Производство этанола и защита качества воды

Производство зернового этанола резко возросло в последние годы на фоне роста стоимости и нестабильности нефти. Новые правительственные программы США требуют значительного увеличения объемов производства этанола. Хотя в долгосрочной перспективе планируется развитие целлюлозной промышленности, в ближайшем будущем расширение производства зернового этанола приведет к росту посевных площадей под кукурузу с негативными последствиями для качества воды.

Междисциплинарная группа ученых оценила потенциальное влияние производства этанола из зерна и целлюлозы на управление питательными веществами и животноводством в контексте воздействия на качество вод внутренних и прибрежных районов США, особенно северной части Мексиканского залива (сток бассейна реки Миссисипи). Результаты исследования опубликованы в мартовско-апрельском номере Journal of Environmental Quality и были учтены в отчете Консультативной группы по гипоксии Научного консультативного совета Агентства по охране окружающей среды США (U.S. EPA) за 2007 год.

Ученые рекомендуют строгое внедрение передовых природоохранных мер для минимизации потерь азота (N) и фосфора (P) с новых или более интенсивно обрабатываемых кукурузных полей. К таким мерам относятся прецизионное и дифференцированное внесение удобрений, подсев покровных культур в кукурузу, создание буферных зон и прибрежных фильтрующих полос. Развитие целлюлозной отрасли на основе многолетних трав, древесины или отходов может улучшить качество воды и обеспечить другие экосистемные услуги.

Цены на кукурузу почти удвоились между 2005 и 2007 годами, а посевные площади в США выросли на 15%. Ученые прогнозируют, что расширение площадей произойдет за счет земель под соей (50%), участков Программы резервирования земель (25%), а также сенокосов и пастбищ (25%). Даже при рекомендуемом режиме удобрений и управления, кукуруза может быть более значительным источником потерь N и P в воду по сравнению с соей, многолетними травами или сенокосными культурами.

Побочный продукт производства этанола — сухая барда (dried distiller’s grains) — используется в кормах для животных. Она содержит высокие концентрации P, что может повышать содержание P (и N) в навозе, осложняя усилия по его снижению. Использование влажной барды требует размещения животноводческих предприятий рядом с этаноловыми заводами, что концентрирует производство навоза, часто вдали от полей, затрудняя и удорожая его эффективное использование в качестве удобрения.

Целлюлозное сырье, такое как свитчграсс (просянка) и древесные материалы, также имеет потенциал для производства этанола. Жизнеспособная целлюлозная индустрия могла бы снизить зависимость от зерна и обеспечить преимущества для качества воды и окружающей среды (например, секвестрацию углерода и среду обитания для диких животных). Например, свитчграсс теряет значительно меньше N и P по сравнению с кукурузой.