研究确定了美国地区和政策目标下可持续航空燃料的最佳生物能源作物

研究人员分析了美国用于生产可持续航空燃料的四种生物燃料作物的财务和环境成本和收益。他们发现，每种原料——玉米秸秆、能源高粱、芒草或柳枝稷——在美国雨养的特定地区表现最佳

他们的研究将帮助种植者和政策制定者选择最适合实现降低生产成本、减少温室气体排放和建立土壤碳储量等目标的原料

研究人员在《环境科学与技术》杂志的分析中报告称，美国目前每年消耗230亿加仑的喷气燃料，航空燃料约占国内运输二氧化碳排放量的13%

到目前为止，美国只生产了几百万加仑的可持续航空燃料，但一项名为“可持续航空燃料大挑战”的国家倡议旨在到2030年将产量扩大到30亿加仑，到2050年扩大到350亿加仑，同时与传统燃料相比，生命周期温室气体排放强度降低50%

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校农业和消费者经济学教授、伊利诺伊大学可持续发展、能源与环境研究所所长Madhu Khanna表示，为应对这一挑战而生产的生物能源作物原料的组合、相对成本和碳强度将取决于政策目标的具体规定。Khanna与iSEE的博士后研究员Xinxin Fan共同领导了这项研究

Khanna说：“权衡使特定生物燃料原料在经济或环境上可行的所有因素是一项艰巨的任务。”。“你必须考虑用于种植作物的土地的所有其他潜在用途、种植新作物的成本，以及许多其他因素，如天气、土壤碳和特定地点特定作物的生产力。”范说：“还有将不同原料转化为生物燃料的成本，以及与种植和运输到炼油厂相关的温室气体排放。”

目标是确定从另一种可行作物转向的种植者的“盈亏平衡价格”最低、碳强度和碳减排成本最低、单位土地产生的生物量最高的原料

范说，确定每种原料和种植地区的这些因素将使种植者和政策制定者能够确定哪些作物在全国各地表现最佳，哪些政策或激励措施最成功

研究人员将研究区域的雨养区划分为1.5平方英里的地块，包括从达科他州、内布拉斯加州、堪萨斯州、俄克拉荷马州和得克萨斯州向东的美国大陆大部分地区。他们专注于四个地区：大平原、中西部、东北部和东南部

该团队首先确定了种植者从下一个最可行的作物转向生物燃料作物的盈亏平衡成本。这些费用包括种子、化学品、施肥、储存以及与种植、维护和收获作物相关的所有其他费用

科学家们还模拟了不同的生长条件；碳排放；以及每种原料在整个生命周期内的成本和收益，包括将其运送到生物精炼厂并将其转化为可用的喷气燃料。他们还确定了每种原料的温室气体减排平均成本

研究人员写道：“我们表明，每个地点的最佳原料不同，这取决于动机是降低盈亏平衡价格、碳强度或碳减排成本，还是提高单位土地的生物质产量。”

他们报告称，使用可持续航空燃料减少温室气体排放的成本“在中西部的芒属植物、南部的柳枝稷和大平原相对较小的地区的能源高粱中最低”。卡纳说：“虽然基于玉米秸秆的SAF每加仑的盈亏平衡价格最低，但由于其相对较高的温室气体强度，其减排成本最高。”。如果政策制定者将产量置于温室气体排放总量减少之上，玉米秸秆将胜出。然而，使用这种原料将减少土壤碳储存，使其比其他能源作物更碳密集

芒和柳枝稷会增加土壤碳，对降低温室气体排放的作用比玉米秸秆大得多。但这些原料的生产成本更高，需要碳税收抵免等激励措施才能使其在经济上可行

最终，研究人员得出结论，“要么碳价格需要上涨，要么生产可持续航空燃料的成本需要下降，才能使SAFs成为喷气燃料的经济有吸引力的替代品。”