La plantación estratégica de pastos perennes en campos de maíz y soja ayuda a abordar las consecuencias ambientales no deseadas del cultivo de cultivos dominantes en hileras, incluida la erosión del suelo, la escorrentía de fertilizantes y las emisiones de gases de efecto invernadero.
Pero convertir partes de tierras agrícolas en praderas puede ser económicamente gratificante para los agricultores, razón por la cual un equipo de investigación dirigido por Lisa Schultemore, ecologista paisajista de la Universidad Estatal de Iowa, pasó los últimos seis años estudiando cómo convertir eficientemente los recortes de césped en gas natural renovable rentable. .
“Estamos analizando los mercados existentes donde ya existe una demanda, utilizamos la infraestructura existente para reducir los costos de transición energética y generamos beneficios en múltiples categorías. Somos beneficiosos para los agricultores, beneficiosos para las empresas. Queremos ganar para el municipio y una victoria para la comunidad”, dijo Schulte Moore, profesor de ecología y gestión de recursos naturales y director del Consorcio para el Cultivo de Empresas Humanas y Naturalmente Regenerativas (C-CHANGE). “Podemos tener una gran conversación sobre lo que podría suceder, pero a menos que beneficie a todos en esas cadenas de suministro, no sucederá”.
Un par de artículos revisados por pares publicados recientemente por el grupo de investigación de Schulte-Moore modelaron la viabilidad económica de la producción de gas alimentado con pasto en diferentes entornos y desde diferentes perspectivas, un análisis que muestra que el sistema ayuda a demostrar el potencial de.
“Para reemplazar el gas natural con un recurso que impulse la agricultura sostenible, necesitamos determinar cuánta energía podemos producir y demostrar que es rentable”, dijo Mark M. Wright, profesor asociado de ingeniería mecánica. amigable.” autor del estudio.
Escenarios basados en la ciudad.
La investigación en curso está respaldada en parte por una subvención federal de $10 millones en 2020, otros $10 millones de apoyo federal en 2022 y casi $650,000 de la Walton Family Foundation. El trabajo se centra en optimizar y ampliar el uso de digestores anaeróbicos. El biogás se libera en la digestión anaeróbica, que es el proceso natural de biodegradar la materia orgánica sin oxígeno. El biogás, capturado en un digestor similar a un tanque, puede procesarse y convertirse en un combustible que se convierte fácilmente en gas natural a base de petróleo. También puede alimentar generadores de electricidad y producir fertilizantes.
En un estudio publicado en Investigación en bioenergía, los investigadores del estado de Iowa modelaron cómo una red de digestores en Ames y sus alrededores podría satisfacer las necesidades de calor y energía de la ciudad. Se añadirá estiércol de ganado, subproductos de biocombustibles, residuos de alimentos y aguas residuales a la biomasa de pasto como materia prima para abastecer hasta 10 digestores. Las ubicaciones, tamaños y número de instalaciones dependen de si la red fue diseñada principalmente para generar gas natural o electricidad.
El análisis encontró que el gas natural renovable era la opción económicamente más viable, con un precio que casi duplica el precio promedio histórico del gas natural convencional. Los incentivos que apoyan la producción de energía limpia pueden promover la competitividad de los precios. De todos modos, ver cómo funcionarán las cadenas de suministro de digestores para satisfacer las necesidades municipales ayuda a los líderes de la ciudad a visualizar las posibilidades, dijo MBA Wright.
“Queríamos considerar las condiciones estacionales de la oferta y la demanda a lo largo de un año para que un alcalde, por ejemplo, pudiera mirar a su alrededor y elaborar estrategias”, dijo.
Codirector del Instituto de Bioeconomía y becario MacArthur 2021, dijo que los investigadores han discutido la digestión anaeróbica con funcionarios municipales de aguas residuales en varias ciudades de Iowa y, en general, se han sentido intrigados.
“Su necesidad inmediata es brindar servicio 24 horas al día, 7 días a la semana a sus clientes. Pero operan con un horizonte de planificación de 15 a 30 años, por lo que también están pensando en el futuro”, dijo.
Una hoja de ruta de la hierba al gas
Un estudio publicado en Cambio Global Biología Bioenergía modelaron los impactos económicos y ambientales de dos digestores hipotéticos que procesan biomasa de pasto en la cuenca del Grand River en el noroeste de Missouri y el suroeste de Iowa.
Según el análisis de los investigadores, durante su vida útil proyectada de 20 años, los digestores generarían una ganancia combinada de más de 400 millones de dólares en condiciones óptimas. Los 45 millones de gigajulios de gas natural renovable creados a lo largo de dos décadas (el equivalente a unos 12.500 millones de kilovatios hora) tendrían una huella de carbono 83 por ciento menor que la del gas natural alimentado con combustibles fósiles. También es probable que las emisiones sean menores que las del etanol a base de maíz o el biodiesel a base de soja.
La mayoría de los digestores anaeróbicos existentes que producen gas natural renovable funcionan con estiércol lechero, dijo Mba-Wright, por lo que es importante descubrir cómo funcionarán con alimento de pasto.
“Está poniendo los puntos sobre las íes y cruzando las íes para confirmar que los beneficios son los que esperamos. Tenemos un camino para ayudar a construir infraestructura. Estamos proporcionando el mapa, lo que resultará en menores costos futuros”, dijo.
Los escenarios de rentabilidad examinados en el estudio se basan en programas de créditos de carbono existentes, incluido el Estándar de combustible bajo en carbono de California y el Estándar federal de combustible renovable. Los resultados más valiosos también requieren la restauración de pastos y praderas de alto rendimiento en algunos campos menos productivos.
Los investigadores intentaron ser lo más realistas posible en ambos estudios, teniendo en cuenta todos los costos conocidos, incluidos los costos de capital. Pero serán aún más precisos en los próximos años, a medida que los métodos mejoren y surjan nuevos resultados de investigación, dijo Schultemore.
“En el futuro, mejoraremos nuestros modelos incorporando datos recopilados por nuestros equipos de investigación aquí en Iowa”, dijo.
