Biobrandstof

Biobrandstof, elke brandstof die is afgeleid van biomassa - dat wil zeggen plantaardig of algenmateriaal of dierlijk afval. Aangezien dergelijk grondstofmateriaal gemakkelijk kan worden bijgevuld, wordt biobrandstof beschouwd als een bron van hernieuwbare energie, in tegenstelling tot fossiele brandstoffen zoals aardolie, steenkool en aardgas. Biobrandstof wordt algemeen bepleit als een kosteneffectief en milieuvriendelijk alternatief voor aardolie en andere fossiele brandstoffen, vooral in het kader van stijgende aardolieprijzen en toenemende bezorgdheid over de bijdragen van fossiele brandstoffen aan de opwarming van de aarde. Veel critici zijn bezorgd over de omvang van de uitbreiding van bepaalde biobrandstoffen vanwege de economische en milieukosten die samenhangen met het raffinageproces en de mogelijke verwijdering van uitgestrekte landbouwgronden van voedselproductie.

• 

• 

Soorten biobrandstoffen

Sommige langbenutte biobrandstoffen, zoals hout, kunnen direct worden gebruikt als grondstof die wordt verbrand om warmte te produceren. De warmte kan op zijn beurt worden gebruikt om generatoren in een energiecentrale te laten draaien om elektriciteit te produceren. Een aantal bestaande elektriciteitscentrales verbranden gras, hout of andere soorten biomassa.

Vloeibare biobrandstoffen zijn van bijzonder belang vanwege de uitgebreide infrastructuur die er al is om ze te gebruiken, vooral voor transport. De vloeibare biobrandstof die het meest wordt geproduceerd, is ethanol (ethylalcohol), die wordt gemaakt door zetmeel of suiker te vergisten. Brazilië en de Verenigde Staten behoren tot de toonaangevende producenten van ethanol. In de Verenigde Staten wordt ethanolbiobrandstof voornamelijk gemaakt van maïs (maïs), en wordt het meestal gemengd met benzine om "gasohol" te produceren, een brandstof die 10 procent ethanol is. In Brazilië wordt ethanol-biobrandstof voornamelijk gemaakt van suikerriet en wordt het vaak gebruikt als 100 procent ethanolbrandstof of in benzinemengsels die 85 procent ethanol bevatten. In tegenstelling tot de 'eerste generatie' ethanolbiobrandstof geproduceerd uit voedselgewassen, is 'tweede generatie' cellulose-ethanol afgeleid van laagwaardige biomassa met een hoog cellulose-gehalte, waaronder houtsnippers, gewasresten en gemeentelijk afval. Cellulose-ethanol wordt vaak gemaakt van suikerriet bagasse, een afvalproduct van suikerverwerking, of van verschillende grassen die kunnen worden verbouwd op land van lage kwaliteit. Aangezien het conversiepercentage lager is dan bij biobrandstoffen van de eerste generatie, wordt cellulose-ethanol voornamelijk gebruikt als benzine-additief.

De op één na meest voorkomende vloeibare biobrandstof is biodiesel, die voornamelijk wordt gemaakt van olieachtige planten (zoals soja of oliepalm) en in mindere mate van andere olieachtige bronnen (zoals afval van kookvet van frituren in restaurants). Biodiesel, die in Europa het meest wordt geaccepteerd, wordt gebruikt in dieselmotoren en wordt meestal in verschillende percentages gemengd met petroleumdiesel. Het gebruik van algen en cyanobacteriën als bron van "derde generatie" biodiesel is veelbelovend, maar is economisch moeilijk te ontwikkelen. Sommige algensoorten bevatten tot 40 procent lipiden, die kunnen worden omgezet in biodiesel of synthetische aardolie. Sommige schattingen stellen dat algen en cyanobacteriën tussen de 10 en 100 keer meer brandstof per oppervlakte-eenheid zouden kunnen opleveren dan biobrandstoffen van de tweede generatie.

Andere biobrandstoffen zijn onder meer methaangas en biogas - dat kan worden afgeleid uit de afbraak van biomassa bij afwezigheid van zuurstof - en methanol, butanol en dimethylether - die in ontwikkeling zijn.

Economische en milieuoverwegingen

Bij het evalueren van de economische voordelen van biobrandstoffen moet rekening worden gehouden met de energie die nodig is om ze te produceren. Zo verbruikt het proces van het verbouwen van maïs om ethanol te produceren fossiele brandstoffen in landbouwapparatuur, bij de productie van kunstmest, bij het transport van maïs en bij de distillatie van ethanol. In dit opzicht vertegenwoordigt ethanol gemaakt van maïs een relatief kleine energiewinst; de energiewinst uit suikerriet is groter en die uit cellulose-ethanol of algen-biodiesel nog groter.

Biobrandstoffen bieden ook voordelen voor het milieu, maar kunnen, afhankelijk van de manier waarop ze worden vervaardigd, ook ernstige nadelen voor het milieu hebben. Als hernieuwbare energiebron dragen plantaardige biobrandstoffen in principe weinig bij aan de opwarming van de aarde en de klimaatverandering; de kooldioxide (een belangrijk broeikasgas) dat tijdens verbranding in de lucht komt, zal eerder uit de lucht zijn verwijderd omdat groeiende planten fotosynthese uitvoeren. Zo'n materiaal zou 'koolstofneutraal' zijn. In de praktijk kan de industriële productie van biobrandstoffen voor de landbouw echter leiden tot extra uitstoot van broeikasgassen die de voordelen van het gebruik van hernieuwbare brandstof kunnen compenseren. Deze emissies zijn onder meer kooldioxide door verbranding van fossiele brandstoffen tijdens het productieproces en lachgas uit grond die met stikstofmest is behandeld. In dit opzicht wordt cellulosebiomassa als gunstiger beschouwd.

Landgebruik is ook een belangrijke factor bij het evalueren van de voordelen van biobrandstoffen. Het gebruik van reguliere grondstof, zoals maïs en sojabonen, als een primair onderdeel van biobrandstoffen van de eerste generatie leidde tot het debat over 'voedsel versus brandstof'. Bij het afleiden van bouwland en grondstof uit de menselijke voedselketen, kan de productie van biobrandstoffen de economie van voedselprijs en beschikbaarheid beïnvloeden. Bovendien kunnen voor biobrandstof geteelde energiegewassen concurreren om de natuurlijke habitats van de wereld. De nadruk op bijvoorbeeld ethanol afkomstig van maïs verschuift graslanden en kreupelhout naar monoculturen van maïs, en de nadruk op biodiesel verlaagt oude tropische bossen om plaats te maken voor oliepalmplantages. Verlies van natuurlijke habitat kan de hydrologie veranderen, erosie vergroten en in het algemeen de biodiversiteit van natuurgebieden verminderen. Het kappen van land kan er ook toe leiden dat plotseling een grote hoeveelheid kooldioxide vrijkomt omdat het daarin aanwezige plantenmateriaal wordt verbrand of vergaat.

Enkele van de nadelen van biobrandstoffen zijn voornamelijk van toepassing op bronnen met een lage diversiteit aan biobrandstoffen - maïs, sojabonen, suikerriet, oliepalmen - traditionele landbouwgewassen. Een alternatief is het gebruik van zeer diverse soortenmengsels, met de Noord-Amerikaanse tallgrass-prairie als specifiek voorbeeld. Door gedegradeerde landbouwgrond die niet in productie is om te zetten in dergelijke bronnen met een hoge diversiteit aan biobrandstoffen, zou het natuurgebied kunnen toenemen, erosie kunnen verminderen, verontreinigende stoffen in het water kunnen worden verwijderd, kooldioxide uit de lucht kunnen worden opgeslagen als koolstofverbindingen in de bodem en uiteindelijk de vruchtbaarheid van aangetaste gronden kan worden hersteld. Dergelijke biobrandstoffen kunnen rechtstreeks worden verbrand om elektriciteit op te wekken of worden omgezet in vloeibare brandstoffen naarmate de technologieën zich ontwikkelen.

De juiste manier om biobrandstoffen te laten groeien om in alle behoeften tegelijkertijd te voorzien, zal een kwestie van veel experimenten en discussies blijven, maar de snelle groei van de productie van biobrandstoffen zal waarschijnlijk doorgaan. In de Verenigde Staten verplichtte de Energy Independence and Security Act van 2007 het gebruik van 136 miljard liter (36 miljard gallons) biobrandstoffen per jaar tegen 2022, meer dan een vervijfvoudiging van het productieniveau in 2006. De wetgeving vereist ook, met bepaalde bepalingen, dat 79 miljard liter (21 miljard gallons) van het totale bedrag andere biobrandstoffen zijn dan van maïs afgeleide ethanol, en het heeft bepaalde overheidssubsidies en belastingprikkels voor de productie van biobrandstoffen voortgezet.

Een onderscheidende belofte van biobrandstoffen is dat, in combinatie met een opkomende technologie die koolstofafvang en -opslag wordt genoemd, het proces van het produceren en gebruiken van biobrandstoffen in staat kan zijn om permanent kooldioxide uit de atmosfeer te verwijderen. Onder deze visie zouden biobrandstofgewassen kooldioxide uit de lucht verwijderen terwijl ze groeien, en energiefaciliteiten zouden de kooldioxide die vrijkomt bij het verbranden van biobrandstoffen opvangen om energie op te wekken. Gevangen kooldioxide kan worden afgezonderd (opgeslagen) in opslagplaatsen op lange termijn, zoals geologische formaties onder het land, in sedimenten van de diepe oceaan, of mogelijk als vaste stoffen zoals carbonaten. Zie ook koolstofvastlegging.