Jesper Hedal Kløverpris & Steffen Mueller
Diterima: 7 Februari 2012 / diterima: 10 Agustus 2012 / Diterbitkan online: 11 September 2012
# Springer-Verlag 2012
Abstrak
Tujuan estimasi kini dampak iklim dari
tidak langsung perubahan penggunaan lahan (ILUC) yang disebabkan oleh biofuel
sangat dipengaruhi oleh asumsi mengenai biofuel
masa produksi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengusulkan
metode baru (baseline akuntansi waktu) yang mengambil dunia
penggunaan lahan dinamika memperhitungkan bahwa konsisten dengan
potensi pemanasan global, yang berlaku untuk setiap fenomena
menyebabkan perubahan penggunaan lahan, dan yang independen dari
asumsi masa produksi.
Metode Kami mempertimbangkan ILUC dalam dua bentuk. Yang pertama disebut
"Dipercepat ekspansi" dan menyangkut ILUC di daerah dengan
daerah pertanian berkembang. Kedua disebut
"Pengembalian tertunda" dan menyangkut ILUC di daerah dengan
penurunan areal pertanian. Kami menggunakan tren terbaru dalam internasional
penggunaan lahan dan proyeksi perubahan penggunaan lahan di masa depan
untuk menilai bagaimana ILUC dari biofuel akan mengubah pembangunan
dalam dinamika penggunaan lahan pertanian global dibandingkan dengan
tren yang ada (yaitu, pengembangan awal). Kami kemudian
menggunakan definisi potensi pemanasan global untuk menentukan
kesetaraan CO2 dari perubahan penggunaan lahan
dinamika.
Hasil dan diskusi Kami menerapkan akuntansi waktu awal
dua studi ILUC yang ada dalam literatur. Dengan arus
tren penggunaan lahan pertanian global, metode signifikan
mengurangi dampak iklim diperkirakan sebelumnya
Studi ILUC (lebih dari setengah). Analisis sensitivitas menunjukkan
bahwa hasil agak sensitif terhadap asumsi mengenai
penyerapan karbon dan asumsi tentang postreversion
ekosistem.
Kesimpulan Perkembangan yang dinamis global dalam penggunaan lahan
memiliki implikasi penting untuk langkah akuntansi waktu
ketika memperkirakan dampak iklim ILUC disebabkan oleh
produksi biofuel atau hal lain yang mempengaruhi penggunaan lahan.
Mengabaikan hal ini dapat menyebabkan kesimpulan yang keliru tentang
dampak iklim sebenarnya ILUC. Beberapa proyeksi penggunaan lahan
menunjukkan bahwa daerah pertanian global akan terus memperluas
hingga dan setelah 2050. Oleh karena itu kami merekomendasikan untuk menerapkan
konsep akuntansi waktu awal sebagai bagian terintegrasi dari
Studi dan ILUC masa depan untuk memperbarui hasil pada biasa
dasar.
Kata kunci Biofuels. Bioetanol. Etanol jagung. ILUC.
Perubahan penggunaan lahan tidak langsung. Akuntansi Waktu
1. Perkenalan
Biofuel cair memberikan alternatif terbarukan untuk fosil
bahan bakar di sektor transportasi. Misalnya, cornbased
etanol dapat menggantikan bensin konvensional, yang
menyebabkan gas rumah kaca rata-rata (GRK) dari
kira-kira 95 g setara CO2 per megajoule bahan bakar
(G CO2e / MJ) ketika mempertimbangkan seluruh siklus hidup dari
ekstraksi minyak mentah melalui penyulingan dan pembakaran
(Argonne National Laboratory 2010a). Sebagai perbandingan,
Liska et al. (2009) memperkirakan emisi gas rumah kaca dari US
etanol berbasis jagung menjadi 38-48 g CO2e / MJ. Itu
Editor yang bertanggung jawab: Llorenc Mila i Canals
Bahan tambahan elektronik Versi online artikel ini
(Doi: 10,1007 / s11367-012-0488-6) mengandung bahan tambahan,
yang tersedia untuk pengguna yang berwenang.
J. H. Kløverpris (*)
Novozymes A / S,
Krogshøjvej 36,
2880 Bagsværd, Denmark
e-mail: jklp@novozymes.com
S. Mueller
Energi Resources Center (MC 156),
University of Illinois di Chicago,
1309 South Halsted Street, Room 208,
Chicago, IL 60607, USA
Int J Siklus Hidup Menilai (2013) 18: 319-330
DOI 10,1007 / s11367-012-0488-6
angka yang sesuai dalam versi SAMBUT Model
1.8D (Argonne National Laboratory 2010b) adalah 53 g
CO2e / MJ (Argonne National Laboratory 2010a). Ini
termasuk perbaikan efisiensi energi dalam etanol
Produksi didokumentasikan oleh Mueller (2010). Berdasarkan
angka-angka ini, menggantikan bensin konvensional dengan
etanol berbasis jagung memberikan potensi yang signifikan untuk
pengurangan emisi gas rumah kaca. Namun, emisi dari
disebut tidak langsung perubahan penggunaan lahan (ILUC) belum
dipertimbangkan dalam perbandingan ini. ILUC dapat terjadi ketika
lahan pertanian yang ada sebelumnya digunakan untuk makanan atau
Produksi pakan dikhususkan untuk produksi biofuel
bahan baku. Cukup berbicara, penurunan yang dihasilkan dalam
pasokan pakan atau makanan dapat menyebabkan peningkatan relatif
harga pertanian, yang dapat memberikan insentif untuk
meningkatkan produksi di tempat lain (Kløverpris et al. 2008).
Sampai batas tertentu, peningkatan produksi ini mungkin datang
dari konversi lahan baru untuk lahan pertanian, dan
ini dapat mengakibatkan emisi gas rumah kaca, misalnya dari hutan
kliring. Untuk memperkirakan emisi gas rumah kaca dari ILUC
dan mengaitkannya dengan satu unit biofuel, maka perlu
memperkirakan jumlah lahan tidak langsung terkena,
jenis tanah tidak langsung terkena dampak (padang rumput, hutan,
dll), dan emisi gas rumah kaca dari lahan tersebut
jenis hasil konversi mereka untuk pertanian.
Akhirnya, emisi gas rumah kaca dari ILUC harus dialokasikan
dengan volume biofuel yang dihasilkan. Langkah ini
yang paling sering disebut sebagai "waktu akuntansi" karena
emisi ILUC awal harus dianggap berasal dari selanjutnya
produksi biofuel, yang mungkin berlangsung selama
beberapa dekade. Searchinger et al. (2008) adalah yang pertama
untuk datang dengan analisis penuh emisi ILUC dari
biofuel. Sejak itu, beberapa peneliti lain telah disempurnakan
dan ditingkatkan ILUC pemodelan, misalnya Hertel et al.
(2010). Namun, pendekatan akuntansi kalinya diterapkan
oleh Searchinger et al. telah agak menetapkan standar untuk
banyak penelitian ILUC lainnya. Searchinger et al. hanya didistribusikan
emisi ILUC lebih dari 30 tahun produksi etanol jagung.
Hal ini juga dikenal sebagai metode anualisasi. Pilihan
periode akuntansi 30 tahun jelas agak sewenang-wenang dan,
pada saat yang sama, memiliki implikasi signifikan bagi hasil: Jika
periode akuntansi dua kali lipat, emisi ILUC adalah
dibelah dua dan sebaliknya. Selain itu, metode anualisasi
tidak mempertimbangkan apa yang akan terjadi ke tanah
secara tidak langsung dipengaruhi oleh produksi biofuel dalam skenario tanpa
biofuel. Sebaliknya, secara implisit diasumsikan bahwa global
daerah pertanian akan tetap konstan tanpa biofuel dan
dinamika penggunaan lahan global sehingga ignored.1 A lebih
Pendekatan canggih untuk masalah akuntansi waktu
jelas tambahan yang sangat dibutuhkan untuk debat ilmiah
tentang ILUC. Tujuan dari makalah ini adalah untuk menyajikan waktu
metode akuntansi yang mengambil kekurangan dari
Metode anualisasi menjadi pertimbangan dan untuk menggambarkan
bagaimana metode ini akan mempengaruhi emisi ILUC dihitung
dalam penelitian lain. Kami akan mengacu pada konsep sebagai "dasar
akuntansi waktu. "
Tulisan ini terutama akan fokus pada biofuel, tapi filosofi
belakang waktu dasar akuntansi berlaku untuk setiap
Fenomena sehingga ILUC seperti jalan raya dan bangunan
pada lahan pertanian, beralih dari konvensional ke
pertanian organik (dalam kasus hasil berubah), setaside politik
program, dan pilihan makanan sehari-hari yang dilakukan oleh
konsumen di supermarket.
Kami akan menggunakan istilah "penggunaan lahan dasar" (atau hanya dasar)
untuk menggambarkan perkembangan konstan dalam penggunaan lahan mengambil
tempat sebagai hasil dari semua driver selain subjek tertentu
diteliti.
2 Metode
2.1 penggunaan lahan tren dasar Current
Kita mulai dengan melihat tren terbaru di tanah
menggunakan dasar. Dari tahun 1998 hingga 2007,2 daerah lahan pertanian di
negara maju (longgar didefinisikan sebagai Eropa, Amerika Utara
Amerika, dan Oseania) terus menurun dengan total
4% atau sekitar 2,2 juta ha (Mha) per tahun rata-rata
(FAOSTAT 2010). Ketika membandingkan data di Roques et al.
(2011), tampaknya perubahan lahan pertanian ini adalah terbalik
berkorelasi dengan perubahan lahan pertanian menganggur, tetapi Eropa dan
Amerika Serikat juga melihat peningkatan tutupan hutan selama
Periode dijelaskan (FAO 2010; Smith et al 2010.).
Tren terbaru di daerah lahan pertanian di maju
dunia menunjukkan bahwa baik efek langsung maupun tidak langsung dari
biofuel telah menyebabkan setiap (gross) perluasan lahan pertanian tersebut
Daerah di bagian dunia 1998-2007.
Sebaliknya, produksi biofuel memiliki kemungkinan memperlambat
tingkat di mana tanah yang keluar dari produksi akibat
idling atau penyebab lainnya. Kami kemudian akan merujuk ke efek ini sebagai
"Reversi tertunda".
Dari tahun 1998 sampai 2007, negara berkembang (longgar didefinisikan
Afrika, Asia, dan Amerika Latin) telah melihat 5%
peningkatan di daerah lahan pertanian atau sekitar 4,9 juta hektar / tahun rata-rata.
Hal ini terutama didorong oleh perubahan di Afrika dan
Amerika Latin (FAOSTAT 2010). Lihat Elektronik
Bahan Tambahan 1 (Bagian 1) untuk keterangan lebih lanjut.
1 Menariknya, dinamika dasar sering dipertimbangkan dalam estimasi
dari jumlah lahan tidak langsung terkena dampak, yang secara eksplisit
dimodelkan sebagai perubahan bersih, yaitu, perubahan dalam kaitannya dengan dasar (lihat
misalnya, Hertel et al. 2010).
2 terbaru periode 10-tahun yang datanya penggunaan lahan global yang tersedia
dalam database FAOSTAT (FAOSTAT 2010) pada saat
sedang menulis.
320 Int J Life Cycle Menilai (2013) 18: 319-330
2.2 Implikasi Dasar akuntansi waktu
Seperti ditunjukkan pada bagian sebelumnya, penggunaan lahan baseline
tidak statis secara implisit diasumsikan dalam metode anualisasi
(Digunakan untuk akuntansi waktu di sebagian besar studi yang ada dari ILUC
emisi dari bahan bakar nabati). Fakta bahwa baseline dinamis
sebenarnya apa yang memungkinkan kita untuk membuang anualisasi yang
Metode (dan ketergantungannya pada produksi biofuel tetap
periode) dan bukannya memperkirakan pemanasan global dari ILUC
emisi khusus untuk tahun di mana volume tertentu
biofuel diproduksi. Masalah dasar yang dinamis memiliki
sebelumnya telah ditangani oleh Kløverpris et al. (2010).
Namun, ini adalah dalam kaitannya dengan kualitas tanah, tidak GRK
emisi (grafis diilustrasikan pada Gambar. 3 di sebelumnya
kertas). Konsep akuntansi waktu awal dibangun di atas
Pendekatan dibahas oleh Kløverpris et al. (2010) dan
implikasi untuk pemodelan emisi GRK dari
ILUC dibahas di bawah ini. Sedangkan Kløverpris et al.
(2010) hanya ditangani dengan perubahan marjinal di lahan pertanian
gunakan (biasanya memadai untuk penilaian siklus hidup produk),
kami akan menunjukkan bagaimana awal waktu akuntansi juga dapat menutupi
perubahan besar dalam penggunaan lahan, yang dapat terjadi sebagai akibat dari
kebijakan biofuel atau kebijakan lain yang mempengaruhi lahan pertanian
digunakan, misalnya Uni Eropa set-samping kebijakan.
2.2.1 ekspansi Accelerated
Kita mulai dengan menjelaskan ILUC dalam bentuk dipercepat
ekspansi. Ketika biofuel menyebabkan ILUC di suatu daerah di mana
penggunaan lahan garapan sudah meningkat, tambahan
(Tidak langsung) efek penggunaan lahan akan mempercepat ekspansi
dari daerah pertanian. Lahan baru akan demikian akan dibawa ke
Produksi awal dari itu seharusnya telah di
dasar. Jika sawah yang ada digunakan untuk bahan baku biofuel
produksi selama 1 tahun, daerah lain lahan baru
akan datang ke produksi di tempat lain 1 tahun sebelumnya
dibandingkan dengan baseline. Jika produksi bahan baku adalah
dipertahankan di tahun depan (pada yang ada pertanian yang sama
tanah), namun daerah lain lahan baru terpencil akan datang
dalam produksi 1 tahun lebih awal daripada sebaliknya akan
memiliki dan sebagainya. Hal ini diilustrasikan pada Gambar. 1, yang menunjukkan
bagaimana dua tahun berturut-turut produksi biofuel masing-masing memiliki
dampak ILUC yang sama, yaitu untuk membawa daerah tertentu (ditunjukkan
oleh bintang) ke dalam produksi 1 tahun lebih cepat daripada di
dasar. Perhatikan bahwa dampak tahunan ini tidak tergantung pada
masa produksi diasumsikan selama baseline adalah
berkembang.
Gambar 1 menggambarkan situasi di mana subjek di bawah
studi (dalam hal ini produksi biofuel) menyebabkan lahan tidak langsung
menggunakan perubahan, yang tidak melebihi dasar tahunan
perluasan area pertanian. Dalam arti, Gambar. 1 adalah
relevan dengan semua perubahan marjinal tetapi juga perubahan dari
ukuran yang signifikan (dilihat dalam kaitannya dengan perubahan dasar).
Dalam kasus program biofuel yang lebih besar, ekspansi dipercepat
(Daerah datang ke produksi lebih cepat dari pada
baseline) dapat melebihi ekspansi awal tahun depan
dimana beberapa tanah datang ke produksi tidak hanya 1 tahun
tapi dua atau lebih tahun lebih awal dari pada baseline. Kita akan
kemudian menunjukkan bagaimana metodologi akuntansi waktu awal
dapat mengatasi situasi ini. Selain itu, ILUC bisa berpotensi
melampaui ekspansi yang tetap akan
terjadi di baseline, di beberapa titik. Situasi ini
dibahas dalam Bagian 4.3.
2.2.2 Tertunda pengembalian
Bentuk lain dari ILUC tertunda pengembalian. Di daerah
di mana penggunaan lahan pertanian menurun, ILUC akan memperlambat ini
memproses bawah. Jika sawah yang ada ditempati untuk
produksi bahan baku biofuel selama 1 tahun, maka akan langsung
menunda (1 tahun) waktu dimana daerah yang sesuai
lahan pertanian akan keluar dari produksi (analog dengan
"Ekspansi dipercepat"). Satu tahun lagi bahan baku biofuel
Produksi (pada lahan pertanian yang ada sama) akan
memiliki efek yang sama walaupun sekarang akan daerah lain
lahan pertanian, yang sempat tertunda dalam "pensiun"
Pertanian
tanah
ILUC
B
Tahun 1
Biofuels produksi bahan baku
ILUC
Tahun 2
Tahun 3
(Tidak ada biofuel
produksi)
Legenda
Perbatasan pertanian di awal
Perbatasan pertanian baru karena ILUC
B
B
Perbatasan pertanian di tahun sebelumnya
*
*
* Lokasi dibawa ke dalam produksi satu tahun
awal daripada di baseline
Pertanian
tanah
Pertanian
tanah
Gambar. 1 ekspansi Accelerated. Di wilayah dengan memperluas pertanian
daerah, efek penggunaan lahan tidak langsung biofuel diproduksi di tempat lain
akan membawa lahan baru ke dalam produksi awal (dalam hal ini 1 tahun sebelumnya)
daripada dalam situasi dasar tanpa biofuel. Hal ini diilustrasikan dengan
2 tahun produksi biofuel pada gambar di atas. Perhatikan bahwa setiap tahun
memiliki dampak ILUC yang sama (tanda bintang)
Int J Siklus Hidup Menilai (2013) 18: 319-330 321
dari pertanian. Hal ini secara grafis diilustrasikan pada Gambar. 2.
Berdasarkan Bagian 2.1, kita menemukan kemungkinan bahwa "pensiun" tanah
akan menganggur dan memulai pengembalian awal ke keadaan alami.
Oleh karena itu kami menunjuk jenis ILUC tertunda pengembalian.
Juga dalam kasus ini, dampak ILUC beberapa tahun
produksi biofuel akan sama dan asumsi
tentang masa produksi tidak diperlukan (dengan asumsi
hasil dan parameter lainnya tetap sama). Perhatikan di bawah itu
asumsi dasar statis, tertunda pengembalian akan
tidak kemungkinan karena tidak akan ada pengembalian (dalam
baseline) untuk menunda. Ini lagi menunjukkan mengapa baseline adalah
penting.
2.3 Memperkirakan faktor ILUC
Seperti dibahas di atas, ILUC akan mengubah waktu tanah
menggunakan perubahan baseline. Ini berarti bahwa perubahan ini
akan terjadi pula, tapi mereka tetap harus diperhitungkan.
Kita sekarang beralih ke implikasi pemanasan global
pergeseran waktu emisi gas rumah kaca yang disebabkan oleh ILUC dilihat di
Sehubungan dengan dasar yang dinamis. Emisi gas rumah kaca sebelumnya
dalam kasus percepatan ekspansi dan ditunda
penyerapan karbon dalam kasus tertunda pengembalian penyebab
GRK untuk hadir di atmosfer untuk waktu yang lebih lama dari
di baseline. Selama waktu tambahan ini, mereka akan menyebabkan
pemanasan, yang harus dipertimbangkan.
Emisi gas rumah kaca dari perubahan penggunaan lahan tidak langsung dikaitkan
untuk satu unit biofuel sering disebut sebagai "
ILUC Faktor "(meskipun sebenarnya merupakan ditambakan, bukan faktor).
Karena faktor ILUC ditambahkan dengan emisi langsung dari
produksi biofuel, unit faktor ILUC harus
konsisten dengan emisi langsung. Ini biasanya
diukur dengan potensi pemanasan global mereka terlihat lebih
100 tahun (di sini disebut sebagai GWP100). The GWP100
mengungkapkan emisi CO2, yang akan menyebabkan hal yang sama
radiasi kumulatif memaksa (CRF) sebagai radiasi yang diberikan
efek selama periode akuntansi 100 tahun. Di sana
telah beberapa perdebatan konsep GWP (lihat misalnya,
Fuglestvedt et al. 2003; Bersinar 2009; Levasseur et al. 2010).
Sebagai contoh, sementara berbagai argumen mendukung 100 tahun
sebagai periode akuntansi yang wajar (Fearnside 2002), kali ini
Periode pada dasarnya sewenang-wenang. Hal ini, bagaimanapun, di luar ruang lingkup
makalah ini untuk masuk discussions.We ini hanya akan menerima
bahwa GWP100 adalah pilihan umum metrik untuk dunia
pemanasan dampak dan menjelaskan bagaimana faktor ILUC untuk dipercepat
ekspansi dan tertunda pengembalian dapat diturunkan sesuai.
Perhatikan bahwa kita tidak bertukar satu sewenang-wenang
Pilihan (masa produksi biofuel yang diasumsikan) untuk yang lain
(Periode akuntansi dalam konsep GWP). Kami hanya
memastikan konsistensi antara estimasi faktor ILUC dan
konsep GWP.
The GWP100 didefinisikan sebagai CRF dari efek radiasi
selama 100 tahun dibagi dengan CRF dari emisi pulsa
satu unit CO2 selama periode waktu yang sama
(Ramaswamy et al. 2001). The GWP dapat diturunkan untuk
Emisi gas rumah kaca, tetapi juga efek radiasi lainnya, misalnya,
perubahan albedo (Muñoz et al. 2010). Menurut
definisi GWP100, kita akan menentukan faktor ILUC
di bawah kondisi dasar yang dinamis sebagai perbedaan antara
CRF emisi ILUC dan CRF dari
emissions3 dasar selama periode 100 tahun yang sama dilihat
relatif terhadap CRF dari emisi pulsa satu unit CO2.
Hal ini juga dapat dinyatakan sebagai dalam persamaan di bawah ini:
Faktor ILUC ¼ CRFILUC? CRFBaseline
CRFCO2
di mana CRF menunjuk radiasi kumulatif memaksa lebih
periode yang sama dari 100 tahun. Untuk ilustrasi konseptual
Pertanian
tanah
B
Tahun 3
ILUC
Tahun 1
Tahun 2
(Tidak ada biofuel
produksi)
B
*
Biofuels produksi bahan baku
Legenda
Perbatasan pertanian di awal
Perbatasan pertanian baru karena ILUC
B
Perbatasan pertanian di tahun sebelumnya
* Lokasi dibawa keluar dari produksi satu tahun
paling lambat pada baseline
Pertanian
tanah
Pertanian
tanah
Tahun 0
(Tidak ada biofuel
produksi)
Pertanian
tanah
*
ILUC
Gambar. 2 Tertunda pengembalian. Di wilayah dengan penurunan pertanian
daerah, efek penggunaan lahan tidak langsung biofuel diproduksi di tempat lain akan
menunda pengembalian tanah akan keluar dari produksi (dalam hal ini oleh
1 tahun) dibandingkan dengan situasi dasar tanpa biofuel. Ini adalah
diilustrasikan dengan 2 tahun produksi biofuel pada gambar di atas. Catatan
bahwa setiap tahun produksi memiliki dampak ILUC yang sama (tanda bintang)
3 emisi baseline yang sama dengan emisi ILUC tapi
terjadi 1 tahun kemudian atau lebih (lihat Tabel 1).
322 Int J Life Cycle Menilai (2013) 18: 319-330
CRFILUC dan CRFBaseline, lihat Gambar. 3. Metode yang diusulkan
di sini untuk menangani pergeseran sementara emisi gas rumah kaca tidak
Novel. Pendekatan serupa (metode Lashof) memiliki sebelumnya
telah diterbitkan oleh Fearnside et al. (2000). Untuk selanjutnya
diskusi, lihat Elektronik Bahan Tambahan 1
(Bagian 2).
Untuk menghitung nilai CRF untuk penggunaan lahan
emisi di ILUC dan skenario dasar, kita bergantung pada
Model iklim berbasis spreadsheet berdasarkan Forster et al.
(2007). Model ini memberikan tahunan peningkatan radiasi memaksa
berdasarkan data emisi yang ditentukan oleh pengguna. Itu
Emisi gas rumah kaca dapat dimasukkan ke dalam tahun yang berbeda sehingga
profil emisi sementara untuk perubahan penggunaan lahan dapat dibentuk.
Model memperhitungkan gas rumah kaca di atmosfer
tinggal time.4 The CRF dari ILUC emisi terlihat lebih
Periode 100 tahun dapat dengan demikian ditetapkan serta
CRF emisi awal terlihat selama periode yang sama
waktu. Dengan demikian mungkin untuk menghitung faktor ILUC yang relevan
untuk kondisi dasar yang dinamis. Berikut ini, kami akan menjelaskan
bagaimana emisi GRK dari ILUC dimasukkan ke dalam
model spreadsheet. Model itu sendiri disediakan sebagai
Lampiran elektronik dalam dua versi (lihat Elektronik
Tambahan Bahan 2 dan 3) menggambarkan dua kasus
Penelitian yang dijelaskan dalam Bagian 3.1.
ILUC dari produksi biofuel (atau fenomena lain yang mempengaruhi
permintaan untuk tanah) biasanya akan terlihat di kedua
negara maju dan negara berkembang (Searchinger et al.
2008; Hertel et al. 2010; Kløverpris et al. 2010). Ketika
ILUC terjadi di negara berkembang lebih kecil dari
Ekspansi dasar tahunan (E) dan ILUC dalam mengembangkan
dunia lebih kecil dari pengembalian dasar tahunan (R), yang
profil emisi yang akan dimasukkan dalam iklim spreadsheet
Model dapat dinyatakan sebagai pada Tabel 1. emisi The ILUC
diasumsikan terjadi seketika setelah produksi
dari produksi biofuel memicu (tahun 1), sedangkan di
baseline, emisi yang sama (dari tanah yang sama) akan
tidak terjadi sampai 1 tahun kemudian (tahun 2), menyusul
logika dijelaskan dalam Bagian 2.2.1. Untuk negara berkembang,
Emisi ILUC dimodelkan sebagai dipercepat ekspansi dengan
Emisi gas rumah kaca dari konversi atas- dan di bawah tanah
biomassa (a) dan emisi yang sama di baseline,
hanya terjadi 1 tahun kemudian (lihat Bagian 2.2.2). Untuk mempermudah,
atas dan di bawah-tanah emisi karbon diasumsikan
terjadi secara instan. Mendistribusikan emisi ini lebih
realistis selama beberapa tahun hanya akan memiliki kecil
pengaruh pada hasil karena pergeseran waktu di emisi
profil akan tetap sama. Penyerapan karbon bisa
dimasukkan selama tahun pertama dari emisi baseline
profil (lihat Tabel 1), namun, seperti karbon diasingkan selama
Tahun ini dirilis sebagai bagian dari emisi tahun-tahun berikutnya '
dari biomassa di atas dan di bawah tanah, baseline
penyerapan karbon di tahun 1 telah dihilangkan untuk
mengembangkan dunia.5 Untuk negara maju, emisi ILUC
dimodelkan sebagai tertunda pengembalian, yang berarti bahwa
tanah di baseline akan menyerap karbon untuk tambahan
tahun dibandingkan dengan biofuel (ILUC) skenario (lihat
Tabel 1). Pada prinsipnya, penyerapan karbon di kedua ILUC
dan situasi dasar dapat dimasukkan dari tahun 2 dan
seterusnya. Namun, emisi ini hanya akan membatalkan
satu sama lain dan dengan demikian tidak mempengaruhi hasilnya.
Sejauh ini, kita hanya mempertimbangkan situasi di mana
Perubahan belajar (produksi biofuel) tidak menyebabkan ILUC,
yang melebihi tingkat tahunan perubahan penggunaan lahan di
dasar (lih Gambar. 1). Ini akan selalu terjadi ketika
mempelajari perubahan marjinal dalam penggunaan lahan. Ketika melihat
perubahan yang lebih besar di mana ILUC di negara berkembang tidak
melebihi ekspansi dasar tahunan (E), beberapa dipercepat
ekspansi akan terjadi lebih dari 1 tahun sebelum
ekspansi awal. Dalam hal ini, profil emisi di
Tabel 2 harus digunakan dalam model iklim (lihat Elektronik
Bahan Tambahan 1, Bagian 3.1 untuk rincian).
Jika ILUC melebihi pengembalian dasar tahunan dalam
mengembangkan dunia, 1 tahun pengembalian akan tertunda, dan
perubahan penggunaan lahan bersih melebihi baseline tahunan
pengembalian akan terdiri dari ekspansi ke daerah yang baru-baru ini
"Dikembalikan." Namun, itu hanya pada tahun pertama biofuel
produksi. Pada tahun depan, produksi biofuel akan menunda
yang pengembalian wilayah yang "dikonversi" karena
tahun pertama produksi biofuel. Profil emisi untuk
negara maju pada Tabel 1 karena itu relevan untuk semua
4 Signifikansi hal ini juga dibahas oleh O'Hare et al. (2009).
5 Pendekatan alternatif bisa memasukkan penyerapan karbon dasar
pada tahun 1. dan kemudian kurangi dari atas dan di bawah tanah
emisi pada tahun 2. Namun, ini hanya akan memiliki diabaikan
pengaruh pada hasil dan oleh karena itu kami memilih pendekatan yang lebih sederhana lainnya.
CRFILUC
Legenda
Radiasi memaksa (RF) dari ILUC
RF dari perubahan penggunaan lahan dasar
CRFBaseline
Radiasi memaksa (W / m2)
1 100
Waktu (y)
Gambar. 3 radiasi memaksa dari emisi penggunaan lahan. Ilustrasi konseptual
(Tidak skala) dari radiasi memaksa dari perubahan penggunaan lahan di
situasi di mana ILUC menyebabkan tanah untuk datang ke produksi 1 tahun
lebih awal dari pada baseline. Penurunan memaksa radiasi setelah
perubahan penggunaan lahan karena penghapusan GRK dari atmosfer yang disebabkan
dengan mekanisme yang berbeda
Int J Siklus Hidup Menilai (2013) 18: 319-330 323
tahun produksi kecuali yang pertama, yang telah diberikan
pertimbangan lebih lanjut di Electronic Bahan Tambahan
1 (Bagian 3.2).
2.4 Tambahan elaborasi metodologis
Metode yang diusulkan dalam makalah ini telah dibahas
ekstensif sebelum dipublikasikan (di konferensi, bekerja
kelompok, selama proses pemeriksaan, dan akademis lainnya
forum). Terutama satu pertanyaan kunci selalu berada di
pusat perdebatan: Bagaimana jika produksi biofuel terus
atau, dengan kata lain, akan biofuel tidak, di beberapa titik, memimpin
penggunaan lahan perluasan di atas ekspansi dasar maksimum?
Karena pertanyaan ini adalah kunci untuk memahami baseline
Konsep akuntansi waktu, itu akan mendapat perhatian khusus
di bagian ini. Pertama-tama, kami menekankan bahwa waktu awal
Konsep akuntansi tidak secara langsung berlaku ketika / jika
objek studi (dalam hal ini biofuel) menyebabkan pertanian
ekspansi di luar apa yang akan terjadi pula di
dasar. Kami kemudian akan merujuk ekspansi seperti "tambahan
ekspansi "(sebagai lawan ekspansi dipercepat). Kedua,
apakah biofuel menyebabkan ekspansi tambahan tergantung pada
durasi produksi dan baseline. Ketiga, jika biofuel
produksi tidak harus berhenti, hal ini tentunya salah
menganggap masa produksi 30 tahun. Menariknya,
Searchinger et al. (2008) memilih masa produksi 30 tahun
sebagian karena mereka menemukan bahwa "etanol biasanya dipandang sebagai
jembatan untuk teknologi energi yang lebih transformatif. "Jika
Searchinger dan rekan benar, semua (atau setidaknya substansial
bagian) dari ekspansi pertanian mungkin disebabkan
(Secara tidak langsung) oleh produksi biofuel akan kemungkinan besar
terjadi di beberapa titik saja. Ini menggambarkan kekurangan
metode anualisasi dan kebutuhan untuk dipertimbangkan
baseline.
Dasar fundamental untuk berpikir di belakang baseline
Konsep akuntansi waktu adalah khas produk-berorientasi
Pendekatan dalam penilaian siklus hidup konsekuensial. Kami meminta
Pertanyaan: Apa dampak lingkungan, dalam hal ini
dampak iklim khusus, memproduksi dan menggunakan diberikan
produk pada waktu tertentu dalam situasi tertentu
relevan pada saat itu. Hal ini juga diketahui bahwa keadaan
sekitar sistem yang diteliti, misalnya, tren pasar, mungkin
memiliki implikasi penting bagi LCA dari produk tertentu.
Untuk diskusi umum, lihat misalnya, Ekvall dan Weidema
(2004). Tulisan ini pada dasarnya mempertimbangkan bagaimana tren
di pasar lahan pertanian mempengaruhi efek iklim
ILUC disebabkan oleh produk tertentu. Ketika penggunaan lahan dasar
Tren perubahan, hal ini akan mempengaruhi estimasi ILUC
Faktor, terutama ketika melihat besar perubahan penggunaan lahan
(Lihat Tabel 2). Perhatikan bahwa metode akuntansi waktu awal
tidak bergantung pada asumsi apriori tentang produksi biofuel
berhenti suatu saat nanti (jika biofuel adalah
objek penelitian). Apa metode yang dilakukan adalah untuk memungkinkan untuk
estimasi GWP100 dari ILUC yang disebabkan oleh produksi
dari produk "tanah memakan" pada titik tertentu di
waktu selama diperkirakan ILUC tidak menyebabkan
daerah pertanian lebih besar dari puncak awal. Untuk selanjutnya
diskusi "ekspansi tambahan", lihat Bagian 4.3.
Tabel profil penggunaan emisi 1 Tanah
Daerah Tahun → 1 2 3 4 5 ...
Mengembangkan ILUC a - - - - -
Dasar - * a - - - -
Dikembangkan ILUC - - - - - -
Dasar -c - - - - -
Bentuk umum dari ILUC dan emisi dasar profil untuk
mengembangkan dunia (ekspansi dipercepat) dan negara maju
(Tertunda pengembalian) ketika ILUC tidak melebihi ekspansi dasar tahunan
dan pengembalian, masing-masing. Unit dan c adalah massa
CO2e per unit fungsional, untuk biofuel biasanya gram CO2e /
megajoule
total emisi tanah C atas- dan di bawah ini-, c karbon tahunan rata-rata
penyitaan
* Lihat diskusi dalam teks tentang penyerapan karbon
Tabel profil penggunaan emisi 2 Jalur
Tahun 1 2 3 n
ILUC a - - -
Dasar - Jika Ia≤E: Jika Ia≤E: 0 Jika Ia≤ (n-1) E: 0
Jika Ia> E: E / Ia × Jika E <Ia≤2E: (Ia-E) / Ia × Jika (n-2) E <Ia≤ (n-1) E: (Ia- (n-2 ) E) / Ia × a
Jika Ia> 2E: E / Ia × Jika Ia> (n-1) E: E / Ia × a
Bentuk umum dari ILUC dan profil emisi baseline untuk negara berkembang (ekspansi dipercepat) ketika ILUC melebihi dasar tahunan
ekspansi
total emisi di atas dan di bawah tanah karbon (massa CO2e per unit fungsional, untuk biofuel biasanya 'g CO2e / MJ'); Ia ILUC dalam bentuk
dipercepat ekspansi di negara berkembang (dalam juta hektar); E ekspansi dasar tahunan di negara berkembang (diasumsikan saat ini menjadi
4,9 juta hektar, berdasarkan Pasal 2.1)
324 Int J Life Cycle Menilai (2013) 18: 319-330
3 Hasil
3.1 Waktu Dasar akuntansi diterapkan untuk studi yang ada
Untuk menggambarkan pengaruh waktu awal akuntansi pada
Hasil faktor ILUC yang ada, kami menerapkan konsep pada
Studi oleh Searchinger et al. (2008) dan Hertel et al. (2010),
baik yang berkaitan dengan etanol berbasis jagung. Kami memperoleh emisi
data secara langsung dari studi ini. Atas dan di bawah tanah
emisi di negara berkembang (a) diperkirakan sebesar 2.240
dan 110 g CO2e / MJ untuk studi Searchinger dan Hertel,
masing-masing (lihat perhitungan rinci di Elektronik
Bahan Tambahan 1, Bagian 4). Adapun karbon
nilai penyerapan yang akan digunakan untuk pengembalian tertunda
perhitungan, kurang lurus ke depan untuk menggunakan data dalam
Studi asli. Alasannya adalah bahwa penulis menggunakan terdahulu
nilai penyerapan untuk ekosistem dewasa, yang hanya
menyerap jumlah yang relatif kecil karbon. Menghindari
meremehkan penyerapan karbon tertunda
ILUC di dunia maju, dan, untuk secara konsisten
menggunakan data dari studi yang asli, kita mengeksploitasi bahwa
Studi memperkirakan emisi karbon di atas dan di bawah tanah
(A) dari konversi lahan di negara maju. Berdasarkan
asumsi bahwa karbon hilang setelah konversi lahan
akan resequestered dalam 100 tahun, kami memperkirakan
penyerapan karbon tahunan rata-rata tertunda di negara maju
dunia dengan membagi emisi atas dan di bawah tanah
(A) dengan 100 (yaitu, c 0 a / 100, untuk negara maju).
Hal ini memberikan penyerapan karbon tertunda 5,9 dan 10,1 g
CO2e / MJ untuk studi Searchinger dan Hertel, masing-masing.
Ada dua alasan penting untuk membagi dengan 100 tahun.
Pertama, konsisten dengan GWP100. Kedua, secara umum
dianggap wajar untuk mengasumsikan bahwa tanah kembali kepada sebuah
keadaan alami akan mencapai stok karbon maksimum atau
dekat-ke-maksimum stok karbon dalam 100 tahun. Jika ini adalah
tidak terjadi, konsep akuntansi waktu awal akan
sedikit meremehkan dampak iklim tertunda pengembalian.
Di sisi lain, jika penyerapan karbon secara terus menerus
diimbangi dengan kegiatan pengelolaan (misalnya, membajak idle
tanah untuk menghindari renaturalization penuh) atau tidak terjadi sama sekali
(Misalnya, karena pembangunan di atas tanah), konsep akan, untuk
batas tertentu, melebih-lebihkan dampak iklim tertunda
pengembalian. Perhatikan bahwa hanya tingkat penyerapan rata-rata untuk
1 tahun diperlukan (c dalam Tabel 1), namun, untuk memperkirakan jumlah ini,
asumsi tentang penyerapan karbon di masa depan atas
Periode akuntansi GWP100 diperlukan. Pembahasan lebih lanjut
dan perhitungan rinci yang tersedia di Elektronik
Bahan Tambahan 1 (Bagian 4). Lihat juga sensitivitas
analisis dalam Bagian 3.2.
Angka-angka emisi yang dijelaskan dalam paragraf sebelumnya
(Emisi atas dan di bawah tanah dalam mengembangkan
dunia dan penyerapan karbon emisi untuk dikembangkan
dunia) yang akan digunakan dalam model iklim. Untuk melakukannya,
perlu mempertimbangkan apakah perubahan lahan pertanian
dimodelkan oleh Searchinger et al. (2008) dan Hertel et al. (2010)
melebihi perubahan dasar (lihat bagian 2.3). Kami melakukan
sehingga dengan membandingkan dengan perubahan yang sedang berlangsung di daerah lahan pertanian
dijelaskan dalam Bagian 2.1 (-2,2 Mha / tahun di negara maju
dunia dan 4,9 juta hektar / tahun di negara berkembang). Untuk
Studi Searchinger, kami menemukan bahwa ILUC dalam mengembangkan
dunia melebihi ekspansi yang sedang berjalan oleh sekitar 70%, dan
Oleh karena itu kita menerapkan Tabel 2 untuk menetapkan emisi
profil. Ini ditunjukkan pada Tabel 3. Untuk penelitian Hertel,
kita menemukan bahwa ILUC di negara maju melebihi dasar
pengembalian oleh sekitar 15%, dan oleh karena itu kami mempertimbangkan
kasus khusus dari tahun pertama produksi. Pembahasan lebih lanjut
dan perhitungan rinci yang tersedia di Elektronik
Bahan Tambahan 1 (Bagian 4).
Tabel 4 merangkum hasil dari penerapan baseline
Konsep akuntansi waktu untuk studi ILUC yang ada (spreadsheet
perhitungan yang tersedia di Electronic Tambahan
Bahan 2 dan 3). Untuk kasus khusus dari tahun pertama
produksi biofuel (lihat bagian terakhir dari Bagian 2.3), sebuah ILUC
faktor 31 g CO2e / MJ diperkirakan untuk studi Hertel
(Karena tertunda reversi di negara maju melebihi
dasar pengembalian tahunan).
Seperti terlihat pada Tabel 4, faktor ILUC berdasarkan
Refrensi:
Alder J, Bennett E, Carpenter S, Christensen V, Foley J, Maerker M,
Masui T, Morita T, O’Neill B, Peterson G, Ringler C, Rosegrant
M, Schulze K (2005) Changes in ecosystem services and their
drivers across the scenarios. In: Carpenter SR, Pingali PL, Bennett
EM, Zurek MB (eds) Ecosystems and human well-being: scenarios,
Vol 2. Millennium ecosystem assessment, Island Press, Washington,
Covelo and London
Argonne National Laboratory (2010a) GREET (Greenhouse gases,
regulated emissions, and energy use in transportation) Model
1.8d.1, http://greet.es.anl.gov. Accessed September 2010
Argonne National Laboratory (2010b) Summary of Expansions and
Revisions in GREET1.8d Version, Systems Assessment Section,
Center for Transportation Research, Argonne National Laboratory,
memo available at http://greet.es.anl.gov
Bakkes JA, Bosch PR (eds) (2008) Background report to the
OECD environmental outlook to 2030. Overviews, details,
and methodology of model-based analysis (MNP Report
500113001, 2008, www.pbl.nl/en/publications/2008/Back
groundreporttotheOECDEnvironmentalOutlookto2030.html).
Accessed June 2010
Bruinsma (ed) (2003) World agriculture: Towards 2015/2030. An FAO
Perspective. Earthscan, London
Bruinsma J (2009) The resource outlook to 2050. Paper presented at
FAO Expert meeting on how to feed the world in 2050, Rome,
24–26 June 2009
Cherubini F, Peters GP, Berntsen T, Strømman AH, Hertwich E (2011)
CO2 emissions from biomass combustion for bioenergy: atmospheric
decay and contribution to global warming. GCB Bioenergy
3:413–426
Ekvall T, Weidema BP (2004) System boundaries and input data in
consequential life cycle inventory analysis. Int J Life Cycle Assess
9:161–171
FAO (2010) Global forest resources assessment 2010—key findings.
Food and Agriculture Organization of the United
Nations, Rome
FAOSTAT (2010) United Nations Food and Agricultural Organisation,
http://faostat.fao.org. Accessed October 2010
Fearnside PM (2002) Why a 100-year time horizon should be used for
global warming mitigation calculations. Mitig Adapt Strateg Glob
Chang 7:19–30
Fearnside PM, Lashof DA, Moura-Costa P (2000) Accounting for time
in mitigating global warming through land-use change and forestry.
Mitig Adapt Strateg Glob Chang 5:239–270
Fischer G (2009) World food and agriculture to 2030/50. Paper presented
at FAO Expert meeting on how to feed the world in 2050,
Rome, 24–26 June 2009
Fischer G, Shah M, van Velthuizen H (2002) Climate change and
agricultural vulnerability. Remaprint, Vienna
Forster P, Ramaswamy V, Artaxo P, Berntsen T, Betts R, Fahey DW,
Haywood J, Lean J, Lowe DC, Myhre G, Nganga J, Prinn R, Raga
G, Schulz M, van Dorland R (2007) Changes in atmospheric
constituents and in radiative forcing. In: Solomon S, Qin D,
Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller
HL (eds) Climate Change 2007: the physical science basis. Contribution
of Working Group I to the Fourth Assessment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University
Press, Cambridge and New York
Fuglestvedt JS et al (2003)Metrics of climate change: assessing radiative
forcing and emission indices. Clim Chang 58:267–331
Hertel TW et al (2010) Global land use and greenhouse gas emissions
impacts of U.S. maize ethanol: estimating market-mediated
responses. Bioscience 60:223–231
Kendall A, Chang B, Sharpe B (2009) Accounting for time-dependent
effects in biofuel life cycle greenhouse gas emissions calculations.
Environ Sci Technol 43:7142–7147
King DA, Inderwildi OR, Williams A, Hagan A (eds) (2010) The
future of industrial biorefineries. World Economic Forum,
Cologny/Geneva
Kløverpris J, Wenzel H, Nielsen PH (2008) Life cycle inventory
modeling of land use induced by crop consumption. Part 1:
Conceptual analysis and methodological proposal. Int J Life Cycle
Assess 13:13–21
Kløverpris JH, Baltzer K, Nielsen PH (2010) Life cycle inventory
modelling of land use induced by crop consumption. Part 2:
Example of wheat consumption in Brazil, China, Denmark and
the USA. Int J Life Cycle Assess 15:90–103
Levasseur A, Lesage P, Margni M, Deschênes L, Samson R (2010)
Considering time in LCA: dynamic LCA and its application to
Int J Life Cycle Assess (2013) 18:319–330 329
global warming impact assessments. Environ Sci Technol
44:3169–3174
Liska AJ et al (2009) Improvements in life cycle energy efficiency and
greenhouse gas emissions of corn-ethanol. J Ind Ecol 13:58–74
Mueller S (2010) 2008 National dry mill corn ethanol survey. Biotechnol
Lett 32:1261–1264
Müller-Wenk R, Brandão M (2010) Climatic impact of land use in
LCA—carbon transfers between vegetation/soil and air. Int J Life
Cycle Assess 15:172–182
Muñoz I, Campra P, Fernández-Alba AR (2010) Including CO2-
emission equivalence of changes in land surface albedo in
life cycle assessment. Methodology and case study on greenhouse
agriculture. Int J Life Cycle Assess 15:672–681
O'Hare M et al (2009) Proper accounting for time increases crop-based
biofuels' greenhouse gas deficit versus petroleum. Environ Res
Lett 4:024001. doi:10.1088/1748-9326/4/2/024001
Ramaswamy V, Boucher O, Haigh J, Hauglustaine D, Haywood J,
Myhre G, Nakajima T, Shi GY, Solomon S (2001) Radiative
forcing of climate change. In: Houghton JT, Ding Y, Griggs DJ,
Noguer M, van der Linden PJ, Dai X, Maskell K, Johnson CA
(eds) Climate change 2001: The scientific basis, intergovernmental
panel on climate change. University Press, Cambridge
RFA (2012) Renewable Fuels Association, www.ethanolrfa.org/pages/
statistics. Accessed August 2012
Roques S, Garstang J, Kindred D, Sylvester-Bradley R, Wiltshire J
(2011) Idle cropland for future crop production. World Agric 2
(2):40–42
Searchinger T et al (2008) Use of U.S. croplands for biofuels increases
greenhouse gases through emissions from land use change. Science
319:1238–1240
Shine KP (2009) The global warming potential—the need of an interdisciplinary
retrial. Clim Chang 96:467–472
Smith P et al (2010) Competition for land. Philos Trans R Soc B
365:294–2957
Stehfest E et al (2009) Climate benefits of changing diet. Clim Chang
95:83–102
330 Int J Life Cycle Assess (2013) 18:319–330
Tidak ada komentar:
Posting Komentar