Paliwo etanolowe w Stanach Zjednoczonych

Kukurydza a produkcja etanolu w Stanach Zjednoczonych

Całkowita produkcja kukurydzy ( buszle ) (po lewej)

Kukurydza używana jako paliwo etanolowe (buszle) (po lewej)

Procent kukurydzy użytej do produkcji etanolu (po prawej)

Pompa paliwa Blender w 2012 roku sprzedająca standardową mieszankę etanolu E10 wraz z E15 , E30 i E85 w East Lansing w stanie Michigan

Produkcja paliwa etanolowego według stanu

Stany Zjednoczone stały się największym na świecie producentem paliwa etanolowego w 2005 r. Stany Zjednoczone wyprodukowały 15,8 miliarda amerykańskich galonów płynnego paliwa etanolowego w 2019 r. I 13,9 miliarda galonów amerykańskich (52,6 miliarda litrów) w 2011 r., co oznacza wzrost z 13,2 miliarda galonów płynu amerykańskiego (49,2 miliarda litrów) w 2010 roku i wzrost z 1,63 miliarda galonów w 2000 roku. Produkcja Brazylii i Stanów Zjednoczonych stanowiła 87,1% światowej produkcji w 2011 roku . -poziom mieszanek do 10 procent i coraz częściej jako paliwo E85 do pojazdów typu flex-fuel . Rząd USA dotuje produkcję etanolu.

Udział w rynku etanolu w dostawach benzyny w USA wzrósł pod względem wielkości z nieco ponad 1% w 2000 r. do ponad 3% w 2006 r. do 10% w 2011 r. Krajowe zdolności produkcyjne wzrosły piętnaście razy po 1990 r., z 900 milionów galonów amerykańskich do 1,63 miliarda amerykańskich gal w 2000 r. do 13,5 miliarda galonów amerykańskich w 2010 r. Stowarzyszenie Paliw Odnawialnych zgłosiło w 2011 r. 209 działających destylarni etanolu zlokalizowanych w 29 stanach.

Do 2011 roku większość samochodów poruszających się po drogach w USA mogła być napędzana mieszankami zawierającymi do 10% etanolu ( E10 ), a producenci zaczęli produkować pojazdy przeznaczone do znacznie wyższych zawartości procentowych. Jednak układy paliwowe samochodów osobowych, ciężarowych i motocykli sprzedawanych przed mandatem dotyczącym etanolu mogą ulec znacznym uszkodzeniom w wyniku stosowania 10% mieszanek etanolu. Samochody, ciężarówki i minivany napędzane elastycznym paliwem wykorzystują mieszanki benzyny i etanolu, od czystej benzyny do 85% etanolu ( E85 ). Na początku 2013 roku na amerykańskich drogach jeździło około 11 milionów pojazdów przystosowanych do E85. Regularne stosowanie E85 jest niskie ze względu na brak infrastruktury paliwowej, ale jest powszechne na Środkowym Zachodzie . W styczniu 2011 r. Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) zezwoliła na sprzedaż do 15% etanolu zmieszanego z benzyną ( E15 ) tylko w samochodach osobowych i lekkich pickupach z roku modelowego 2001 lub nowszego. Zrzeczenie się EPA zezwala, ale nie wymaga od stacji oferowania E15. Podobnie jak w przypadku ograniczeń związanych ze sprzedażą E85, komercjalizacja E15 jest ograniczona przez brak infrastruktury, ponieważ większość stacji paliw nie ma wystarczającej liczby pomp, aby oferować nową mieszankę E15, kilka istniejących pomp ma certyfikaty do dystrybucji E15, a żadne dedykowane zbiorniki nie są łatwo dostępne dostępne do przechowywania E15.

Historycznie większość etanolu w USA pochodziła z kukurydzy , a energia elektryczna potrzebna wielu destylarniom pochodziła głównie z węgla . Trwa debata na temat trwałości i wpływu etanolu na środowisko. Główne kwestie dotyczyły dużej powierzchni gruntów ornych potrzebnych do upraw i wpływu produkcji etanolu na podaż zboża , skutków pośredniej zmiany użytkowania gruntów (ILUC), a także kwestii dotyczących bilansu energetycznego i intensywności emisji dwutlenku węgla , biorąc pod uwagę cały cykl życia .

Historia

Typowa etykieta na dystrybutorze gazu ostrzegająca kierowców o zawartości etanolu do 10%, stosowanego jako dodatek natleniający zamiast MTBE . Miami na Florydzie .

W 1826 roku Samuel Morey eksperymentował z mieszaniną chemiczną wewnętrznego spalania , która wykorzystywała etanol (połączony z terpentyną i otaczającym powietrzem, a następnie odparowywał ) jako paliwo . W tamtym czasie jego odkrycie zostało przeoczone, głównie ze względu na sukces energii parowej . Paliwo etanolowe nie cieszyło się dużym zainteresowaniem aż do 1860 roku, kiedy to Nicholas Otto zaczął eksperymentować z silnikami spalinowymi . W 1859 r. Pensylwanii odkryto ropę naftową , która kilkadziesiąt lat później dostarczyła nowego rodzaju paliwa. Popularnym paliwem w USA przed ropą naftową była mieszanka alkoholu i terpentyny zwana „ kamfenem ”, znana również jako „płonący płyn”. ^{[ potrzebne źródło ]} Odkrycie gotowych zapasów ropy naftowej i niekorzystne opodatkowanie paliwa sprawiło, że nafta stała się bardziej popularnym paliwem. ^{[ potrzebne źródło ]}

W 1896 roku Henry Ford zaprojektował swój pierwszy samochód, czterokołowiec, napędzany czystym etanolem. W 1908 roku rewolucyjny Ford Model T był w stanie jeździć na benzynie , etanolu lub ich kombinacji. Ford nadal opowiadał się za paliwem etanolowym nawet podczas prohibicji , ale niższe ceny spowodowały, że dominowała benzyna.

Typowe ostrzeżenie producenta umieszczane na wlewie paliwa pojazdów amerykańskich dotyczące możliwości stosowania do E10 oraz ostrzeżenie przed stosowaniem mieszanek pomiędzy E20 a E85.

Benzyna zawierająca do 10% etanolu rozpoczęła trwający od dziesięcioleci wzrost w Stanach Zjednoczonych pod koniec lat siedemdziesiątych. Popyt na etanol produkowany z kukurydzy został pobudzony przez odkrycie, że eter metylowo-tert-butylowy (MTBE) zanieczyszcza wody gruntowe . Zastosowanie MTBE jako dodatku natleniającego było szeroko rozpowszechnione ze względu na mandaty zawarte w poprawkach do ustawy o czystym powietrzu z 1992 r., Aby zmniejszyć emisję tlenku węgla . Do 2006 r. MTBE w benzynie zostało zakazane w prawie 20 stanach. Dostawcy byli zaniepokojeni potencjalnym sporem sądowym i decyzją sądu z 2005 r. Odmawiającą ochrony prawnej MTBE. ^{[ potrzebne źródło ]} Upadek MTBE z łaski otworzył nowy rynek dla etanolu, jego podstawowego substytutu. Ceny kukurydzy w tym czasie wynosiły około 2 USD za buszel . ^{[ potrzebne źródło ]} Rolnicy zobaczyli nowy rynek i zwiększoną produkcję. To przesunięcie popytu miało miejsce w czasie, gdy ceny ropy rosły. ^{[ potrzebne źródło ]}

Gwałtowny wzrost zużycia etanolu w XXI wieku był napędzany przez ustawodawstwo federalne mające na celu zmniejszenie zużycia ropy naftowej i zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego . Ustawa o polityce energetycznej z 2005 r. Wymagała zużycia 7 500 000 000 galonów amerykańskich (2,8 × 10 ¹⁰ l) paliwa odnawialnego do 2012 r., A ustawa o niezależności energetycznej i bezpieczeństwie z 2007 r. Podniosła standard do 36 000 000 000 galonów amerykańskich (1,4 × 10 ¹¹ l) roczne zużycie paliw odnawialnych do 2022 r. Z tego wymogu 21 000 000 000 galonów amerykańskich (7,9 × 10 ¹⁰ l) musiało stanowić biopaliwa zaawansowane , definiowane jako paliwa odnawialne, które zmniejszają emisje gazów cieplarnianych o co najmniej 50%.

Najnowsze trendy

Produkcja i import etanolu paliwowego w USA (2000–2011) (miliony galonów cieczy w USA)
Rok	Produkcja	Import	Popyt
2000	1630	nie dotyczy	nie dotyczy
2001	1770	nie dotyczy	nie dotyczy
2002	2130	46	2085
2003	2800	61	2900
2004	3400	161	3530
2005	3904	135	4049
2006	4855	653	5377
2007	6500	450	6847
2008	9000	556	9637
2009	10600	193	10940
2010	13298	10	13184
2011	13 929	160	nie dotyczy ⁽¹⁾
2012	13218
2013	13293
2014	14313
2015	14807
2016	15413
2017	15 936
2018	16091
2019	15776
Uwaga: dane dotyczące popytu obejmują zmianę zapasów i niewielki eksport w 2005 r. (1) Eksport w 2011 r. osiągnął rekordowy poziom 1100 miliardów galonów.
Wykres miesięcznej produkcji i importu netto etanolu paliwowego w USA w latach 1993–2012. Dane z OOŚ

Największym światowym producentem etanolu w 2010 roku były Stany Zjednoczone z 13,2 miliardami galonów amerykańskich (49,95 miliardów litrów) reprezentującymi 57,5% światowej produkcji, a następnie Brazylia z 6,92 miliardami galonów amerykańskich (26,19 miliardów litrów), a razem oba kraje odpowiadały za 88 % światowej produkcji 22,95 miliardów galonów amerykańskich (86,85 miliardów litrów). Do grudnia 2010 roku amerykański przemysł produkcji etanolu składał się z 204 zakładów działających w 29 stanach oraz 9 zakładów w budowie lub rozbudowie, co zwiększyło moce produkcyjne o 560 milionów galonów i zwiększyło łączną moc zainstalowaną w USA do 14,6 miliarda galonów amerykańskich (55,25 miliarda litrów). Pod koniec 2010 roku ponad 90 procent całej benzyny sprzedawanej w USA było mieszane z etanolem.

Produkcja

Większość etanolu spożywanego w USA jest w postaci niskich mieszanek z benzyną do 10%. Pokazano pompę paliwową w Maryland sprzedającą obowiązkowy E10 .

Począwszy od końca 2008 i początku 2009 roku, branża znalazła się w trudnej sytuacji finansowej z powodu tegorocznego kryzysu gospodarczego. Kierowcy jeździli mniej, a ceny benzyny gwałtownie spadły, a finansowanie bankowe się skurczyło. W rezultacie niektóre zakłady działały poniżej mocy produkcyjnych, kilka firm zamknęło zakłady, inne zwolniły pracowników, niektóre firmy zbankrutowały , projekty zakładów zostały zawieszone, a ceny rynkowe spadły. Administracja Informacji Energetycznej wyraziła obawy, że branża nie spełni ustawowych celów.

Od 2011 r. większość amerykańskiej floty samochodowej mogła być napędzana mieszankami zawierającymi do 10% etanolu, a producenci pojazdów silnikowych produkowali pojazdy przeznaczone do zasilania bardziej skoncentrowanymi mieszankami. Od 2015 r. siedem stanów – Missouri , Minnesota , Luizjana , Montana , Oregon , Pensylwania i Waszyngton – wymagało mieszania etanolu z benzyną w paliwach silnikowych. Te stany, zwłaszcza Minnesota, miały większe zużycie etanolu i według źródła z Washington University, stany te zgromadziły w rezultacie znaczne korzyści środowiskowe i ekonomiczne. Floryda wymagała mieszanek etanolu od końca 2010 roku, ale od tego czasu je uchyliła. Wiele miast miało odrębne wymagania dotyczące etanolu ze względu na nieosiągnięcie federalnych standardów jakości powietrza. W 2007 roku Portland w stanie Oregon stało się pierwszym miastem w USA, które wymagało, aby cała benzyna sprzedawana w granicach miasta zawierała co najmniej 10% etanolu. Chicago zaproponowało pomysł wprowadzenia E15 w granicach miasta, podczas gdy niektóre lokalne stacje benzynowe już zaczęły to oferować.

Rozwijający się przemysł etanolu (i biodiesla ) zapewniał miejsca pracy przy budowie, eksploatacji i konserwacji instalacji, głównie w społecznościach wiejskich. Według RFA przemysł etanolowy stworzył w 2005 roku prawie 154 000 miejsc pracy w USA, zwiększając dochody gospodarstw domowych o 5,7 miliarda dolarów. Przyczynił się również do około 3,5 miliarda dolarów wpływów z podatków federalnych, stanowych i lokalnych.

Zwrot z inwestycji (ROI) w modernizację stacji paliw w celu sprzedaży E15 jest szybki, biorąc pod uwagę dzisiejsze rynki. Biorąc pod uwagę zniżkę etanolu na benzynę i aktualną wartość RIN, sprzedawcy detaliczni oferujący mieszanki etanolu średniej klasy, takie jak E15, mogą szybko odzyskać swoje inwestycje w infrastrukturę. Federalne, stanowe i lokalne zachęty i programy dotacji są dostępne w większości obszarów i dodatkowo pomogłyby obniżyć koszty sprzętu i instalacji. E15 to paliwo o wyższej liczbie oktanowej, jest obecnie dostępne w 29 stanach na detalicznych stacjach paliw. E15 został zatwierdzony do użytku w samochodach z roku modelowego 2001 i nowszych, lekkich ciężarówkach, samochodach osobowych o średniej ładowności (SUV) i wszystkich pojazdach typu flex-fuel (FFV) przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA) w 2012 ^{r . potrzebne ]}

pojazdy E85

Typowe oznakowanie stosowane w USA do identyfikacji pojazdów na paliwo elastyczne E85. Lewy górny róg: mała naklejka z tyłu klapki wlewu paliwa. U dołu po lewej: jasnożółty korek wlewu paliwa używany w nowszych modelach. Znaczek E85 Flexfuel używany w nowszych modelach Chryslera (na górze po prawej), Forda (na środku po prawej) i GM (na dole po prawej).

Dystrybutor paliwa E85 na zwykłej stacji benzynowej w Waszyngtonie

Ford , Chrysler i GM należą do wielu firm motoryzacyjnych, które sprzedają pojazdy napędzane paliwami elastycznymi, które mogą być napędzane mieszankami od czystej benzyny do 85% etanolu ( E85 ) . Od 2008 r . opcja flex-fuel, w tym sedany , furgonetki , SUV-y i pickupy . Na początku 2013 r. Jeździło około 11 milionów samochodów i lekkich ciężarówek zasilanych paliwem E85, chociaż rzeczywiste zużycie paliwa E85 było ograniczone, ponieważ infrastruktura do tankowania etanolem była ograniczona.

Od 2005 r. 68% amerykańskich właścicieli samochodów typu flex-fuel nie było świadomych, że posiada flex E85. Pojazdy elastyczne i nieelastyczne wyglądały tak samo. Nie było różnicy w cenie. Amerykańscy producenci samochodów nie oznaczali tych pojazdów. Dla kontrastu, wszyscy brazylijscy producenci samochodów wyraźnie oznaczali FFV tekstem, który był odmianą słowa Flex. Począwszy od 2007 roku wiele nowych modeli FFV w USA miało żółty korek wlewu paliwa, aby przypomnieć kierowcom o możliwościach E85. Od 2008 roku GM oznaczał swoje pojazdy napisem „Flexfuel / E85 Etanol”. Niemniej jednak Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) oszacował, że w 2009 r. tylko 504 297 pojazdów typu flex-fuel było regularnie zasilanych E85 i były to głównie pojazdy flotowe. W rezultacie na E85 zużyto tylko 712 milionów galonów, co stanowi zaledwie 1% zużycia etanolu w tym roku.

W ciągu dekady następującej po 2000 roku pojazdy E85 stawały się coraz bardziej powszechne na Środkowym Zachodzie , gdzie kukurydza była główną uprawą . ^{[ potrzebne źródło ]}

Infrastruktura paliwowa była głównym ograniczeniem utrudniającym sprzedaż E85. W marcu 2013 r. W Stanach Zjednoczonych było 3028 stacji paliw sprzedających E85. Większość stacji znajdowała się w Corn Belt . W 2008 r. Wiodącym stanem była Minnesota z 353 stacjami, następnie Illinois z 181 i Wisconsin ze 114. Około 200 kolejnych stacji, które wydawały etanol, było ograniczonych do pojazdów miejskich, stanowych i federalnych.

Mieszanka E15

E15 musi być umieszczona na wszystkich dystrybutorach paliwa sprzedających tę mieszankę w USA

Toyota Camry Hybrid 2012 przedstawiający ostrzeżenie dotyczące maksymalnej dozwolonej przez producenta mieszanki etanolu, do benzyny E10. Etykieta ostrzegawcza informuje, że w tym pojeździe nie wolno stosować mieszanek etanolu od E15 do E85.

W marcu 2009 roku Growth Energy, grupa lobbująca na rzecz przemysłu etanolowego, formalnie zwróciła się do Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) o zezwolenie na zwiększenie zawartości etanolu w benzynie z 10% do 15%. W październiku 2010 r. EPA zezwoliła na sprzedaż do 15% mieszanek do samochodów osobowych i ciężarowych z rokiem modelowym 2007 lub nowszym, co stanowi około 15% pojazdów na drogach. W styczniu 2011 r. Zwolnienie zostało rozszerzone, aby zezwolić na używanie E15 na samochody osobowe z lat modelowych 2001-2006. EPA postanowiła również nie udzielać żadnych zwolnień dotyczących stosowania E15 w jakichkolwiek motocyklach, pojazdach ciężarowych lub silnikach nieporuszających się po drogach, ponieważ obecne dane z testów nie potwierdzają takiego zwolnienia. Według Stowarzyszenia Paliw Odnawialnych zwolnienia E15 obejmują obecnie 62% pojazdów poruszających się po drogach w kraju. W grudniu 2010 r. kilka grup, w tym Alliance of Automobile Manufacturers , American Petroleum Institute , Association of International Automobile Manufacturers , National Marine Manufacturers Association, Outdoor Power Equipment Institute i the Grocery Manufacturers Association , złożyło pozew przeciwko EPA. W sierpniu 2012 r. Federalny sąd apelacyjny odrzucił pozew przeciwko orzeczeniu EPA, że grupy nie mają legitymacji prawnej do zakwestionowania decyzji EPA o wydaniu zwolnienia dla E15. W czerwcu 2013 r. Sąd Najwyższy Stanów Zjednoczonych odmówił rozpatrzenia apelacji grup branżowych sprzeciwiających się orzeczeniu EPA w sprawie E15 i pozostawił w mocy orzeczenie federalnego sądu apelacyjnego z 2012 r.

Według ankiety przeprowadzonej przez American Automobile Association (AAA) w 2012 roku, tylko około 12 milionów z ponad 240 milionów lekkich pojazdów użytkowych na drogach USA w 2012 roku zostało zatwierdzonych przez producentów i jest w pełni zgodnych z benzyną E15. Według Stowarzyszenia, BMW , Chrysler , Nissan , Toyota i Volkswagen ostrzegli, że ich gwarancje nie obejmują uszkodzeń związanych z E15. Pomimo kontrowersji, aby dostosować się do przepisów EPA, z roczników 2012 i 2013 produkowane przez General Motors mogą korzystać z paliwa zawierającego do 15 procent etanolu, jak wskazano w instrukcjach obsługi pojazdu. Jednak producent samochodów ostrzegł, że w przypadku pojazdów z roku modelowego 2011 lub wcześniejszych „zdecydowanie zaleca klientom GM, aby zapoznali się z instrukcjami właścicieli, aby znaleźć właściwe oznaczenie paliwa dla swoich pojazdów”. Ford Motor Company produkuje również wszystkie swoje pojazdy z rocznika 2013 zgodne z normą E15, w tym hybrydowe pojazdy elektryczne i pojazdy z silnikami Ecoboost . Również Porsche produkowane od 2001 roku są dopuszczone przez producenta do stosowania E15. Volkswagen ogłosił, że w roku modelowym 2014 cała jego oferta będzie przystosowana do E15. Fiat Chrysler Automobiles ogłosił w sierpniu 2015 r., że wszystkie pojazdy Chrysler / Fiat , Jeep , Dodge i Ram z roku modelowego 2016 będą kompatybilne z normą E15.

Pomimo rezygnacji ze strony EPA, istnieje praktyczna przeszkoda w komercjalizacji wyższej mieszanki ze względu na brak infrastruktury, podobna do ograniczeń związanych ze sprzedażą E85, ponieważ większość stacji paliw nie ma wystarczającej liczby pomp, aby oferować nową mieszankę, kilka istniejących pompy są certyfikowane do dozowania E15 i nie ma łatwo dostępnych dedykowanych zbiorników do przechowywania E15. W lipcu 2012 roku stacja paliw w Lawrence w stanie Kansas jako pierwsza w USA sprzedała mieszankę E15. Paliwo jest sprzedawane za pośrednictwem pompy mieszającej, która pozwala klientom wybierać między E10, E15, E30 lub E85, przy czym te ostatnie mieszanki są sprzedawane tylko do pojazdów z elastycznym paliwem . Po tej stacji pojawiła się stacja paliw Marathon w East Lansing w stanie Michigan . ^{[ potrzebne źródło ]} Według stanu na czerwiec 2013 r. na 180 000 działających w całych Stanach Zjednoczonych około 24 stacji paliw sprzedaje paliwo E15

Od listopada 2012 r. Sprzedaż E15 nie jest dozwolona w Kalifornii, a według California Air Resources Board (CARB) mieszanka nadal oczekuje na zatwierdzenie, aw publicznym oświadczeniu agencja stwierdziła, że „ukończenie zajmie kilka lat testowanie pojazdów i opracowywanie zasad niezbędnych do wprowadzenia nowego paliwa transportowego na rynek Kalifornii”.

Ustawodawstwo i przepisy

Prezydent USA Donald Trump podpisuje rozporządzenie wykonawcze z 2019 r. Zezwalające na całoroczną sprzedaż paliwa zawierającego 15% etanolu

Ustawa o niezależności energetycznej i bezpieczeństwie z 2007 r . nakazała DOE ocenę wykonalności stosowania pośrednich mieszanek etanolu w istniejącej flocie pojazdów. Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) oceniło potencjalny wpływ na starsze pojazdy i inne silniki. We wstępnym raporcie opublikowanym w październiku 2008 r. NREL opisał wpływ E10, E15 i E20 na emisje z rury wydechowej i par, trwałość katalizatora i silnika, właściwości jezdne pojazdu, działanie silnika oraz materiały pojazdu i silnika. Ten wstępny raport wykazał, że żaden z pojazdów nie wyświetlał kontrolki awarii; nie zaobserwowano objawów zatkania filtra paliwa; nie zaobserwowano problemów z zimnym startem w temperaturze 24 °C (75 °F ) i 10°C (50°F) w warunkach laboratoryjnych; a wszystkie pojazdy testowe wykazały spadek zużycia paliwa proporcjonalny do niższej gęstości energetycznej etanolu. Na przykład E20 obniżyło średnie zużycie paliwa o 7,7% w porównaniu z pojazdami testowymi napędzanymi wyłącznie gazem (E0).

Administracja Obamy postawiła sobie za cel zainstalowanie 10 000 pomp blendera w całym kraju do 2015 r. Pompy te mogą dozować wiele mieszanek, w tym E85, E50, E30 i E20, które mogą być używane w pojazdach E85. Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) wydał w maju 2011 r. rozporządzenie o włączeniu elastycznych pomp paliwowych do programu Rural Energy for America Program (REAP). Orzeczenie to zapewniło pomoc finansową, poprzez dotacje i gwarancje kredytowe, właścicielom stacji paliw w celu zainstalowania pomp E85 i blendera.

W maju 2011 r. Kongres przedstawił ustawę Open Fuel Standard Act (OFS) przy poparciu ponadpartyjnym. Ustawa wymagała, aby 50% samochodów wyprodukowanych w 2014 r., 80% w 2016 r. i 95% w 2017 r . wodór , biodiesel , elektryczne i ogniwa paliwowe . Biorąc pod uwagę szybkie przyjęcie pojazdów zasilanych elastycznym paliwem w Brazylii oraz fakt, że koszt produkcji pojazdów zasilanych elastycznym paliwem wynosił około 100 USD za samochód, głównym celem projektu ustawy było promowanie masowego przyjmowania pojazdów zasilanych elastycznym paliwem, które mogą być zasilane etanolem lub paliwo metanolowe .

W listopadzie 2013 r. Agencja Ochrony Środowiska udostępniła do publicznego komentowania swoją propozycję zmniejszenia ilości etanolu wymaganego w dostawach benzyny w USA zgodnie z ustawą Energy Independence and Security Act z 2007 r . Agencja powołała się na problemy ze zwiększeniem mieszanki etanolu powyżej 10%. To ograniczenie, znane jako „ściana mieszanki”, odnosi się do praktycznej trudności we wprowadzaniu coraz większych ilości etanolu do dostaw paliwa transportowego w ilościach przekraczających te osiągane przy sprzedaży prawie całej benzyny jako E10.

Ograniczenia umowne

Umowy dystrybucji benzyny w Stanach Zjednoczonych zazwyczaj zawierają postanowienia, które sprawiają, że oferowanie E15 i E85 jest trudne, kosztowne, a nawet niemożliwe. Takie przepisy obejmują wymagania, aby żaden E85 nie był sprzedawany pod baldachimem stacji benzynowej, wymagania dotyczące etykietowania, minimalne wielkości sprzedaży i przepisy dotyczące wyłączności. Kary za naruszenie są dotkliwe i często pozwalają na natychmiastowe rozwiązanie umowy, odcinając dostawy do detalistów. Często wymagana jest spłata tantiem franczyzowych i innych zachęt.

Bezpieczeństwo energetyczne

Fabryka paliw etanolowych w West Burlington w stanie Iowa .

Jednym z powodów produkcji etanolu w USA jest zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego , dzięki przeniesieniu dostaw z importu ropy do źródeł krajowych. Produkcja etanolu wymaga znacznych ilości energii, a obecna produkcja w USA pochodzi w większości z krajowego węgla, gazu ziemnego i innych źródeł innych niż ropa naftowa. Ponieważ w 2006 r. 66% zużycia ropy w USA pochodziło z importu, w porównaniu z nadwyżką netto węgla i zaledwie 16% gazu ziemnego (dane z 2006 r.), zastąpienie paliw ropopochodnych etanolem spowodowało przesunięcie netto z zagranicy do krajowych Stanów Zjednoczonych źródła energii. ^{[ potrzebne źródło ]}

Wpływ na ceny benzyny

Wpływ używania etanolu na ceny benzyny jest źródłem sprzecznych opinii z badań ekonomicznych, dodatkowo komplikowanych przez nierynkowe siły ulg podatkowych, spełnione i niespełnione kwoty rządowe oraz dramatyczny niedawny wzrost krajowej produkcji ropy. Według Massachusetts Institute of Technology z 2012 r. etanol i ogólnie biopaliwo nie mają istotnego wpływu na cenę benzyny, podczas gdy gwałtowny wzrost cen kredytów na odnawialne numery identyfikacyjne, które nakazał rząd , spowodował wzrost ceny benzyny. Kontrastuje to z badaniem Center for Agricultural and Rural Development z maja 2012 r., Które wykazało spadek ceny benzyny za galon o 0,29 do 1,09 USD w wyniku zużycia etanolu.

Stany Zjednoczone zużyły 138,2 × 10 ^ ⁹ galonów amerykańskich (523 × 10 ^ ⁶ m ³ ) benzyny zmieszanej z około 9,6 × 10 ^ ⁹ galonów amerykańskich (36 × 10 ^ ⁶ m ³ ) etanolu, co odpowiada udziałowi w rynku prawie 7% wolumenu podaży. Biorąc pod uwagę niższą wartość energetyczną , etanol wyparł około 6,4 × 10 ^ ⁹ galonów amerykańskich (24 × 10 ^ ⁶ m ³ ) benzyny, co stanowi 4,6 procent równoważnych jednostek energii .

EPA ogłosiła w listopadzie 2013 r. Zmniejszenie wymaganej produkcji etanolu w USA w 2014 r. Ze względu na „warunki rynkowe”.

Taryfy i ulgi podatkowe

taryfą importową w wysokości 54 centów za galon , mającą głównie na celu ograniczenie importu brazylijskiego etanolu z trzciny cukrowej . Począwszy od 2004 r. osoby zajmujące się mieszaniem paliwa transportowego otrzymywały ulgę podatkową za każdy galon etanolu, który mieszają z benzyną. Historycznie rzecz biorąc, taryfa miała na celu zrekompensowanie federalnej ulgi podatkowej, która miała zastosowanie do etanolu niezależnie od kraju pochodzenia. Kilka krajów basenu karaibskiego importowało i ponownie przetwarzało brazylijski etanol, zwykle przekształcając uwodniony etanol w etanol bezwodny , w celu ponownego wywozu do Stanów Zjednoczonych. Uniknęli cła w wysokości 2,5% i cła dzięki Inicjatywie Basenu Karaibskiego (CBI) i umowom o wolnym handlu . Proces ten był ograniczony do 7% zużycia etanolu w USA.

Od 2011 r. Blenderzy otrzymywali ulgę podatkową w wysokości 0,45 USD za galon, niezależnie od surowca; drobni producenci otrzymali dodatkowe 0,10 USD za pierwsze 15 milionów galonów amerykańskich; a producenci etanolu celulozowego otrzymali kredyty do 1,01 USD . Ulgi podatkowe na promocję produkcji i konsumpcji biopaliw sięgają lat 70. XX wieku. W 2011 r. kredyty opierały się na ustawie o polityce energetycznej z 2005 r ., ustawie o żywności, ochronie i energii z 2008 r . oraz ustawie o poprawie i rozbudowie energii z 2008 r .

Badanie przeprowadzone w 2010 roku przez Kongresowe Biuro Budżetowe (CBO) wykazało, że w roku podatkowym 2009 ulgi podatkowe na biopaliwa zmniejszyły dochody federalne o około 6 miliardów USD, z czego kukurydza i etanol celulozowy stanowiły odpowiednio 5,16 miliarda USD i 50 milionów USD . ^{[ potrzebne źródło ]}

W 2010 roku CBO oszacowało, że koszty podatników związane z ograniczeniem zużycia benzyny o jeden galon wyniosły 1,78 USD w przypadku etanolu kukurydzianego i 3,00 USD w przypadku etanolu celulozowego. W podobny sposób, bez uwzględnienia potencjalnych pośrednich skutków użytkowania gruntów, koszty dla podatników związane z redukcją emisji gazów cieplarnianych poprzez ulgi podatkowe wyniosły około 750 USD za tonę metryczną ekwiwalentu CO 2 dla etanolu _i około 275 USD za tonę metryczną etanolu celulozowego.

W dniu 16 czerwca 2011 r. Kongres Stanów Zjednoczonych zatwierdził poprawkę do ustawy o rozwoju gospodarczym w celu zniesienia zarówno ulgi podatkowej, jak i taryfy, ale ustawa ta nie została posunięta do przodu. Niemniej jednak Kongres Stanów Zjednoczonych nie przedłużył taryfy i ulgi podatkowej, pozwalając na wygaśnięcie obu 31 grudnia 2011 r. Od 1980 r. przemysłowi etanolu przyznano dotacje w wysokości około 45 miliardów USD .

Surowce

kukurydza

Kukurydza jest głównym surowcem używanym do produkcji paliwa etanolowego w Stanach Zjednoczonych. Większość kontrowersji wokół produkcji i stosowania etanolu w USA dotyczy bilansu energetycznego etanolu z kukurydzy oraz jego skutków społecznych i środowiskowych . ^{[ potrzebne źródło ]}

Celuloza

Źródła celulozowe mają potencjał do wytworzenia odnawialnej, czystszej i neutralnej pod względem emisji dwutlenku węgla alternatywy dla benzyny. ^{[ potrzebne źródło ]} W orędziu o stanie państwa z 31 stycznia 2006 r. prezydent George W. Bush stwierdził: „Będziemy również finansować dodatkowe badania nad najnowocześniejszymi metodami produkcji etanolu nie tylko z kukurydzy, ale także z wiórów drzewnych i łodygi lub proso rózgowe . Naszym celem jest uczynienie tego nowego rodzaju etanolu praktycznym i konkurencyjnym w ciągu sześciu lat”. ^{[ potrzebne źródło ]}

W dniu 7 lipca 2006 r. DOE ogłosił nowy program badań nad etanolem celulozowym. W 200-stronicowej naukowej mapie drogowej wymieniono ostatnie postępy w biotechnologii , które mogą pomóc w wykorzystaniu źródeł celulozy. W raporcie nakreślono szczegółowy plan badań nad dodatkowymi technologiami poprawiającymi efektywność produkcji. W planie działania uznano potrzebę znacznych federalnych gwarancji kredytowych dla biorafinerii . ^{[ potrzebne źródło ]}

W budżecie federalnym na rok 2007 przeznaczono 150 milionów dolarów na badania – ponad dwukrotnie więcej niż w budżecie na rok 2006. DOE zainwestował w enzymatyczną , termochemiczną , hydrolizę kwasową , hydrolizę hybrydową/enzymatyczną i inne podejścia badawcze ukierunkowane na bardziej wydajną i tańszą konwersję celulozy do etanolu. ^{[ potrzebne źródło ]}

Pierwsze materiały rozważane jako biopaliwo celulozowe obejmowały materię roślinną z odpadów rolniczych, odpadów ogrodowych, trocin i papieru. Profesorowie R. Malcolm Brown Jr. i David Nobles Jr. z University of Texas w Austin opracowali cyjanobakterie , które miały potencjał do produkcji celulozy, glukozy i sacharozy , z których dwie ostatnie łatwo przekształcały się w etanol. Daje to możliwość tworzenia etanolu bez substancji roślinnych. ^{[ potrzebne źródło ]}

Cukier

Import etanolu paliwowego do Stanów Zjednoczonych według krajów (2002–2007) (miliony galonów cieczy w USA)
Kraj	2007	2006	2005	2004	2003
Brazylia	188,8	433,7	31.2	90,3	0
Jamajka	75,2	66,8	36,3	36,6	39,3
Salwador	73,3	38,5	23,7	5.7	6.9
Trynidad i Tobago	42,7	24,8	10.0	0	0
Kostaryka	39,3	35,9	33,4	25.4	14.7

Wytwarzanie etanolu z cukru jest prostsze niż przekształcanie kukurydzy w etanol. Konwersja cukru wymaga jedynie fermentacji drożdży . Konwersja kukurydzy wymaga dodatkowego gotowania i zastosowania enzymów . Zapotrzebowanie na energię do konwersji cukru jest o połowę mniejsze niż w przypadku kukurydzy. ^{[ Potrzebne źródło ]} Trzcina cukrowa wytwarza więcej niż wystarczającą ilość energii, aby przeprowadzić konwersję z pozostałą energią. Raport Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych z 2006 r. Wykazał, że przy cenach rynkowych etanolu przetwarzanie trzciny cukrowej, buraków cukrowych i melasy na etanol byłoby opłacalne. Od 2008 roku naukowcy próbowali wyhodować nowe odmiany przystosowane do warunków glebowych i pogodowych w USA, a także wykorzystać etanolu celulozowego do konwersji trzciny cukrowej .

Produkcja trzciny cukrowej w USA występuje na Florydzie , Luizjanie , Hawajach iw Teksasie . Pierwsze trzy zakłady produkujące etanol z trzciny cukrowej zostały uruchomione w Luizjanie w połowie 2009 roku. Cukrownie w Lacassine , St. James i Bunkie zostały przystosowane do produkcji etanolu z trzciny cukrowej przy użyciu technologii kolumbijskiej , aby umożliwić opłacalną produkcję etanolu. Te trzy zakłady planowały produkować 100 × 10 ^ ⁶ galonów amerykańskich (380 × 10 ^ ³ m ³ ) etanolu rocznie w ciągu pięciu lat.

Do 2009 roku dwa inne projekty produkcji etanolu z trzciny cukrowej były opracowywane na Kauai na Hawajach i w Imperial Valley w Kalifornii. Przewidywano, że hawajska fabryka będzie miała wydajność od 12 do 15 milionów galonów amerykańskich (45 × 10 ^ ^{3 –} 57 × 10 ^ ³ m ³ ) rocznie i będzie zaopatrywać tylko rynki lokalne, ponieważ koszty transportu sprawiły, że kontynentalne Stany Zjednoczone konkurowały niepraktyczny. Ta fabryka została uruchomiona w 2010 roku. Oczekiwano, że fabryka w Kalifornii będzie produkować 60 × 10 ^ ⁶ galonów amerykańskich (230 × 10 ^ ³ m ³ ) rocznie w 2011 r.

Prezydenci George W. Bush i Luiz Inácio Lula da Silva podczas wizyty Busha w Brazylii, marzec 2007.

W marcu 2007 r. „dyplomacja etanolowa” była głównym tematem podróży prezydenta George'a W. Busha do Ameryki Łacińskiej, podczas której on i prezydent Brazylii Luiz Inacio Lula da Silva promowali produkcję i wykorzystanie etanolu z trzciny cukrowej w całym basenie Morza Karaibskiego . Oba kraje zgodziły się dzielić technologią i ustanowić międzynarodowe standardy biopaliw. Brazylijski transfer technologii trzciny cukrowej miał na celu umożliwienie różnym krajom Ameryki Środkowej , takim jak Honduras , Salwador , Nikaragua , Kostaryka i Panama , kilku krajom karaibskim i różnym krajom andyjskim bezcłowy handel z USA, dzięki istniejącym umowom handlowym. Oczekiwano, że takie kraje będą eksportować do Stanów Zjednoczonych w krótkim okresie przy użyciu brazylijskiej technologii.

W 2007 r. łączny eksport z Jamajki , Salwadoru, Trynidadu i Tobago oraz Kostaryki do Stanów Zjednoczonych osiągnął łącznie 230,5 × 10 ^ ⁶ galonów amerykańskich (873 × 10 ^ ³ m ³ ) etanolu z trzciny cukrowej, co stanowi 54,1% importu. Brazylia rozpoczęła eksport etanolu do Stanów Zjednoczonych w 2004 r. i wyeksportowała 188,8 × 10 ^ ⁶ galonów amerykańskich (715 × 10 ^ ³ m ³ ), co stanowi 44,3% importu etanolu do USA w 2007 r. Pozostały import w tym roku pochodził z Kanady i Chin .

Inne surowce

Serwatka , jęczmień , odpady ziemniaczane , odpady z napojów oraz odpady browarnicze i piwne były wykorzystywane jako surowce do produkcji etanolu, ale na znacznie mniejszą skalę niż etanol z kukurydzy i trzciny cukrowej, ponieważ rośliny wykorzystujące te surowce są w stanie wyprodukować tylko 3 do 5 milionów galonów amerykańskich (11 × 10 ^ ³ do 19 × 10 ^ ³ m ³ ) rocznie.

Porównanie z brazylijskim etanolem

Etanol z trzciny cukrowej ma siedem razy większy bilans energetyczny niż etanol z kukurydzy. Od 2007 roku koszty produkcji gorzelni brazylijskiej wynosiły 22 centy za litr, w porównaniu z 30 centami za litr etanolu na bazie kukurydzy. Etanol pochodzący z kukurydzy kosztuje o 30% więcej, ponieważ skrobia kukurydziana musi najpierw zostać przekształcona w cukier przed destylacją do alkoholu . Jednak etanol pochodzący z kukurydzy oferuje możliwość powrotu 1/3 surowca na rynek jako zamiennik kukurydzy stosowanej w postaci suszu gorzelniczego . Produkcja etanolu z trzciny cukrowej ma charakter sezonowy: w przeciwieństwie do kukurydzy trzcina cukrowa musi być przetwarzana na etanol niemal natychmiast po zbiorach.

Porównanie kluczowych cech przemysłu etanolowego w Stanach Zjednoczonych i Brazylii
Charakterystyka	Brazylia	NAS	Jednostki/komentarze
Główny surowiec	Trzcina cukrowa	kukurydza	Główna uprawa dochodowa do produkcji etanolu, USA ma mniej niż 2% z innych upraw.
Całkowita produkcja paliw etanolowych (2011)	5573	13 900	Miliony amerykańskich galonów cieczy
Razem grunty orne	355	270	Miliony hektarów. Tylko sąsiednie Stany Zjednoczone, z wyłączeniem Alaski.
Całkowity obszar wykorzystywany pod uprawę etanolu (2006)	3,6 (1%)	10 (3,7%)	Miliony hektarów (% ogółu gruntów ornych)
Wydajność	6800–8 000	3800–4000	Wydajność etanolu (litry/hektar). Brazylia ma od 727 do 870 galonów / akr (2006), Stany Zjednoczone od 321 do 424 gal / akr (2003–2005)
Bilans energetyczny (produktywność energii wejściowej)	8,3 do 10,2	1,3 do 1,6	Stosunek energii uzyskanej z etanolu do energii zużytej na jego wytworzenie
Szacowana redukcja emisji gazów cieplarnianych	86–90% ⁽¹⁾	10–30% ⁽¹⁾	% emisji gazów cieplarnianych, których uniknięto dzięki zastosowaniu etanolu zamiast benzyny, przy wykorzystaniu istniejących gruntów uprawnych, bez skutków ILUC .
Szacowana przez EPA redukcja emisji gazów cieplarnianych w 2022 r. dla RFS2 .	61% ⁽²⁾	21%	Średnia zmiana % gazów cieplarnianych w porównaniu z benzyną, z uwzględnieniem bezpośrednich i pośrednich skutków zmiany użytkowania gruntów.
Intensywność emisji dwutlenku węgla w całym cyklu życia CARB	73,40	105.10 ⁽³⁾	Gram ekwiwalentu CO ₂ uwolnionego na MJ wyprodukowanej energii, obejmuje pośrednie zmiany użytkowania gruntów .
Szacowany czas zwrotu z emisji gazów cieplarnianych	17 lat ⁽⁴⁾	93 lata ⁽⁴⁾	Brazylijskie cerrado na trzcinę cukrową i amerykańskie użytki zielone na kukurydzę. Scenariusze zmiany użytkowania gruntów opracowane przez Fargione i in.
Wyprodukowane/sprzedane pojazdy napędzane elastycznym paliwem (w tym samochody, lekkie ciężarówki i motocykle)	16,3 mln	10 milionów	Wszystkie floty według stanu na grudzień 2011 r. Brazylijska flota obejmuje 1,5 miliona motocykli typu flex fuel. USDOE szacuje, że w 2009 r. w USA tylko 504 297 pojazdów typu flex-fuel było regularnie tankowanych paliwem E85.
Stacje tankowania etanolu w kraju	35017 (100%)	2749 (1,6%)	Jako % wszystkich stacji benzynowych w kraju. Brazylia do grudnia 2007 r., Stany Zjednoczone do maja 2011 r. (łącznie 170 000).
Udział etanolu w rynku benzyn	50% ⁽⁵⁾	10%	Jako % całkowitego zużycia w ujęciu objętościowym. Brazylia, stan na kwiecień 2008 r. Stany Zjednoczone, stan na grudzień 2010 r.
Koszt produkcji (USD/galon amerykański)	0,83	1.14	2006/2007 dla Brazylii (22 centy za litr), 2004 dla USA (35 centów za litr)
Uwagi: (1) Zakładając brak zmiany użytkowania gruntów. (2) Dane szacunkowe dotyczą spożycia w USA, a etanol z trzciny cukrowej jest importowany z Brazylii. Uwzględniono emisje z transportu morskiego. Oba szacunki obejmują transport lądowy w Stanach Zjednoczonych (3) CARB dla etanolu z kukurydzy ze Środkowego Zachodu. Intensywność węgla benzyny w Kalifornii wynosi 95,86 zmieszanej z 10% etanolem. (4) Zakładając bezpośrednią zmianę użytkowania gruntów. (5) Jeśli uwzględni się pojazdy napędzane olejem napędowym i ze względu na niższą zawartość energetyczną etanolu w ujęciu objętościowym, bioetanol stanowił 16,9% zużycia energii w sektorze drogowym w 2007 r.

Wpływ środowiskowy i społeczny

Efekty środowiskowe

Bilans energetyczny i intensywność węgla

Do 2008 r. kilka badań pełnego cyklu życia („Well to Wheels”) wykazało, że etanol z kukurydzy zmniejsza emisje gazów cieplarnianych w porównaniu z benzyną. W 2007 roku zespół kierowany przez Farrela z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley ocenił sześć wcześniejszych badań i stwierdził, że etanol z kukurydzy zmniejsza emisję gazów cieplarnianych tylko o 13 procent. Inna liczba to 20 do 30 procent i 85 do 85 procent redukcji etanolu celulozowego. Obie liczby zostały oszacowane przez Wanga z Argonne National Laboratory na podstawie kompleksowego przeglądu 22 badań przeprowadzonych w latach 1979-2005 oraz symulacji z użyciem modelu GREET firmy Argonne. Wszystkie te badania obejmowały bezpośrednie zmiany użytkowania gruntów. Jednak dalsze badania dotyczące rzeczywistych skutków standardu paliw odnawialnych w latach 2008-2016 wykazały, że etanol z kukurydzy powoduje większą emisję dwutlenku węgla na jednostkę energii - prawdopodobnie o ponad 24% więcej - niż benzyna, biorąc pod uwagę zużycie nawozów i zmianę użytkowania gruntów .

Szacunki dotyczące redukcji intensywności emisji dwutlenku węgla dla danego biopaliwa zależą od założeń dotyczących kilku zmiennych, w tym wydajności upraw, praktyk rolniczych oraz źródła zasilania gorzelni i efektywności energetycznej. Żadne z tych wcześniejszych badań nie uwzględniało skutków pośrednich zmian użytkowania gruntów i chociaż ich wpływ został rozpoznany, jego oszacowanie uznano za zbyt złożone i trudniejsze do modelowania niż bezpośrednie zmiany użytkowania gruntów.

Skutki zmiany użytkowania gruntów

Podsumowanie Searchingera i in. (2008) emisji gazów cieplarnianych z etanolu z kukurydzy i benzyny przy zmianie użytkowania gruntów i bez niej (szybkość uwalniania CO ₂ (g/MJ))
Rodzaj paliwa (USA)	Intensywność węgla	Redukcja gazów cieplarnianych	Intensywność emisji dwutlenku węgla + ILUC	Redukcja gazów cieplarnianych
Benzyna	92	-	92	-
Etanol kukurydziany	74	-20%	177	+93%
Etanol celulozowy	28	-70%	138	+50%
Uwagi: Obliczono na podstawie domyślnych założeń dla scenariusza z 2015 r. dla etanolu w E85 . Benzyna to połączenie benzyny konwencjonalnej i reformułowanej .

Dwa badania z 2008 roku, oba opublikowane w tym samym numerze Scienceexpress , zakwestionowały poprzednie oceny. Zespół kierowany przez Searchingera z Princeton University doszedł do wniosku, że po uwzględnieniu bezpośredniego i pośredniego wpływu zmian użytkowania gruntów (ILUC), zarówno kukurydza, jak i etanol celulozowy zwiększyły emisję dwutlenku węgla w porównaniu z benzyną odpowiednio o 93 i 50 procent. Badanie ograniczyło analizę do 30-letniego horyzontu czasowego, zakładając, że przekształcenie gruntów wyemitowało 25 procent węgla zmagazynowanego w glebie i cały węgiel w roślinach oczyszczonych pod uprawę. Brazylię, Chiny i Indie uznano za miejsca zamorskie, w których nastąpiłaby zmiana użytkowania gruntów w wyniku zmiany kierunku upraw kukurydzy w USA, i przyjęto, że nowe pola uprawne w każdym z tych regionów odpowiadają różnym typom lasów, sawann lub użytków zielonych w oparciu o historyczna proporcja każdego naturalnego gruntu przekształconego w uprawę w tych krajach w latach 90.

Zespół kierowany przez Fargione z The Nature Conservancy odkrył, że oczyszczanie naturalnych gruntów pod grunty rolne w celu produkcji surowców do biopaliw tworzy dług węglowy. Dlatego ten dług węglowy dotyczy zarówno bezpośrednich, jak i pośrednich zmian użytkowania gruntów. W badaniu przeanalizowano sześć scenariuszy konwersji dzikiej przyrody: brazylijską Amazonię na biodiesel z soi , brazylijskie Cerrado na biodiesel z soi, brazylijskie Cerrado na etanol z trzciny cukrowej, indonezyjskie lub malezyjskie nizinne lasy tropikalne na biodiesel palmowy , indonezyjskie lub malezyjskie torfowiska tropikalne lasy deszczowe na las palm olejowych oraz amerykańskie Centralny użytki zielone do etanolu z kukurydzy.

Niskoemisyjne normy paliwowe

W dniu 23 kwietnia 2009 r. Kalifornijska Rada ds. Zasobów Powietrza zatwierdziła szczegółowe zasady i wartości referencyjne intensywności emisji dwutlenku węgla dla kalifornijskiego standardu paliwa niskoemisyjnego (LCFS), który miał wejść w życie 1 stycznia 2011 r. Proces konsultacji wywołał kontrowersje dotyczące włączenia oraz modelowanie skutków pośrednich zmian użytkowania gruntów. Po orzeczeniu CARB przedstawiciele przemysłu etanolowego, między innymi, narzekali, że norma zawyża negatywny wpływ etanolu kukurydzianego na środowisko, a także skrytykowali uwzględnienie pośrednich skutków zmian użytkowania gruntów jako niesprawiedliwej kary za domowy etanol z kukurydzy ponieważ wylesianie w krajach rozwijających się było powiązane z produkcją etanolu w USA. Norma emisji na rok 2011 dla LCFS oznaczała, że etanol z kukurydzy ze Środkowego Zachodu nie spełniałby normy kalifornijskiej, chyba że zmniejszy się obecna intensywność emisji dwutlenku węgla.

Podobna kontrowersja pojawiła się po tym, jak Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) opublikowała 5 maja 2009 r. Zawiadomienie o proponowanych przepisach dotyczących nowego standardu paliw odnawialnych (RFS). Propozycja EPA obejmowała ślad węglowy wynikający z pośrednich zmian użytkowania gruntów. Tego samego dnia prezydent Barack Obama podpisał dyrektywę prezydencką mającą na celu przyspieszenie badań i komercjalizacji biopaliw. W dyrektywie zwrócono się do nowej Międzyagencyjnej Grupy Roboczej ds. Biopaliw, składającej się z Departamentu Rolnictwa, EPA i DOE, w celu opracowania planu zwiększenia elastycznego wykorzystania pojazdów napędzanych paliwem, pomocy w marketingu detalicznym i koordynacji polityki infrastrukturalnej.

Grupie powierzono również zadanie opracowania koncepcji polityki na rzecz zwiększenia inwestycji w paliwa nowej generacji oraz zmniejszenia wpływu biopaliw na środowisko.

W grudniu 2009 roku dwie grupy lobbingowe, Renewable Fuels Association (RFA) i Growth Energy, złożyły pozew kwestionujący konstytucyjność LCFS. Obie organizacje argumentowały, że LCFS narusza zarówno klauzulę supremacji , jak i klauzulę handlową Konstytucji Stanów Zjednoczonych oraz „zagraża ogólnokrajowemu rynkowi etanolu”. W komunikacie prasowym stowarzyszenia ogłosiły, że „Jeśli Stany Zjednoczone mają wprowadzić standard paliwa niskoemisyjnego, musi on opierać się na solidnych podstawach naukowych i musi być zgodny z konstytucją Stanów Zjednoczonych”.

W dniu 3 lutego 2010 r. EPA sfinalizowała program standardu paliw odnawialnych (RFS2) na rok 2010 i kolejne lata. EPA uwzględniła emisje bezpośrednie i znaczące emisje pośrednie, takie jak emisje ze zmian w użytkowaniu gruntów, wraz z komentarzami i danymi z nowych badań. Przyjmując 30-letni horyzont czasowy i stopę dyskontową 0%, EPA zadeklarowała, że etanol wyprodukowany ze skrobi kukurydzianej w nowym (lub rozbudowanym z istniejącego) obiekcie opalanym gazem ziemnym przy użyciu zatwierdzonych technologii będzie uznawany za zgodny z 20% GHG próg redukcji emisji. Biorąc pod uwagę średnie warunki produkcji oczekiwane na 2022 r., EPA oszacowała, że etanol z kukurydzy zmniejszy emisję gazów cieplarnianych średnio o 21% w porównaniu z bazowym poziomem benzyny z 2005 r. 95% przedział ufności obejmuje zakres 7-32% odzwierciedlający niepewność w założeniach dotyczących zmiany użytkowania gruntów.

Poniższa tabela podsumowuje średnie emisje gazów cieplarnianych dla etanolu przy użyciu różnych surowców oszacowane za pomocą modelowania EPA oraz zakres zmian, biorąc pod uwagę, że głównym źródłem niepewności w analizie cyklu życia są emisje gazów cieplarnianych związane z międzynarodową zmianą użytkowania gruntów.

Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska Wyniki redukcji emisji gazów cieplarnianych w roku 2022 dla ostatecznej reguły RFS2 (obejmuje bezpośrednie i pośrednie skutki zmiany użytkowania gruntów oraz 30-letni okres zwrotu przy stopie dyskontowej 0% )
Ścieżka paliw odnawialnych (do konsumpcji w USA)	Średnia redukcja emisji gazów cieplarnianych ⁽¹⁾	Redukcja emisji gazów cieplarnianych 95% przedział ufności ⁽²⁾	Założenia/uwagi
Etanol kukurydziany	21%	7–32%	Nowa lub rozbudowana fabryka suchego młyna opalana gazem ziemnym , produkująca DGS w 37% na mokro i w 63% na sucho, wykorzystująca technologię frakcjonowania oleju kukurydzianego.
Biobutanol kukurydziany	31%	20–40%	Młyn na sucho opalany gazem ziemnym, wytwarza DGS w 37% na mokro i w 63% na sucho, wykorzystujący technologię frakcjonowania oleju kukurydzianego.
Etanol celulozowy z trawy rózgowej	110%	102–117%	Etanol produkowany w procesie biochemicznym.
Etanol celulozowy z kukurydzy	129%	Brak ILUC	Etanol produkowany w procesie biochemicznym. Etanol produkowany z pozostałości rolniczych nie powoduje żadnych pośrednich emisji związanych z użytkowaniem gruntów.
Uwagi: (1) Procentowa redukcja emisji gazów cieplarnianych w całym cyklu życia w porównaniu do średniej emisji gazów cieplarnianych w całym cyklu życia dla benzyny lub oleju napędowego sprzedawanych lub dystrybuowanych jako paliwo transportowe w 2005 r. (2) Przedział ufności uwzględnia niepewność co do rodzajów założeń dotyczących zmiany użytkowania gruntów oraz wielkości wynikające z tego emisje gazów cieplarnianych.

Ślad wodny

Obawy związane z wodą dotyczą zaopatrzenia w wodę i jej jakości oraz obejmują dostępność i potencjalne nadmierne zużycie, zanieczyszczenie i możliwe zanieczyszczenie nawozami i pestycydami . W kilku badaniach stwierdzono, że zwiększona produkcja etanolu prawdopodobnie doprowadzi do znacznego wzrostu zanieczyszczenia wody przez nawozy i pestycydy, co może zaostrzyć eutrofizację i niedotlenienie , szczególnie w Zatoce Chesapeake i Zatoce Meksykańskiej .

Rosnące surowce zużywają większość wody związanej z produkcją etanolu. Kukurydza zużywa od 500–2 000 litrów (110–440 galonów IMP; 130–530 galonów amerykańskich) wody na litr etanolu, głównie do ewapotranspiracji . Ogólnie rzecz biorąc, zarówno kukurydza, jak i rózga wymagają mniejszego nawadniania niż inne rośliny paliwowe. Kukurydza jest uprawiana głównie w regionach o odpowiednich opadach. Jednak kukurydza zwykle wymaga nawadniania w suchszym klimacie Nebraski i wschodniego Kolorado . Ponadto produkcja kukurydzy na etanol coraz częściej odbywa się na obszarach wymagających nawadniania. Badanie przeprowadzone w 2008 roku przez National Research Council wykazało, że „w dłuższej perspektywie prawdopodobna ekspansja produkcji biopaliw celulozowych może potencjalnie jeszcze bardziej zwiększyć zapotrzebowanie na zasoby wodne w wielu częściach Stanów Zjednoczonych. Ekspansja biopaliw poza obecne rolnictwo nawadniane, zwłaszcza na suchych obszarach zachodnich, może znacznie zwiększyć presję na zasoby wodne na niektórych obszarach”.

W badaniu z 2009 roku oszacowano, że nawadniany etanol z kukurydzy oznacza zużycie wody od 50 galonów amerykańskich / milę (120 l / km) do 100 galonów amerykańskich / milę (240 l / km) w przypadku pojazdów w USA. Liczba ta wzrosła do 90 galonów amerykańskich / mil (210 l / km) w przypadku z sorgo z Nebraski i 115 galonów amerykańskich / mil (270 l / km) w przypadku sorgo z Teksasu. Dla porównania, przeciętny amerykański samochód efektywnie zużywa od 0,2 galona amerykańskiego na milę (0,47 l/km) do 0,5 galona amerykańskiego na milę (1,2 l/km) na benzynie, wliczając w to ekstrakcję i rafinację.

W 2010 r. RFA argumentowało, że bardziej wydajne technologie wodne i woda wstępnie uzdatniona mogą zmniejszyć zużycie. Ponadto twierdził, że niekonwencjonalne „źródła ropy naftowej, takie jak piaski bitumiczne i łupki bitumiczne , wymagają znacznie więcej wody niż konwencjonalne wydobycie i rafinacja ropy naftowej”.

Martwa strefa w Zatoce Meksykańskiej.

Standardowe amerykańskie praktyki rolnicze dla większości upraw wykorzystują nawozy dostarczające azot i fosfor wraz z herbicydami , fungicydami , insektycydami i innymi pestycydami. ^{[ potrzebne źródło ]}

Część tych chemikaliów opuszcza pole. Azot w formach takich jak azotan (NO ₃ ) jest dobrze rozpuszczalny i wraz z niektórymi pestycydami przenika w dół w kierunku wód gruntowych , skąd może migrować do studni, rzek i strumieni. Badanie National Research Council z 2008 r. Wykazało, że w regionie najwyższe stężenia w strumieniu występują tam, gdzie dawki stosowania były najwyższe, a stawki te były najwyższe w pasie kukurydzy . Przepływy te pochodzą głównie z kukurydzy, która od 2010 roku była głównym źródłem całkowitego ładunku azotu do rzeki Mississippi .

Kilka badań wykazało, że produkcja etanolu z kukurydzy przyczyniła się do pogorszenia martwej strefy w Zatoce Meksykańskiej . Azot przedostał się do rzeki Mississippi i do Zatoki Perskiej, gdzie zasilał olbrzymie zakwity alg . Gdy glony obumarły, osiadły na dnie oceanu i rozłożyły się, zużywając tlen i dusząc życie morskie, powodując niedotlenienie . To zubożenie tlenu zabiło krewetki , kraby , robaki i wszystko inne, co nie mogło uciec, i wpłynęło na ważne łowiska krewetek .

Implikacje społeczne

Wpływ na ceny żywności

Niektórzy ekolodzy , tacy jak George Monbiot , wyrażali obawy, że rynek zamieni plony na paliwo dla bogatych, podczas gdy biedni będą głodować, a biopaliwa spowodują problemy środowiskowe. Debata „żywność kontra paliwo” nasiliła się w 2008 r. w wyniku obaw społeczności międzynarodowej dotyczących gwałtownego wzrostu cen żywności . W kwietniu 2008 r. Jean Ziegler , ówczesny specjalny sprawozdawca ONZ ds. prawa do pożywienia, powtórzył swoje twierdzenie, że biopaliwa są „zbrodnią przeciwko ludzkości”, nawiązując do swojego wezwania z października 2007 r. produkcja biopaliw. Również w kwietniu 2008 r. Prezes Banku Światowego Robert Zoellick stwierdził, że „Podczas gdy wielu martwi się o napełnienie swoich zbiorników paliwa, wielu innych na całym świecie ma trudności z napełnieniem żołądków. Z każdym dniem jest to coraz trudniejsze”.

Kukurydza jest głównym surowcem do produkcji etanolu w USA

Raport Banku Światowego z lipca 2008 r. Wykazał, że od czerwca 2002 r. do czerwca 2008 r. „biopaliwa i związane z nimi konsekwencje niskich zapasów zboża, dużych zmian użytkowania gruntów, działalności spekulacyjnej i zakazów eksportu” odpowiadały za 70–75% łącznych wzrostów cen. Badanie wykazało, że wyższe ceny ropy i słaby dolar wyjaśniają 25–30% całkowitego wzrostu cen. W badaniu stwierdzono, że „duży wzrost produkcji biopaliw w Stanach Zjednoczonych i Europie jest głównym powodem gwałtownego wzrostu światowych cen żywności”. W raporcie argumentowano, że zwiększona produkcja biopaliw w tych rozwiniętych regionach była wspierana przez dotacje i taryfy oraz że bez takiej polityki wzrost cen żywności na całym świecie byłby mniejszy. Stwierdzono również, że brazylijski etanol z trzciny cukrowej nie podniósł znacząco cen cukru i zalecił, aby zarówno Stany Zjednoczone, jak i UE zniosły cła, w tym na wiele krajów afrykańskich.

W odparciu RFA stwierdzono, że analiza Banku Światowego była wysoce subiektywna i że autor rozważał jedynie „wpływ światowych cen żywności ze słabego dolara oraz bezpośredni i pośredni wpływ wysokich cen ropy naftowej i przypisywał [d] wszystko inne biopaliwom.

W badaniu Banku Światowego z 2010 r. stwierdzono, że jego poprzednie badanie mogło przeszacować wpływ, ponieważ „wpływ biopaliw na ceny żywności nie był tak duży, jak pierwotnie sądzono, ale wykorzystanie towarów przez inwestorów finansowych (tzw. towarów”) mógł być częściowo odpowiedzialny za gwałtowny wzrost w latach 2007/2008”.

OECD z lipca 2008 r. zgodziła się co do negatywnych skutków subsydiów i ograniczeń w handlu, ale wykazała, że wpływ biopaliw na ceny żywności był znacznie mniejszy. Badanie OECD wykazało, że istniejące polityki wspierania biopaliw zredukują emisje gazów cieplarnianych o nie więcej niż 0,8 procent do 2015 r. Wezwano do bardziej otwartych rynków biopaliw i surowców w celu poprawy wydajności i obniżenia kosztów. Badanie OECD wykazało, że „szacuje się, że same obecne środki wsparcia dla biopaliw spowodują wzrost średnich cen pszenicy o około 5 procent, kukurydzy o około 7 procent i oleju roślinnego o około 19 procent w ciągu najbliższych 10 lat”.

Podczas kryzysu finansowego w 2008 r . ceny kukurydzy spadły o 50% w porównaniu z najwyższym poziomem z lipca 2008 r. do października 2008 r., razem z innymi towarami , w tym ropą naftową , podczas gdy produkcja etanolu z kukurydzy utrzymywała się na stałym poziomie. „Analitycy, w tym niektórzy z sektora etanolu, twierdzą, że popyt na etanol zwiększa cenę kukurydzy o około 75 centów do 1 dolara za buszel. obecne ceny. Szacunki te wskazują, że 4 dolary za buszel kukurydzy mogą być wycenione tylko na 3 dolary bez popytu na paliwo etanolowe.

Dokonując przeglądu ośmiu lat faktycznego wdrażania standardu paliw odnawialnych, naukowcy z University of Wisconsin stwierdzili, że standard podniósł ceny kukurydzy o 30%, a ceny innych upraw o 20%.

Zobacz też

Dalsza lektura

Duffield, James A., Irene M. Xiarchos i Steve A. Halbrook, „Polityka dotycząca etanolu: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość”, South Dakota Law Review . 53 (nr 3, 2008), 425–53.

Linki zewnętrzne

Rząd Stanów Zjednoczonych

Wpływ zwiększonej ilości biopaliw na gospodarkę USA w 2022 r ., Departament Rolnictwa USA, październik 2010 r.
Amerykańskie paliwo etanolowe: dane, analizy i trendy , Departament Energii Stanów Zjednoczonych
Korzystanie z ulg podatkowych na biopaliwa w celu osiągnięcia celów polityki energetycznej i środowiskowej , Kongresowe Biuro Budżetowe , lipiec 2010.

Organizacje międzynarodowe

Innych źródeł