gazów cieplarnianych niż niektóre paliwa kopalne w przeliczeniu na równoważną ilość energii” epa.gov. Produkcja etanolu kukurydzianego lub biodiesla z rzepaku na dużą skalę może generować długotrwały „dług węglowy”, jeśli wycina się lasy lub torfowiska catf.us. Dla kontrastu, brazylijski etanol z trzciny cukrowej – produkowany w nowoczesnych zakładach – może obniżyć emisję CO₂ w cyklu życia o około 70–80% w porównaniu z benzyną, co pokazuje, jak bardzo wyniki zależą od uprawy i technologii.
- Ryzyka dla gruntów i bioróżnorodności: Zaspokojenie zapotrzebowania na paliwa transportowe wymusza ogromne wykorzystanie gruntów. Dzisiejsze uprawy na biopaliwa zajmują około 2–3% światowych gruntów ornych i wody używanej do produkcji żywności nature.com. Wycinka lasów deszczowych lub sawann pod soję i palmy olejowe napędza wylesianie i utratę dzikiej przyrody. Eksperci ostrzegają, że sadzenie roślin energetycznych w rozległych monokulturach „jest szkodliwe dla ekosystemów” i poważnie zagraża innym usługom przyrodniczym files.ipbes.net. Badanie z 2019 roku wykazało, że przejście z ropy na biopaliwa pierwszej generacji „prawdopodobnie negatywnie wpłynie na światową bioróżnorodność, niezależnie od użytego surowca” pubmed.ncbi.nlm.nih.gov.
- Woda i zanieczyszczenia: Wiele upraw na biopaliwa (np. kukurydza, nawadniane rośliny oleiste) wymaga dużego nawadniania. Globalnie surowce do produkcji biopaliw zużyły około 216 miliardów m³ wody (≈3% zużycia wody w rolnictwie) w 2013 roku nature.com. Spływ z intensywnego nawożenia powoduje również zanieczyszczenie składnikami odżywczymi i martwe strefy w ciekach wodnych.
- Biopaliwa drugiej generacji i z odpadów: Biopaliwa celulozowe i oparte na odpadach (z traw, drewna, słomy, obornika, odpadów spożywczych itp.) mogą znacząco ograniczyć emisje jeśli zostaną wdrożone w sposób zrównoważony. Unikają upraw żywnościowych i często wykorzystują grunty marginalne. Jednak technologie te pozostają kosztowne i rzadkie – są na etapie pilotażowym lub realizowane w ograniczonym zakresie – z powodu wysokich kosztów inwestycyjnych i wyzwań związanych z przetwarzaniem ipcc.chipcc.ch. Wiele raportów podkreśla, że tylko odpady i pozostałości można bezpiecznie skalować: „większość produkcji biopaliw obecnie wykorzystuje konwencjonalne surowce… Rozszerzenie produkcji biopaliw na zaawansowane surowce jest kluczowe dla zapewnienia minimalnego wpływu na użytkowanie gruntów, ceny żywności i pasz oraz inne czynniki środowiskowe” iea.org.
- Rola w dekarbonizacji: Międzynarodowe agencje (IEA, IPCC, IPBES) stwierdzają, że biopaliwa same nie rozwiążą problemu zmian klimatu, ale mogą pomóc w sektorach trudnych do elektryfikacji. IEA zauważa, że biopaliwa odgrywają „szczególnie ważną rolę w dekarbonizacji transportu, zapewniając niskoemisyjne rozwiązanie dla sektorów trudnych do dekarbonizacji, takich jak transport ciężarowy, morski i lotniczy” iea.org. Według scenariuszy Net-Zero IEA, zużycie biopaliw musi się mniej więcej podwoić do 2030 roku (z preferencją dla surowców odpadowych), aby osiągnąć cele klimatyczne iea.org.
- Najnowsze kontrowersje: Debaty polityczne są bardzo intensywne. W Europie rozpoczęto zmiany prawne zakazujące biopaliw wysokiego ryzyka: na przykład WTO w 2024 roku podtrzymała decyzję UE o wycofaniu biodiesla z oleju palmowego, potwierdzając, że „konsumpcja oleju palmowego i soi jest czynnikiem napędzającym wylesianie i niepewność żywnościową i nie powinna być wspierana w Europie” transportenvironment.org. W USA korzyści klimatyczne etanolu kukurydzianego są kwestionowane (analitycy podają, że może on emitować tyle samo CO₂ co benzyna, gdy uwzględni się pośrednie skutki użytkowania gruntów reuters.com). Tymczasem ustawodawcy ponownie rozważają mandaty; zwolennicy twierdzą, że rezygnacja z mandatów na biopaliwa z surowców spożywczych mogłaby obniżyć światowe ceny żywności reuters.com.
Czym są biopaliwa – i skąd ten szum?
Biopaliwa to ciekłe paliwa wytwarzane ze źródeł roślinnych lub zwierzęcych zamiast ropy naftowej. Biopaliwa pierwszej generacji pochodzą z roślin spożywczych: etanol z kukurydzy lub trzciny cukrowej oraz biodiesel z olejów takich jak sojowy czy palmowy. W latach 2000. promowano je jako „neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla” alternatywy dla benzyny lub diesla. Ich podstawową zaletą jest to, że spalanie biopaliwa emituje CO₂, ale ten CO₂ został pierwotnie pobrany z atmosfery przez rosnącą roślinę – w przeciwieństwie do ropy naftowej, która uwalnia „stary” węgiel.Jednak ta „neutralność węglowa” jest często mitem. Jak ostrzega amerykańska EPA, poza oszczędnościami CO₂ z rury wydechowej, „produkcja i użycie biopaliw ma wady … i w zależności od surowca i procesu, biopaliwa mogą emitować nawet więcej gazów cieplarnianych niż niektóre paliwa kopalne w przeliczeniu na równoważną ilość energii.” epa.gov Zmiana użytkowania gruntów (uprawa roślin na paliwo zamiast lasów lub łąk) uwalnia zmagazynowany węgiel; stosowanie nawozów emituje podtlenek azotu; a etapy przetwarzania zużywają energię i wodę.
Co więcej, jak zauważają eksperci IPCC, biopaliwa pierwszej generacji budzą poważne obawy dotyczące zrównoważonego rozwoju. Najnowszy raport oceniający IPCC stwierdza, że „tradycyjna biomasa i biopaliwa pierwszej generacji są dziś szeroko stosowane”, ale ostrzega, że rozwój upraw dedykowanych bioenergii „rodzi szeroki zakres problemów związanych ze zrównoważonym rozwojem”, co podważa ich długoterminową opłacalność ipcc.ch. W praktyce wiele biopaliw opartych na uprawach tylko nieznacznie przewyższa lub nawet dorównuje intensywności emisji gazów cieplarnianych paliw kopalnych, gdy uwzględni się wszystkie efekty epa.gov, catf.us. Na przykład amerykański etanol kukurydziany – sztandarowy przykład biopaliw – według jednej analizy emituje więcej gazów cieplarnianych w całym cyklu życia niż konwencjonalna benzyna reuters.com.
Dla porównania, biopaliwa drugiej generacji (wytwarzane z biomasy niebędącej żywnością, takiej jak trawy, zrębki drzewne czy pozostałości rolnicze) oraz paliwa zaawansowane (np. z alg, odpadów przemysłowych lub paliwa z syntezy biologicznej) teoretycznie mają większy potencjał. Mogą one znacząco ograniczyć emisje, ponieważ nie konkurują z produkcją żywności ani nie zajmują gruntów rolnych. W modelach świata neutralnego klimatycznie scenariusze zakładają wzrost produkcji tych zaawansowanych biopaliw do połowy wieku. Jednak obecnie ‘zaawansowane’ biopaliwa pozostają marginalne: to pilotażowe i niszowe rozwiązania. IPCC ostrzega, że technologie te „nie są obecnie konkurencyjne kosztowo” i napotykają wiele barier ipcc.ch.
Emisje w całym cyklu życia: oszczędność węgla czy dług węglowy?
Wpływ netto biopaliw na emisję gazów cieplarnianych zależy od pełnego cyklu życia – od pola do rury wydechowej. Kluczowe czynniki to plony upraw, nakłady, energia przetwarzania i szczególnie zmiana użytkowania gruntów. Wycinanie lasów lub łąk pod uprawy na biopaliwa tworzy „dług węglowy” poprzez uwalnianie CO₂ podczas karczowania i naruszania gleby. W przełomowej analizie z 2008 roku Fargione i in. stwierdzili, że „biopaliwa, jeśli są produkowane na przekształconych gruntach, mogą… być znacznie większymi netto emitentami gazów cieplarnianych niż paliwa kopalne, które zastępują” catf.us. Innymi słowy, każda ilość CO₂ zaoszczędzona na stacji benzynowej może zostać przyćmiona przez emisje związane z przekształceniem gruntów.
Konsensus naukowy jest więc mieszany. W idealnych warunkach (wysokowydajne uprawy na istniejących gruntach rolnych, nowoczesne przetwarzanie) wiele biopaliw może ograniczyć emisje w porównaniu z benzyną. Na przykład, studium przypadku IEA-bioenergy podaje, że brazylijski etanol z trzciny cukrowej ma cykl życia emisji GHG na poziomie jedynie 20–25 gCO₂e/MJ – około 20–30% emisji CO₂ z benzyny – co oznacza oszczędność 70–80%. Wynika to z wydajnych brazylijskich cukrowni, które wykorzystują bagassę (odpady z trzciny cukrowej) jako źródło ciepła procesowego. Jednak bardziej typowe lub mniej wydajne scenariusze wykazują mniejsze korzyści. Przegląd z 2016 roku zauważył, że ślad węglowy etanolu kukurydzianego jest tylko nieznacznie niższy niż benzyny, gdy uwzględni się nawozy i przetwarzanie, podczas gdy biodiesel z olejów odpadowych może mieć bardzo niskie emisje, ale jest ograniczony dostępnością surowca.
Co istotne, wiele badań pokazuje, że efekty pośrednie często niwelują korzyści biopaliw z roślin spożywczych. Rozszerzanie upraw kukurydzy lub palm może wypierać inne rolnictwo do lasów, co nazywa się pośrednią zmianą użytkowania gruntów (ILUC). Jeśli do tego dojdzie, „dodatkowy” uwolniony węgiel często przewyższa wszelkie zyski z ograniczenia emisji z rur wydechowych przez dziesięciolecia. Analizy rzeczywiste wykazują, że nawet eksperci ONZ ds. bioróżnorodności ostrzegają, iż „sadzenie roślin na biomasę… w monokulturach na bardzo dużych obszarach jest szkodliwe dla ekosystemów, ogranicza inne usługi ekosystemowe i utrudnia zrównoważony rozwój” files.ipbes.net. Jedno z badań obejmujących wiele krajów wykazało, że zastąpienie ropy naftowej biopaliwami pierwszej generacji „prawdopodobnie negatywnie wpłynie na światową bioróżnorodność, niezależnie od użytego surowca” pubmed.ncbi.nlm.nih.gov.
W praktyce wyniki analiz cyklu życia różnią się w zależności od surowca i lokalizacji. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) oraz niezależni badacze zauważają, że etanol kukurydziany, biodiesel sojowy czy europejski biodiesel z rzepaku generują znaczne ilości N₂O i zużywają dużo energii. Natomiast biopaliwa na bazie odpadów (np. biodiesel z użytego oleju spożywczego lub etanol z odpadów) wykazują emisje netto bliskie zeru lub nawet niższe. Jednak te źródła są ograniczone. Algi i inne „paliwa trzeciej generacji” są promowane ze względu na wysokie plony, ale analizy sugerują, że obecne systemy produkcji alg mogą faktycznie zwiększać emisje w porównaniu z paliwami kopalnymi, ponieważ uprawa i przetwarzanie mikroalg jest bardzo energo- i wodochłonne news.climate.columbia.edu, researchgate.net.Ogólnie analitycy podkreślają, że biopaliwa nie są automatycznie ekologiczne. Jak stwierdza wprost amerykańska EPA: emisje biopaliw „zależą od surowca i procesu produkcji”, a w niektórych przypadkach przewyższają emisje paliw kopalnych epa.gov. Krótko mówiąc, rachunek węglowy musi obejmować wszystkie etapy – oraz często ukryte skutki dla ziemi i gleby.
Ziemia, woda i bioróżnorodność: ukryte koszty
Być może największe obawy środowiskowe związane z biopaliwami dotyczą ich zapotrzebowania na ziemię i wodę oraz wynikających z tego szkód dla dzikiej przyrody i ekosystemów. Uprawa roślin na cele paliwowe wymaga wycinki i intensywnej uprawy ziemi. Według jednej globalnej analizy, cała obecna uprawa biopaliw zajmuje około 41 milionów hektarów (~4% gruntów ornych) i zużywa około 216 miliardów metrów sześciennych wody rocznie nature.com. To około 3% wody wykorzystywanej do całej produkcji żywności. Dla porównania: tylko w 2013 roku biopaliwa zużyły tyle wody, że gdyby została ona wykorzystana do produkcji żywności, mogłaby pomóc wyżywić setki milionów ludzi nature.com.
Ponieważ najbardziej wydajne grunty orne są często już wykorzystywane pod uprawę żywności, ekspansja biopaliw zwykle wypycha rolnictwo na tereny marginalne, do lasów lub na torfowiska. Powoduje to wylesianie, erozję gleby i pożary. Biodiesel z oleju palmowego w Azji Południowo-Wschodniej oraz biodiesel sojowy w Ameryce Łacińskiej są powiązane z wycinką lasów tropikalnych i osuszaniem torfowisk, co powoduje ogromne emisje dwutlenku węgla i zagraża gatunkom takim jak orangutany i jaguary. Obrońcy środowiska i organizacje pozarządowe prowadziły kampanie na rzecz zakazów: UE podjęła decyzję o stopniowym wycofywaniu biodiesla z oleju palmowego i sojowego do lat 30. XXI wieku, a WTO podtrzymała tę decyzję w 2024 roku, zauważając, że „konsumpcja oleju palmowego i soi jest czynnikiem napędzającym wylesianie i brak bezpieczeństwa żywnościowego” transportenvironment.org.
Wpływ na bioróżnorodność jest uderzający. IPBES (panel ONZ ds. bioróżnorodności współorganizowany przez IPCC) wyraźnie ostrzegł, że wielkoskalowa monokulturowa bioenergia „jest szkodliwa dla ekosystemów” files.ipbes.net. Przegląd w PNAS (2019) wykazał, że utrata gatunków w wyniku produkcji kukurydzy, trzciny cukrowej, soi lub rzepaku jest zazwyczaj większa niż w przypadku wydobycia paliw kopalnych, ze względu na przekształcanie siedlisk pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. W jednym ze scenariuszy przekształcenie lasu w pole kukurydzy na etanol na jednym hektarze powoduje dekady „czasu spłaty” węglowej, a jednocześnie niszczy lokalną florę i faunę.
Niedobór wody to kolejny ukryty koszt. Uprawy takie jak kukurydza i nawadniana soja zużywają ogromne ilości wody w suchych regionach. Na przykład na Środkowym Zachodzie USA niektóre etanole z kukurydzy wymagają setek galonów wody na galon wyprodukowanego paliwa. Blog klimatyczny Uniwersytetu Columbia podaje, że w Nebrasce do 72% kukurydzy jest nawadniane, co oznacza, że wymogi dotyczące etanolu mogą prowadzić do wyczerpywania się warstw wodonośnych, takich jak Ogallala news.climate.columbia.edu. Szerzej patrząc, jedno międzynarodowe badanie szacuje, że rolnictwo na potrzeby biopaliw odpowiada obecnie za około 2–3% globalnego poboru wody do nawadniania. W regionach dotkniętych niedoborem wody może to nasilać susze i konkurować z uprawami żywnościowymi oraz ekosystemami. Wysokie zużycie nawozów na uprawy biopaliwowe zwiększa także spływ składników odżywczych, przyczyniając się do powstawania martwych stref w rzekach i wodach przybrzeżnych.
Rodzaje biopaliw: pierwsza, druga i zaawansowana generacja
Pierwsza generacja: etanol z roślin spożywczych i biodiesel z olejów roślinnych
Obejmują one etanol z kukurydzy (USA, Kanada), etanol z trzciny cukrowej (Brazylia), etanol z pszenicy (Europa) oraz biodiesel z roślin oleistych, takich jak soja (USA, Brazylia, Argentyna) czy olej palmowy (Indonezja, Malezja). Biopaliwa pierwszej generacji to jedyne, które są obecnie produkowane na skalę komercyjną. Miliony ton kukurydzy lub cukru są fermentowane na etanol, a oleje roślinne przetwarzane na biodiesel, aby spełnić wymogi i normy dotyczące domieszek. W krajach z obowiązkowymi domieszkami (np. 10–15%) zapewnia to pewne bezpieczeństwo paliwowe i dochody dla rolników.
Korzyści: Niektóre z tych paliw rzeczywiście ograniczają emisję CO₂ z rur wydechowych w porównaniu z czystą benzyną lub olejem napędowym. Na przykład etanol z trzciny cukrowej w Brazylii zazwyczaj redukuje emisję CO₂ w całym cyklu życia o ponad 60% (głównie dlatego, że cukrownie spalają odpady z trzciny na energię). Podobnie biodiesel z recyklingowanego oleju spożywczego może być niemal neutralny węglowo lub nawet lepszy. Teoretycznie umiarkowane ilości biopaliw z upraw mogą zastępować ropę i obniżać netto emisje z paliw kopalnych.
Wady: W praktyce biopaliwa pierwszej generacji wiążą się z poważnymi kompromisami. Wymagają dużych obszarów dobrej ziemi uprawnej, konkurując z produkcją żywności i przyrodą. IPCC i inni ostrzegają, że wykorzystywanie roślin spożywczych na paliwo wypiera lasy i łąki ipcc.chfiles.ipbes.net. Ekonomiści i naukowcy zauważają, że światowe mandaty dotyczące biopaliw już podniosły ceny podstawowych produktów, takich jak kukurydza i olej roślinny, przyczyniając się do wzrostu cen żywności (i niepokojów społecznych) reuters.com, wri.org. Eksperci podkreślają dylemat „żywność kontra paliwo”: jeśli zbyt dużo gruntów ornych przeznaczy się na paliwo, świat będzie musiał albo przekształcić więcej terenów dzikich (niszcząc pochłaniacze węgla i siedliska), albo ograniczyć produkcję żywności.
Cykl życia: Oszczędności emisji są zróżnicowane. Nowoczesne zakłady produkujące etanol kukurydziany z integracją energetyczną mogą ograniczyć emisję GHG o ~30-40% w porównaniu z benzyną (nie licząc ILUC), ale starsze zakłady osiągają znacznie mniej. Gdy emisje z pól kukurydzy w Illinois liczy się tylko jako bezpośredni węgiel z rury wydechowej, jedno z badań wykazało niewielką korzyść; ale po uwzględnieniu podtlenku azotu z nawozów i wszelkich zmian użytkowania gruntów, zysk maleje niemal do zera epa.gov. Biodiesel z rzepaku lub soi może ograniczyć CO₂ o ~50% w ujęciu „od pola do rury wydechowej”, ale tylko jeśli uprawa roślin oleistych wypiera minimalnie nowe tereny. Niestety, znaczna część amerykańskiej soi lub indonezyjskiej palmy rzeczywiście wkracza na tereny leśne.
Druga generacja: biopaliwa celulozowe i odpadowe
Biopaliwa drugiej generacji wykorzystują biomasę niebędącą żywnością. Obejmuje to etanol celulozowy z traw (miskant, switchgrass), roślin drzewiastych lub pozostałości leśnych, olej napędowy Fischer-Tropsch z wiórów drzewnych oraz biodiesel z tłuszczów zwierzęcych lub zużytego oleju spożywczego. Chodzi o wykorzystanie obfitych odpadów lub gruntów marginalnych, unikając bezpośredniej konkurencji z żywnością. Wiele krajów i firm zainwestowało w zakłady demonstracyjne.
Potencjalne korzyści: Teoretycznie te paliwa mogą być znacznie bardziej ekologiczne. Trawy celulozowe na zdegradowanych glebach mogą sekwestrować węgiel w korzeniach i wymagają mniej nakładów, ograniczając emisje netto o 80–90%. Biopaliwa z odpadów po prostu unikają emisji metanu i składowania, często zbliżając się do zera netto węglowego. Ponieważ te surowce są powszechne w strefach umiarkowanych (np. resztki kukurydzy, odpady drzewne), biopaliwa drugiej generacji mogłyby dostarczać znaczną ilość energii bez zajmowania nowych gruntów rolnych. IPCC zauważa, że „odpady i pozostałości… lub biomasa uprawiana na zdegradowanych, nadmiarowych i marginalnych gruntach mogą stanowić szansę na opłacalną i zrównoważoną bioenergię” ipcc.ch.
Rzeczywistość: Pomimo obietnic, paliwa celulozowe pozostają rzadkością. Przeszkody techniczne (przetwarzanie twardej biomasy), wysokie koszty i niskie ceny ropy zahamowały większość projektów. Na przykład kilka planowanych zakładów produkujących etanol ze słomy kukurydzianej w USA i Europie nie zostało uruchomionych na dużą skalę. Paliwo wytwarzane z odpadów miejskich to tylko kropla w morzu. Eksperci podkreślają, że zwiększenie skali produkcji drugiej generacji jest wyzwaniem i nadal jest znacznie mniejsze niż produkcja pierwszej generacji ipcc.ch. Nawet tutaj kluczowe jest ostrożne pozyskiwanie surowców: wycinanie lasów pod uprawę miskanta na dużą skalę mogłoby zniweczyć zyski węglowe.
Nowe zastosowania: Niemniej jednak biopaliwa drugiej generacji zyskują wsparcie polityczne, zwłaszcza w lotnictwie (biopaliwo do silników odrzutowych). Linie lotnicze i producenci samolotów twierdzą, że biopaliwo lotnicze z olejów odpadowych lub cukrów celulozowych to jedna z nielicznych opcji ograniczenia emisji z lotów. W latach 2021–23 fala lotów testowych i zapowiedzi budowy zakładów w USA, Europie i Brazylii sygnalizuje ostrożne odrodzenie zainteresowania, choć wolumeny pozostają niewielkie.
Zaawansowane/trzecia generacja: Algi, Power-to-Liquids i biosyntetyki
Zaawansowane biopaliwa obejmują paliwa z alg, metan z fermentatorów odpadów lub innowacyjne procesy, takie jak fermentacja CO₂ z użyciem genetycznie modyfikowanych mikroorganizmów. Algi wzbudziły duże zainteresowanie około 2010 roku jako „cudowna uprawa” – teoretycznie mogą dawać bardzo wysokie plony oleju z hektara. Jednak budowa stawów lub fotobioreaktorów dla alg okazała się niezwykle zasobochłonna. Algi wymagają ciągłego mieszania, składników odżywczych (często nawozów), dostarczania CO₂ i precyzyjnych warunków. Obecne analizy cyklu życia generalnie pokazują, że biodiesel z alg ma wyższą emisję gazów cieplarnianych na litr niż olej napędowy z ropy, właśnie z powodu tych nakładów news.climate.columbia.edu. (Jedna analiza wykazała, że nawet najnowocześniejsze systemy produkcji paliw z alg redukują emisje GHG tylko o 68–85%, często nie spełniając rygorystycznych amerykańskich kryteriów „50% redukcji” dla zaawansowanych biopaliw researchgate.net.) Startupy zajmujące się paliwami z alg w dużej mierze zatrzymały się lub przestawiły na produkcję chemikaliów specjalistycznych.
Inne nowatorskie ścieżki (bio-węglowodory z odnawialnego wodoru+CO₂ lub oleje hodowane komórkowo) są na etapie laboratoryjnym lub pilotażowym. Te mogłyby być bardzo czyste, jeśli byłyby zasilane energią odnawialną, ale żadna z nich nie jest jeszcze komercyjna. Wniosek jest taki, że prawdziwie zaawansowane biopaliwa wykraczające poza oleje roślinne są oddalone o lata i wiążą się z wysokimi kosztami.
Ślad wodny i zanieczyszczenia
Strategia ekologicznych biopaliw musi uwzględniać wodę. Uprawa biomasy na paliwo zwiększa zapotrzebowanie rolnictwa na wodę. Badania pokazują, że rośliny cukrowe i skrobiowe (kukurydza, pszenica) wykorzystywane do produkcji etanolu często wymagają nawadniania w suchych regionach, co dramatycznie zwiększa pobór wody. Na przykład, jedna z analiz w USA wykazała, że zużycie wody do produkcji etanolu kukurydzianego wahało się od około 10 do ponad 300 galonów na galon etanolu, w zależności od nawadniania news.climate.columbia.edu. Dla porównania, produkcja benzyny zużywa tylko kilka galonów wody na galon paliwa. Na świecie nawadnianie upraw na biopaliwa dorównuje już nawadnianiu głównych upraw spożywczych.Węzeł woda-ziemia-żywność jest kluczowy. Badanie opublikowane w Science Advances w 2016 roku obliczyło, że 1,9 miliona teradżuli etanolu i 0,8 miliona TJ biodiesla (poziom z 2013 roku) zużyło 216 miliardów m³ wody nature.com – to około 3% całkowitego zużycia wody w rolnictwie. Uprawa roślin na biopaliwa zamiast na żywność mogłaby wyżywić ponad miliard dodatkowych ludzi nature.com. W regionach o niedoborach wody (Kalifornia, Indie, Brazylia) rozwój nawadniania na potrzeby biopaliw grozi wyczerpaniem wód gruntowych.
Ponadto uprawa roślin na biopaliwa może pogarszać jakość wody. Pola kukurydzy i soi są intensywnie nawożone i opryskiwane pestycydami. Spływ z tych pól zasila zakwity glonów i „martwe strefy” w rzekach i oceanach. Na przykład, intensyfikacja upraw kukurydzy na etanol na Środkowym Zachodzie USA została powiązana z powstawaniem strefy beztlenowej w Zatoce Meksykańskiej przez spływ azotanów. EPA i naukowcy ostrzegają, że wszelkie korzyści środowiskowe z biopaliw są w dużej mierze niwelowane, jeśli powodują one dodatkowe zanieczyszczenie wód.
Rola w dekarbonizacji i perspektywy polityczne
Biorąc pod uwagę te złożoności, jakie miejsce zajmują biopaliwa w strategii klimatycznej? Agencje takie jak IEA i IPCC odpowiadają: selektywnie i jako część szerszego miksu. W przypadku pojazdów osobowych samochody elektryczne i wodór wydają się tańsze i czystsze. Jednak dla dalekobieżnych ciężarówek, statków i samolotów obecnie istnieje niewiele opcji zeroemisyjnych. W Raporcie Energetycznym IEA z 2022 roku podkreślono, że „biopaliwa odgrywają szczególnie ważną rolę w dekarbonizacji transportu, zapewniając niskoemisyjne rozwiązanie dla sektorów trudnych do dekarbonizacji” iea.org. W scenariuszu Net-Zero globalne zużycie biopaliw musi się mniej więcej podwoić do 2030 roku, przy czym nacisk zostanie położony na odpady i rośliny nieżywnościowe iea.org.
Jednak rzeczywista polityka jest bardziej ostrożna. Wiele krajów zaostrza przepisy dotyczące biopaliw pierwszej generacji. Dyrektywa UE w sprawie energii odnawialnej III (negocjowana w 2023 r.) de facto zakazuje nowych upraw na biopaliwa z roślin spożywczych i priorytetowo traktuje paliwa zaawansowane. Amerykańska ustawa o redukcji inflacji (2022) przewiduje nowe subsydia dla biopaliw spełniających wysokie progi redukcji emisji gazów cieplarnianych, faworyzując biogaz i paliwa nowej generacji. Kalifornijski standard niskowęglowych paliw karze etanol kukurydziany za pośrednie emisje. Te działania odzwierciedlają uznanie zarówno potencjału, jak i pułapek biopaliw.
Debata pozostaje gorąca. Organizacje ekologiczne (Greenpeace, WWF itd.) często argumentują, że wszelkie biopaliwa oparte na uprawach należy ograniczać ze względu na wylesianie i kwestie sprawiedliwości żywnościowej. Przytaczają analizy, takie jak warsztaty ONZ dotyczące bioróżnorodności, które stwierdziły, że intensywne plantacje roślin na cele bioenergetyczne „zazwyczaj powstają w wyniku konkurencji o przestrzeń… z towarzyszącymi stratami węgla i bioróżnorodności” files.ipbes.net. Przemysł i niektórzy eksperci polityczni kontrargumentują, że zrównoważone biopaliwa, odpowiednio ograniczone, są użytecznym rozwiązaniem pomostowym. Twierdzą, że poprzez zwiększenie wydajności i przejście na wykorzystanie pozostałości, biopaliwa mogą uzupełniać inne zielone paliwa bez szkody dla przyrody.
Ważenie bilansu
A więc: Czy biopaliwa są ekologiczne? Odpowiedź jest złożona. Nie ma jednej odpowiedzi, ponieważ „biopaliwo” obejmuje wiele technologii i praktyk. Dobrze zarządzane biopaliwa (np. zakłady etanolu z trzciny cukrowej z wykorzystaniem odpadów lub biodiesel z prawdziwych olejów odpadowych) rzeczywiście osiągają znaczące redukcje emisji gazów cieplarnianych i unikają dużego wpływu na grunty. Mogą one przynosić korzyści klimatyczne przy stosunkowo niskich kosztach ekologicznych.
Jednak biopaliwa pierwszej generacji z upraw wymagających dużych nakładów na terenach dawniej zalesionych często nie spełniają zielonych obietnic. Jak podsumowuje jeden z ekspertów, mogą one przynieść pewne korzyści klimatyczne, ale są one ograniczone przez dostępność gruntów, potrzeby żywnościowe i ekologię ipcc.ch. W praktyce wielu badaczy stwierdza, że biopaliwa z kukurydzy/rzepaku/soi w ramach dużych mandatów to mieszany obraz: powodują wzrost emisji, stres wodny i utratę bioróżnorodności znacznie większy, niż początkowo przewidywano. Na przykład analitycy World Resources Institute stwierdzają, że „po uwzględnieniu kosztów alternatywnych użytkowania gruntów staje się jasne, że uprawa roślin spożywczych i rolniczych na biopaliwa nie jest skutecznym narzędziem ograniczania zmian klimatu” wri.org.
Z drugiej strony, całkowite porzucenie biopaliw mogłoby stanowić problem dla sektorów najtrudniejszych do dekarbonizacji. IEA ostrzega, że bez żadnych biopaliw lub równoważnych płynów linie lotnicze i statki towarowe miałyby trudności z szybkim ograniczeniem emisji. Decydenci stoją więc przed dylematem: wspierać tylko te biopaliwa, które rzeczywiście przynoszą korzyści netto dla klimatu bez szkody dla żywności i przyrody, jednocześnie ograniczając te, które wyrządzają szkody.
Podsumowując, biopaliwa nie są jednoznacznym ekologicznym zwycięstwem. Ich zrównoważony charakter zależy od rodzaju paliwa, sposobu i miejsca jego uprawy oraz tego, co zastępuje. Jak wielokrotnie podkreślają publikacje naukowe i analizy polityczne, źle zarządzane programy biopaliw mogą wyrządzić środowisku więcej szkody niż pożytku pubmed.ncbi.nlm.nih.gov, files.ipbes.net. Z drugiej strony, starannie zaprojektowane systemy – wykorzystujące odpady biomasy, wydajne uprawy na odpowiednich gruntach lub łączące biopaliwa z wychwytywaniem dwutlenku węgla – mogą sprawić, że biopaliwa staną się skromną, ale pomocną częścią transformacji w kierunku niskoemisyjnej gospodarki.
Źródła: Autorytatywne oceny (IPCC, IEA, EPA, IPBES), recenzowane badania i analizy ekspertów ipcc.ch, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov, nature.com, iea.org, transportenvironment.org, reuters.com, files.ipbes.net, catf.us, wri.org. Dane i cytaty powyżej pochodzą z tych oraz innych najnowszych (2019–2024) raportów i artykułów naukowych.
