Le transport est responsable d'une plus grande part des émissions de gaz à effet de serre que tout autre secteur de l'économie américaine, ce qui fait des biocarburants une stratégie prometteuse pour atténuer le changement climatique d'origine humaine. La norme américaine sur les carburants renouvelables, créée par la législation de 2007, exige que ces carburants remplacent partiellement ceux à base de pétrole. Jusqu'à présent, cependant, le mandat a été presque entièrement rempli par l'éthanol de maïs, un carburant qui peut être pire pour le climat que l'essence qu'il remplace.

Quinze ans plus tard, des recherches menées par l'Université du Wisconsin à Madison ont évalué les impacts environnementaux de l'éthanol de maïs et la politique qui le régit, en utilisant une combinaison d'analyses économétriques, de données sur l'utilisation des terres et de modélisation biophysique.

L'analyse, publiée cette semaine dans les Actes de l'Académie nationale des sciences , montre que les émissions de carbone résultant de l'utilisation des terres pour cultiver du maïs peuvent annuler ou même inverser les avantages climatiques de l'éthanol de maïs par rapport à l'essence.

Les résultats confirment ce que de nombreux scientifiques avaient déjà réalisé :D'un point de vue climatique et environnemental, l'éthanol de maïs n'est pas une bonne solution de biocarburant. Au lieu de cela, les résultats s'alignent sur le mouvement de la recherche bioénergétique vers le développement de biocarburants de nouvelle génération, tels que ceux fabriqués à partir de plantes vivaces non alimentaires cultivées sur des terres moins adaptées à l'agriculture conventionnelle.

"Cela réaffirme essentiellement ce que beaucoup soupçonnaient, à savoir que l'éthanol de maïs n'est pas un carburant respectueux du climat et que nous devons accélérer la transition vers de meilleurs carburants renouvelables, ainsi qu'améliorer l'efficacité et l'électrification", déclare l'auteur principal de l'étude, Tyler Lark, un scientifique. au Centre de recherche sur la bioénergie des Grands Lacs et au Nelson Institute for Environmental Studies à UW-Madison.

Les résultats sont particulièrement opportuns, dit-il, car la norme sur les carburants renouvelables impose des volumes annuels spécifiques de biocarburants jusqu'en 2022 ; une fois ces exigences expirées, l'Environmental Protection Agency assumera le rôle de déterminer combien et quels types de biocarburants devraient être produits chaque année pour répondre à la norme. Ce qui vient ensuite sur le plan politique pourrait avoir un effet très important sur le changement climatique, dit Lark. "C'est un moment charnière pour décider à quoi cette politique et notre paysage devraient ressembler à l'avenir."

Dans leurs études sur l'évolution des modes d'utilisation des terres aux États-Unis, Lark et sa collègue Holly Gibbs, professeure d'études environnementales et de géographie à l'UW-Madison, ont noté l'expansion des terres agricoles consacrées aux cultures de base, en particulier le maïs. Ils soupçonnaient que la production d'éthanol pourrait jouer un rôle. "Nous savions que cela contribuait probablement, mais nous ne savions pas dans quelle mesure", explique Gibbs.

Ils ont réuni une équipe interdisciplinaire, réunissant des agroécologues, des modélisateurs environnementaux et des économistes de l'UW-Madison, de l'Université de Californie à Davis, de l'Université d'État du Kansas et de l'Université du Kentucky. L'équipe s'est appuyée sur des études de modélisation antérieures pour mener une analyse plus empirique des liens entre la politique, le développement de l'éthanol, l'utilisation des terres et les résultats environnementaux.

"C'est la première fois que nous associons ces données détaillées et riches sur l'utilisation des terres aux moteurs économiques sous-jacents", déclare Gibbs. "Les données sur les prix et les modèles économiques ont fourni le pouvoir explicatif pour nous aider à comprendre la causalité derrière ces changements que nous observons depuis une décennie."

L'adoption de la norme sur les carburants renouvelables a fait grimper les prix des cultures, selon leur analyse, les prix du maïs ayant augmenté de 30 % et d'autres cultures de base, telles que le blé et le soja, de 20 %. De 2008 à 2016, la culture du maïs aux États-Unis a augmenté de 8,7 %, couvrant 6,9 millions d'acres supplémentaires de terres. Cette augmentation de l'agriculture s'est accompagnée d'une utilisation accrue d'engrais (3 à 8 % supplémentaires chaque année), d'une dégradation accrue de la qualité de l'eau (augmentation de 3 à 5 % du lessivage des nitrates et du ruissellement du phosphore) et d'une augmentation des émissions de carbone attribuables aux changements d'utilisation des terres.

Ces effets ont des répercussions sur la vie quotidienne des gens partout au pays. Le ruissellement d'azote et de phosphore contribue à la prolifération d'algues nuisibles et aux zones mortes dans les lacs, les rivières et le golfe du Mexique. Et le lessivage des nitrates peut contaminer les eaux souterraines et l'eau potable; il n'est pas rare que les municipalités des États du Midwest doivent construire de nouvelles usines de traitement de l'eau pour traiter les nitrates de leur eau provenant de la pollution agricole. L'éthanol de maïs aggrave ces problèmes.

"Cette seule politique a effectivement augmenté la pollution de l'ensemble de l'industrie agricole de plusieurs pour cent", déclare Lark.

L'effet total est que les émissions de carbone de l'éthanol à base de maïs produit pour répondre à la norme sur les carburants renouvelables sont au moins aussi élevées que celles de la quantité équivalente d'essence et peut-être plus élevées, probablement de 24 % ou plus.

En vertu de la norme sur les carburants renouvelables, un carburant devait atteindre une réduction d'au moins 20 % des émissions de gaz à effet de serre par rapport au pétrole pour être considéré comme renouvelable. L'éthanol de maïs vient d'atteindre le seuil de l'analyse d'impact réglementaire de 2010 de l'EPA, avec des émissions estimées inférieures de 20 à 21 % à celles de l'essence.

Mais le profil environnemental de l'éthanol n'a pas répondu aux attentes. Avec le recul, dit Lark, ils peuvent voir une raison pour laquelle. "Dans l'analyse réglementaire de l'EPA, ils ont estimé une très petite quantité de changement d'utilisation des terres nationales", note-t-il, "et peut-être à juste titre. Personne ne s'attendait à une réponse aussi importante, car la superficie des terres cultivées aux États-Unis avait diminué au cours des 30 dernières ans."

Au cours de la dernière décennie, cependant, les recherches de Lark et Gibbs ont documenté à la fois l'expansion de la superficie des terres cultivées et le passage important des rotations de cultures avec le soja et le blé à une monoculture de maïs plus continue.

"Les estimations initiales de l'EPA suggéraient que le changement d'utilisation des terres aux États-Unis piégerait le carbone et aiderait à améliorer l'empreinte carbone de l'éthanol. Mais rétrospectivement, nous savons maintenant qu'il a fait exactement le contraire", a déclaré Lark. "Plutôt que de réduire l'intensité carbonique de l'éthanol à 20 % de moins que l'essence, il semble qu'il l'augmente en fait bien plus que l'essence."

L'introduction de 10% d'éthanol de maïs dans les mélanges d'essence a été une étape utile vers l'intégration des énergies renouvelables dans les carburants traditionnels, disent Lark et Gibbs, mais ce n'est pas une bonne stratégie à long terme. Les biocarburants cellulosiques et autres avancés, tels que ceux fabriqués à partir de panic raide, d'autres plantes vivaces ou de déchets, offrent la possibilité de développer ce départ de manière plus durable.

"Nous utilisons beaucoup de terres pour le maïs et l'éthanol en ce moment", dit Lark. "Vous pourriez envisager de remplacer les 15 milliards de gallons d'éthanol de maïs existants par des biocarburants de nouvelle génération au fur et à mesure que cette production sera mise en ligne. Cela donnerait l'occasion de restaurer des millions d'acres de champs de maïs dans des prairies indigènes pérennes et d'autres paysages qui pourraient potentiellement être utilisés pour la bioénergie. , toujours être économiquement productif, et également aider à réduire le lessivage des nitrates, l'érosion et le ruissellement."

En fin de compte, les résultats soulignent que les décisions politiques à court terme auront un héritage environnemental durable, qu'il soit positif ou négatif.

"Cela ajoute de l'urgence au travail critique effectué dans nos centres de recherche sur la bioénergie pour trouver des moyens de générer des biocarburants à carbone négatif", déclare Lark, "et d'utiliser des systèmes pérennes et indigènes qui peuvent améliorer la qualité de l'eau, améliorer la biodiversité et aider à vraiment frapper nos objectifs de réduction des émissions de carbone."