Från vedeldade kaminer i Sudan till koleldade kraftverk i Pittsburgh, större delen av världen drivs med biomassaenergi - energi producerad med material som härrör från levande varelser. Två fossila bränslen, kol och petroleum, står för cirka 80 procent av världens energi. Däremot biobränslen -- bränslen från växter eller från animaliskt avfall -- bidrar med mindre än 2 procent av alla bränslen som produceras kommersiellt.
Att flytta över den lasten till biobränslen blir alltmer attraktivt av många skäl, till att börja med miljöhänsyn. Både biobränslen och fossila bränslen frigör kol (i form av koldioxid eller metan) när de förbränns för att producera energi. Skillnaden är att kolet i biobränslen först nyligen avlägsnades från atmosfären av de växter som används för att tillverka bränslet. (Växter, kom ihåg, "andas in" koldioxid och "andas ut" syre.) Att sätta tillbaka det kolet i atmosfären försämrar alltså inte balansen för mycket.
Däremot har kolet i fossila bränslen lagrats där i miljontals år. Att släppa ut det i atmosfären skapar ett överskott, vilket bidrar till smogbildning och klimatförändringar. Biobränslen avger inte heller några gifter, till skillnad från svavel och kvicksilver som frigörs när kol förbränns.
Den grundläggande processen för att göra biobränsle från biomassa liknar hur din kropp förvandlar mat till bränsle:Värme, enzymer och jäsningsbakterier bryter ner komplex stärkelse till enkla sockerarter. Det är därför livsmedelsgrödor med hög stärkelse som majs och sockerrör också är de främsta källorna till biobränsle – även om vilken gröda som helst, och till och med avfallsmaterial från livsmedelsgrödor, kan användas.
Framsteg i metoderna som används för att tillverka biobränsle ökar dess tilltalande. Tillverkade mikrober har visat sig påskynda stärkelsejäsningen för att skapa etanol, vilket gör processen billigare och mer effektiv. Och en experimentell metod för förgasning kan omvandla allt kol som finns till den kolmonoxid som behövs för bränsle, utan att släppa ut något skadligt koldioxidavfall.
Att odla grödor för att producera energi lovar ytterligare belöningar. Det skulle kunna återuppliva lokala jordbruksekonomier och minska beroendet av utländska källor. Det skulle kunna öppna nya marknader för befintliga grödor genom att använda biprodukter och avfallsmaterial som för närvarande slängs. Och vissa energigrödor från biomassa lockar till sig nyttiga insekter, vilket minskar behovet av bekämpningsmedel.
Men som med alla resurser kan kortsynthet, brist på kunskap och ren girighet spåra ur biobränslets potential för gott. På nästa sida kommer vi att titta på några av utmaningarna för jordbruk med energigrödor.
Ett allvarligt problem med biobränsleodling idag är att den konkurrerar med livsmedelsproduktionen om mark och andra resurser. 2007 slutade en tredjedel av den amerikanska majsskörden att användas för att producera etanol. Den resulterande bristen har ansetts vara en orsak till de skyhöga priserna på majsprodukter, som är stapelvara i många länder. När världens befolkning och kaloribehov växer kommer pressen bara att bli hårdare.
Att plantera energigrödor kan störa ekosystemet. I Malaysia, till exempel, rycks djungler upp för att plantera palmer för sin olja. Och några lovande grödor kan bli invasiva arter. Till exempel kan en gigantisk vass som verkade vara perfekt lämpad för Floridas tropiska klimat också överväldiga inhemska Everglade-växter och kväva vattendrag.
Dessutom gör miljöpåverkan av att producera vissa biobränslen dem mindre miljövänliga. Att odla majs för etanol använder stora mängder vatten och kvävegödsel. Och storskalig etanolproduktion skulle innebära att man lägger nya rörledningar för att transportera bränslet -- om det leds genom befintliga bensinledningar skulle det korrodera dem och plocka upp föroreningar.
Att identifiera dessa potentiella problem har gjort det möjligt för forskare att föreslå potentiella lösningar. Istället för att använda potentiella livsmedelskällor för biobränsle kan bönder odla dedikerade biobränslegrödor som faktiskt gynnar miljön. Switchgrass, till exempel, är en vattensnål hemma i Great Plains som, som en perenn, inte behöver årlig återplantering. Dessutom återställer det faktiskt näringsämnen till jorden, vilket ökar nästa säsongs tillväxt.
För att lindra markstress kan biobränslen utvinnas från växter som trivs under förhållanden där matgrödor flossar. Till exempel kan poppelträd växa i giftig jord på grund av deras förmåga att ta bort och förstöra föroreningar, såsom petroleum. En annan möjlig lösning på biobränsleproblemen är att föda upp nya stammar av både bränsle- och livsmedelsgrödor som är mer torka- och saltvattenbeständiga.
Att använda dessa och andra tekniker för att regionalisera bränslemarknaderna skulle kunna minska miljöavgiften för att transportera bränslen. Bilar i Mellanvästern kan köras på en etanolblandning gjord med majs från Illinois; i söder, med sockerrör från Louisiana.
Experter säger att vi är drygt fem till tio år ifrån att se biobränslen användas som en daglig energikälla. Både universitet, privata företag och regeringar investerar i forskning för att påskynda processen. Att lära sig var balansen ligger mellan användning och överanvändning, för varje gröda och i varje region, skulle kunna skörda en hälsosam skörd av hållbar energi för kommande generationer.
