Des chercheurs du Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) ont découvert que la transition des terres inscrites au Conservation Reserve Program (CRP) vers l'agriculture bioénergétique peut être avantageuse pour les propriétaires fonciers américains, le gouvernement, et l'environnement.

Les terres inscrites au CRP ne peuvent actuellement pas être utilisées pour la production de cultures bioénergétiques, où les plantes à haut rendement (comme le miscanthus et le panic raide) sont récoltées pour être converties en bioproduits commercialisables qui remplacent l'énergie à base de combustibles fossiles et de charbon. Créé par le département américain de l'Agriculture en 1985, le CRP incite les propriétaires fonciers à retirer les terres cultivées écologiquement dégradées, échanger la productivité agricole contre des habitats indigènes et accepter des paiements annuels du gouvernement en retour.

Alors que le monde se réchauffe et que sa population augmente de façon explosive, la demande mondiale de production alimentaire est en contradiction avec la baisse de la productivité agricole menacée par des conditions climatiques extrêmes. Par conséquent, l'attribution de terres CRP pour la biomasse énergétique à haut rendement pourrait éliminer le besoin de cultures bioénergétiques et de cultures vivrières pour se disputer l'espace.

Une équipe dirigée par le responsable du thème de la durabilité de CABBI Madhu Khanna et Ph.D. L'étudiante Luoye Chen a développé une approche de modélisation intégrée pour évaluer la viabilité de la transition des terres CRP dans l'est des États-Unis vers des cultures bioénergétiques pérennes. Leur papier, Publié dans Sciences et technologies de l'environnement en janvier 2021, confirmé que la transition d'affectation des terres est effectivement viable à condition que certaines conditions clés soient remplies.

"En tant que partisans d'un environnement plus sûr, bioéconomie plus durable, nous devons donner la priorité au remplacement des combustibles fossiles, " dit Khanna, qui est également directeur par intérim de l'Institute for Sustainability, Énergie, et environnement (iSEE) à l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign. "En tant que scientifiques, il est de notre responsabilité de prendre une décision réfléchie, approche innovante pour atténuer les gaz à effet de serre d'une manière qui s'avérera bénéfique à long terme.

« Les secteurs des transports et de l'électricité cherchent à développer la production de bioénergie, et il est impératif que le secteur agricole fasse de même. Cela nécessite un programme dans lequel les terres cultivées bioénergétiques et les terres cultivées vivrières coexistent plutôt qu'elles ne se concurrencent."

L'équipe CABBI adopte une approche intégrée pour peser les coûts et les avantages de l'échange du statu quo du CRP - superficie non cultivée - pour la bioénergie, combinant le modèle d'analyse de la politique des biocarburants et de l'environnement (BEPAM) avec le modèle biogéochimique DayCent (Daily Time Step Version of the Century Model).

Le BEPAM évalue la rentabilité nette, répondre à la question clé :quelles conditions économiques précises inciteront les propriétaires fonciers du CRP à passer aux terres agricoles bioénergétiques ? Un contrepoint environnemental au BEPAM, DayCent simule tous les effets écosystémiques de la transition sur un comté donné, fournir un « aperçu » dans l'avenir et faire la lumière sur la façon dont ce changement d'affectation des terres pourrait affecter des facteurs tels que le rendement des cultures, échange de nutriments, et la séquestration du carbone dans le sol.

Un élément clé de cette étude regroupe les données des deux modèles pour formuler une évaluation du cycle de vie des gaz à effet de serre (GES), qui calcule le total des GES atténués par le processus dans son ensemble, de l'acte physique de plantation à l'introduction d'énergie propre dans la bioéconomie.

« L'évaluation du cycle de vie complet est vraiment essentielle pour comprendre les résultats globaux de notre recherche, " a déclaré Chen. " Nous prenons tout en compte - le processus de croissance et de récolte des matières premières, le carbone séquestré dans le sol, et le fait qu'en fin de compte, nous remplacerons les combustibles fossiles par des biocarburants, et l'électricité à base de charbon avec la bioélectricité.

"Garder ce résultat final à l'esprit ancre tout le reste dans l'objectif ultime d'un impact environnemental positif net."

L'équipe a conclu que la conversion de 3,4 millions d'hectares de terres CRP en bioénergie de 2016 à 2030 est économiquement et écologiquement viable, sous certaines conditions.

Economiquement parlant, tous les systèmes sont « en marche » si le prix du marché de la biomasse est élevé et que le gouvernement continue de distribuer les paiements de location des terres du CRP appropriés. Ces facteurs peuvent idéalement fonctionner comme des contrepoids :si les prix de la biomasse baissent, des paiements de location de terres substantiels peuvent alléger le stress financier des agriculteurs et encourager leur engagement continu envers la bioénergie; alternativement, la flambée des prix de la biomasse rationaliserait l'assouplissement du soutien gouvernemental, économiser l'argent des contribuables. L'équipe a identifié deux couples idéaux :1) les propriétaires fonciers reçoivent 100 pour cent de leurs paiements gouvernementaux d'origine et vendent la biomasse à 75 $/tonne métrique; ou 2) les propriétaires fonciers reçoivent 75 pour cent de leur paiement initial et vendent la biomasse pour 100 $/tonne métrique. Idéalement, les deux parties en profitent.

La conversion des terres du CRP en bioénergie peut également entraîner des économies substantielles de GES. Des études antérieures montrent qu'une importante « dette carbone du sol » est susceptible de s'accumuler au début de l'entreprise, pendant les années de plantation du miscanthus et du panic raide. Cependant, en tenant compte de l'analyse du cycle de vie complet mentionnée ci-dessus, l'équipe de recherche a déterminé que les effets à long terme du remplacement des énergies fossiles et du charbon par des bioproduits compenseraient largement cette perte temporaire.

Considérant les revenus des propriétaires fonciers provenant des ventes de biomasse, des économies sur les paiements gouvernementaux pour maintenir les inscriptions existantes au CRP, et les avantages monétisés de l'atténuation des GES par le remplacement des combustibles fossiles (quantifiés à l'aide du « coût social du carbone »), la valeur nette totale de la conversion des terres du CRP en bioénergie pourrait atteindre 28 à 125 milliards de dollars au cours de la période 2016-2030.