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生物燃料有可能减少与运输相关的能源和温室气体排放强度，但也可能对社会和环境产生其他重大影响。根据需求、作物生长条件和技术的不同，它们可能需要大幅增加耕地和灌溉用水。此外，生物燃料可能已经影响了世界粮食价格。

使用模式

生产

  • 在美国，乙醇主要是通过加工和发酵玉米粒中的淀粉制成高纯度的酒精。美国94%的乙醇来自玉米，而巴西使用甘蔗作为主要原料。1、2
  • 2021年，美国和巴西的乙醇产量约占全球的81%。3.
  • 在2020/21季节，50亿蒲式耳玉米(占美国供应量的34%)成为乙醇原料。4
  • 纤维素乙醇原料丰富，包括玉米秸秆、植物残渣、废木屑和柳枝稷。从这些原料中制造乙醇更加困难，因为纤维素不容易分解成糖。5
  • 生物柴油可以由动物脂肪、油脂、植物油和藻类制成。在美国，大豆油、玉米油和回收的食用油是常见的原料。6
  • 藻类生物柴油是一个正在进行的研究领域。beplayer官网入口藻类每英亩可能比其他作物多生产10到100倍的燃料。7

世界燃料乙醇产量，2021年3.(十亿加仑)
世界燃料乙醇和生物柴油产量，2021年

生物燃料产量的原料89、10、11
生物燃料产量的原料

2001-2021年美国生物燃料生产12
美国生物柴油产量

消费与需求

  • 2021年，美国石油出口超过进口，这是自开始跟踪以来的第二次。美国平均石油消费量为1980万桶/天。12
  • 2021年，美国有197家乙醇炼油厂和75家生物柴油生产厂13、14
  • 2021年，美国生物柴油生产设施的开工率为68%。12日,14日
  • 许多生物柴油生产商依赖联邦税收抵免，对原料(大豆油)和能源(石油)价格波动仍然很敏感。生物柴油税收优惠最近从2018年1月1日起追溯恢复，并将一直持续到2022年底。15
  • 2021年，美国10%的汽车燃料消耗(按体积计算)是乙醇，超过98%的美国汽油含有乙醇。2、12
  • E85的售价低于普通汽油，但每加仑的能量更少。使用E85的弹性燃料汽车的燃油经济性降低了15-27%。16

生命周期影响

能源

  • 化石能源比(FER)是指能源产出与不可再生能源投入的比率。17汽油的价值为0.8(在泵上需要1.2 BTU的化石燃料才能提供1 BTU的天然气)。19最近的估计显示，乙醇的能源平衡系数约为1.5，但在玉米农业高效的地区，如爱荷华州和明尼苏达州，其能源平衡系数接近4，科学家们相信，随着生物质处理效率的提高，能源平衡最终可能上升到60。20.
  • 从1990年到2006年，大豆生物柴油的FER从3.2左右提高到5.5。21在同一时期，乙醇从能量吸收过渡到净能量获得。大部分改善来自于种植玉米时化肥投入的减少。20.
  • 相比之下，石油基柴油的FER为0.83。22

化石能源投资的燃料回报17、18
化石能源投资的燃料回报

温室气体(见温室气体情况介绍）

  • 平均而言，如果包括土地使用变化(LUC)排放，玉米乙醇的温室气体排放量比汽油低34%，如果不包括土地使用变化(LUC)排放，则低44%。23
  • 包括LUC排放时，纤维乙醇的温室气体排放平均比汽油低97%，不包括LUC排放时则低93%。23
  • 使用B20(20%生物柴油，80%石油柴油)，这是美国常见的生物柴油混合物，可以减少CO2排放量比石油柴油低15%。使用B100(100%生物柴油)可降低CO2减少74%的排放量。24日,25
  • 生物柴油有限公司2假设排放再次被新原料的增长所吸收，因此，尾气CO2生物燃料的排放被排除在排放计算之外。26日,27日
  • 研究表明，美国生物燃料产量的增加将增加全球温室气体排放，因为更高的作物价格促使其他国家的农民将非耕地转为耕地。开垦新的农田会释放储存在植被中的碳，从而阻止这些植物未来的碳储存。28

其他的影响

  • 每年夏天，墨西哥湾都会出现一个巨大的缺氧区(五年平均面积为5380平方英里)。29过量的氮，主要来自中西部农场的化肥径流，导致藻类大量繁殖，分解和消耗溶解氧，伤害或杀死水生生物。在不改变种植技术的情况下增加玉米乙醇种植面积将使减少低氧区变得更加困难。30.
  • 在全球范围内，预计用于生物燃料的平均可耕地面积将从目前的2.5%上升到2050年的6%。然而，种植生物燃料作物的影响因地区气候和耕地可用性的差异而有很大差异。31
  • 灌溉原料比生产生物燃料需要多得多的水。虽然一个典型的生物精炼厂每生产一加仑生物燃料需要消耗1到4加仑的水，但2003年在内布拉斯加州干旱气候地区种植的玉米每生产一加仑乙醇需要780加仑的灌溉水。33大部分用于乙醇的玉米生产都发生在高度灌溉的地区，大量来自地下水。34
  • 对2006-2008年粮食价格危机的研究综述发现，生物燃料原料的增长对玉米价格上涨的贡献在20-50%之间。生物燃料需求预期增加导致的土地利用变化预计将使全球玉米和小麦价格上涨1-2%，植物油价格上涨10%左右。35

生物燃料所需耕地和灌溉用水的百分比，2005年与2030年32
生物燃料所需耕地和灌溉用水的百分比，2005年与2030年

解决方案和可持续行动

  • 根据2007年的能源独立和安全法案，可再生燃料标准(RFS2)要求到2022年每年生产360亿加仑(bg/y)的生物燃料:16 bg/y来自纤维素来源，5 bg/y来自其他先进来源，玉米乙醇不超过15 bg/y。生命周期温室气体标准也已到位，以确保生物燃料产生的排放量低于石油同类产品。36
  • 美国乙醇生产商、混合商和经销商得到了一系列税收优惠政策的支持，其中一些优惠政策已于2020年延长。37
  • 燃料含量标准是鼓励使用生物燃料的一项政策选择。在巴西销售的普通汽油被要求含有27%的乙醇。38总的来说，乙醇在巴西的交通燃料中占54%，而在美国这一比例为10%39、40
  • 2012年，制定了2017-2025年车型的新汽车制造标准，将2025年新型轻型汽车的企业平均燃油经济性(CAFE)标准提高到每加仑54.5英里。2020年，《更安全、负担得起的燃油效率汽车规则》(SAFE)修订了CAFE标准，至2030年，燃油效率每年提高1.5%，相当于全车队平均目标40.5英里/加仑。第四十一条、第四十二条2021年，NHTSA评估了安全规则，并建议废除该规则，以建立与《能源政策和节约法案》(EPCA)一致的法规。43
  • 公共交通、拼车、骑自行车和远程办公都是减少交通能源消耗和相关影响的好方法。查看CSS个人交通工具字幕新闻获取更多信息。
引用作为

可持续系统中心，密歇根大学，2021。“生物燃料字幕新闻。”酒吧。不。CSS08-09。

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  5. 美国能源部，EERE(2020)“乙醇原料。”
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  40. 美国EIA(2022)“汽油中有多少乙醇，它如何影响燃油经济性?”
  41. 国家公路交通安全管理局(NHTSA)和美国环保署(2012)“2017年及以后型号年轻型汽车温室气体排放和企业平均燃油经济性标准，最终规则”。联邦公报，77:199。
  42. NHTSA和美国EPA(2020)“针对2021-2026年车型的更安全、负担得起的燃油效率(SAFE)车辆规则，最终规则。”联邦公报，85:84。
  43. NHTSA(2021)“企业平均燃油经济性(CAFE)抢占。”联邦公报，86:90。

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