Легко и просо: злак на пустыре в качестве биотоплива
В связи с опасностью изменений климата все больший интерес вызывают возобновляемые источники энергии, а также биотопливо — горючие материалы из растительного сырья. Его считают хорошей альтернативой ископаемому топливу, использование которого связано с выбросами парниковых газов и другими экологическими проблемами.
Биотопливо получают из различных источников, в том числе биомассы специально выращиваемых для этого растений вроде проса прутьевидного (Panicum virgatum). Это крупный, иногда достигающий высоты в два с половиной метра злак родом из Северной Америки. Просо прутьевидное представляет интерес не только в качестве сырья для биотоплива: оно также пригодится для получения биоразлагаемого пластика и защиты почвы от разрушения. Однако растущую потребность в горючем нельзя удовлетворить, просто наращивая площади под такими культурами.
«Получение объемов растительного сырья для биотоплива, достаточных для крупной транспортной системы, потребует сильно изменить современные технологии землепользования», — утверждает Бруно Бассо (Bruno Basso), профессор Мичиганского университета (США) и один из авторов новой статьи в журнале Environmental Research Letters.
Бассо убежден, что эта проблема имеет ряд важных аспектов: «Продовольственная безопасность может оказаться под угрозой, если ранее занятые пищевыми культурами земли начнут использовать для выращивания сырья для биотоплива». Дополнительным поводом для беспокойства может стать риск повышения эмиссии парниковых газов, а также разрушение природного растительного покрова.
Проблема стоит особенно остро в случае менее продуктивных земель, использование которых не слишком выгодно или даже связано с экономическими рисками. Это так называемые маргинальные или малоплодородные земли (на английском — «marginal lands»), которые окружены неблагоприятной инфраструктурой, слишком удалены от путей сообщения, загрязнены, имеют значительный уклон или какие-то другие нежелательные свойства. Как правило, почвы в таким местах бедны азотом и потому требуют больше удобрений.
Бассо и его коллеги использовали искусственный интеллект и создали ряд моделей, которые учитывают состояние почвы, погодные условия и различные технологии культивирования растений. Ученые выяснили, что на маргинальных землях даже небольшое количество азотных удобрений может оказывать продолжительный эффект и повысить плодородие, при этом не слишком сказываясь на эмиссии парниковых газов. Все это натолкнуло ученых на мысль засевать такие «проблемные угодья» растениями, которые можно перерабатывать в биотопливо.
«Из этого следует, что некоторые бедные азотом маргинальные земли можно с успехом использовать для выращивания сырья для биотоплива — это выгодно для фермеров, которые хотят больше зарабатывать, а также помогает защитить окружающую среду за счет снижения углеродного следа», — полагает Бассо.
Авторы предполагают, что подобный положительный эффект будет больше в случае почв с сильным недостатком доступного азота — важного элемента минерального питания растений. В меньшей степени этот прием подойдет для богатых углеродом почв и засушливых территорий.