Biobrandstoffen zijn in Nederland gepropageerd als ‘klimaatneutraal’. Maar zijn ze dat ook? En wat is hun beslag op natuurlijke hulpbronnen?

In Nederlandse plannen voor uitbreiding van ‘duurzame energie’ spelen biobrandstoffen de afgelopen 20 jaar een belangrijke rol. Met de uitvoering van dergelijke plannen is inmiddels aanmerkelijke vooruitgang geboekt. Diverse elektrische centrales verstoken ‘biomassa’. Vuilverbranders en verbrandingsinstallaties voor rioolslib leveren ‘groene stroom’ vanwege het verbranden van organische stof. Er zijn in toenemende mate vergistingsinstallaties voor mest en plantaardige biomassa, zoals ‘energiemaïs’. En in benzine en diesel wordt bioethanol en biodiesel bijgemengd.

De laatste jaren is een levendige discussie ontstaan over biobrandstoffen. Vooral vloeibare biobrandstoffen zijn behoorlijk in opspraak geraakt. Zowel in Europa als in de Verenigde Staten was de opkomst van transport biobrandstoffen, zoals bioethanol en biodiesel, in de eerste plaats ingegeven door landbouwpolitieke overwegingen. Deze moesten akkerbouwers een beter inkomen geven. Toen deze politiek in 2008 zeer succesvol bleek, en biobrandstoffen aanzienlijk bleken bij te dragen tot een sterke stijging van de voedselprijzen, viel dat echter niet goed bij een groot deel van de publieke opinie. Een andere reden voor opspraak was de opkomst van palmolie als belangrijke biobrandstof voor de productie van elektriciteit en biodiesel. De expansie van palmolie gebruik gaat in de praktijk sterk ten koste van het tropenbos, inclusief de daarin levende dieren zoals de sterk bedreigde orang-oetans.

Een factor die in belangrijke mate bijdraagt aan de effecten van biobrandstof op natuur en voedselprijzen is het relatief grote beslag van biobrandstofproductie op akkerland. Het wereldwijd meest productieve biobrandstof gewas is suikerriet. De hoeveelheid energie in daarvan gemaakte bioethanol is echter maar 0.16% van het ingestraalde zonlicht.
In vergelijking met andere vormen van duurzame energie is het ruimtebeslag van biobrandstof dan ook groot. Een hectare zonnecellen levert de energie voor ongeveer honderd maal meer autokilometers dan een hectare suikerriet.

Suikerrietveld

In het navolgende wordt vooral stilgestaan bij twee kwesties die minder publieke aandacht hebben gehad, namelijk: hoe staat het met het klimaateffect van biobrandstoffen en met het beslag ervan op natuurlijke hulpbronnen?

Klimaatneutraal?

Een organisatie als SENTER-NOVEM die in Nederland veel heeft gedaan aan de ondersteuning van biobrandstoffen, heeft de desbetreffende programma’s onder het vaandel ‘klimaat neutraal’ geplaatst. Het idee daarachter is dit: als men biobrandstoffen verbrandt, dan komt daarbij CO2 vrij dat recent door planten is vastgelegd. Het netto resultaat daarvan voor het CO2 gehalte van de atmosfeer is: nul. Er is onderzoek gedaan naar broeikasgas emissies verbonden met biobrandstoffen. Deze betreffen de gehele levenscyclus, in geval van biobrandstoffen voor auto’s bijvoorbeeld: van zaadje tot wiel. Daaruit blijkt dat de werkelijkheid afwijkt van klimaat neutraal.

Een eerste reden daarvoor is dat veel processen verbonden met biobrandstoffen, fossiele brandstoffen verbruiken. De benutting van fossiele brandstoffen doet uiteraard afbreuk aan het beweerde klimaat neutrale karakter van biobrandstoffen. De inzet van fossiele brandstoffen kan hoog oplopen. Bij het vergisten van runder- of varkensmest of het drogen en verbranden van riool slib in Nederland, is de daarvoor benodigde hoeveelheid (fossiele) energie ruwweg even groot als de energie opbrengst. De input van fossiele energie in de levensketen van bioethanol uit maïs of graan bedraagt in industrielanden als regel 60-80% van de verbrandingswaarde van de geproduceerde bioethanol. En alle procédés die tot nu toe zijn toegepast voor het maken van biobrandstoffen uit algen kosten meer energie dan ze opbrengen.
Een tweede reden is dat door de teelt van biobrandstof gewassen aanzienlijke hoeveelheden van het sterk werkende broeikasgas N2O vrijkomen.
De derde reden is dat, als gevolg van biomassa productie, de hoeveelheid bovengronds en ondergronds koolstof van biologische oorsprong kan veranderen. Zo verliezen de Europese akkerbodems, waarop biobrandstoffen worden geteeld, per hectare jaarlijks gemiddeld ongeveer 800 kilogram koolstof. Dit leidt tot meer CO2 in de atmosfeer. Vervangt men tropenbos door een oliepalm plantage dan is de bovengrondse koolstof inhoud van een oliepalmplantage veel lager dan van een tropenbos. Het verschil daartussen verhuist als CO2 naar de atmosfeer. Daarbij komt dat bij expansie van biobrandstofproductie de vraag naar voedingsmiddelen inelastisch is. We gaan niet minder biefstuk of boterhammen eten als er meer bioethanol of biodiesel wordt geproduceerd. Als de biobrandstofproductie snel expandeert, heeft dat aanzienlijke gevolgen. In de Verenigde Staten en Europa worden nu op een aanzienlijk deel van het akkerland gewassen voor zetmeel, suiker en olie geteeld, welke worden omgezet in biobrandstof. Dat betekent in de praktijk: een lagere productie van voedsel en veevoer op de resterende akkers. Omdat Amerikanen en Europanen daardoor niet minder, of anders, zijn gaan eten leidt dat tot meer import van agrarische producten uit het buitenland, vooral uit Zuid Amerika. Voor de daar benodigde expansie van de voedsel- en veevoerproductie is natuur (tropenbos en savanne of Cerrado) geruimd. En omdat de hoeveelheid bovengronds koolstof op en in een akker doorgaans lager is dan van tropenbos en Cerrado, betekent dat wederom toevoeging van CO2 aan de atmosfeer.
Het netto resultaat van dit alles is dat biobrandstoffen veelal niet klimaatneutraal zijn. Sterker nog: de aan de levenscyclus van bioethanol uit graan en biodiesel uit raapzaad verbonden uitstoot van broeikasgassen is in de praktijk groter dan van diesel en benzine gemaakt uit aardolie. En als men palmolie stookt om groene stroom te produceren dan is de daaraan verbonden uitstoot van broeikasgassen tenminste decennia lang groter dan in geval van conventionele stookolie. Dat wil niet zeggen dat alle biobrandstoffen voor het klimaat contraproductief zijn. Wanneer men bijvoorbeeld afvalhout stookt uit duurzaam beheerde bossen dan is de broeikasgasbalans als regel veel gunstiger dan bij het stoken van fossiele brandstoffen.

Biodiesel

De zorgen over het effect van ‘eerste generatie’ biobrandstoffen zoals biodiesel uit raapzaad en bioethanol uit granen heeft ertoe geleid dat inmiddels op ruime schaal wordt geroepen om ‘ tweede generatie’ biobrandstoffen. Deze moeten worden gemaakt uit lignocellulose (vezelachtige materialen aanwezig in planten). Een veel aangeprezen manier om dat te bereiken is de teelt van lignocellulose gewassen, zoals wilg en Miscanthus. Deze gewassen zijn oneetbaar. Dus, zo is kennelijk het idee, zullen ze geen effect hebben op de voedselprijzen. Dit is helaas een misverstand. De reden daarvoor is dat de rentabiliteit van de teelt van wilgen en Miscanthus het grootst is als deze op goede grond worden geteeld. Onder marktverhoudingen is er dan ook competitie tussen voedsel gewassen en lignocellulose gewassen voor goede gronden. Ook is er competitie voor andere agrarische productiebenodigdheden, zoals kunstmest. In geval dat de teelt van lignocellulose gewassen sterk toeneemt, heeft dit een fors opwaarts effect op de voedselprijzen. Blijft de vraag: zijn de lignocellulose gewassen goed voor het klimaat? Onder marktverhoudingen is dit onwaarschijnlijk. Omdat de vraag naar voeding inelastisch is, zal voor een sterke expansie van de teelt van lignocellulose gewassen natuur moeten worden ‘geruimd’. In combinatie met de benodigde inzet van fossiele brandstoffen en de uitstoot van het broeikasgas N2O leidt dat waarschijnlijk tot een ongunstige broeikasgasbalans voor bioethanol uit lignocellulose gewassen.
Wel kan een gunstige broeikasgasbalans worden bereikt wanneer de teelt van gewassen voor de productie van biobrandstoffen wordt beperkt tot verlaten agrarische gronden, waarop thans weinig koolstof wordt vastgelegd. Een voorbeeld daarvan zijn de met de grasvariëteit alang alang begroeide gronden op Kalimantan (Borneo). Dat vereist dat ‘de markt’ ter zijde wordt geschoven, want de kosten van biobrandstofproductie liggen in dit geval structureel hoger dan op goede agrarische gronden of op maagdelijke gronden.

Natuurlijke hulpbronnen

Het beslag van biobrandstoffen op natuurlijke hulpbronnen is aanzienlijk. Een goede illustratie daarvan vormt de prijs voor fosfaatkunstmest. In de periode 2007-2008 ging deze een factor zeven omhoog, en de groeiende vraag naar fosfaat voor de teelt van biobrandstof gewassen leverde daarin een belangrijk aandeel. Het beslag van biobrandstoffen op grond is al snel groot. Hierboven werd al gewezen op de bescheiden opbrengst van het beste bioethanol gewas: suikerriet. Kijkt men naar andere biobrandstoffen, dan is verhoudingsgewijs nog meer grond nodig. Wanneer men bijvoorbeeld de complete maïs oogst van de Verenigde Staten zou omzetten in bioethanol, en de verbrandingswaarde daarvan corrigeert voor de input van fossiele brandstoffen, dan beloopt de opbrengst daarvan, energetisch bezien, ongeveer 3% van het benzineverbruik in de Verenigde Staten.
Bovendien is het van groot belang dat de grond vruchtbaar blijft. En dit heeft weer aanzienlijke gevolgen voor de hoeveelheid agrarische reststoffen (zoals mest en stro) die men redelijkerwijs kan gebruiken voor de productie van biobrandstoffen. Zoals eerder aangegeven: de gemiddelde Europese akker verliest thans jaarlijks ongeveer achthonderd kilo koolstof per hectare. Dit gaat vroeg of laat ten koste van de vruchtbaarheid. Het is dan ook van groot belang het koolstofverlies tot nul terug te brengen. Als men niets verandert aan de grondbewerking, dan is de enige mogelijkheid daartoe: veel meer organische reststoffen op en in de akker te brengen. Indien men dat doet, dan is het onwaarschijnlijk dat in Europa organische reststoffen overblijven voor benutting als biobrandstoffen.
Ook belangrijk is de extra behoefte aan water voor de biobrandstof productie. Zoet water is op veel plaatsen een schaars goed, en dat kan aanzienlijke gevolgen hebben voor de mogelijkheden biobrandstof gewassen te telen. In China is thans bijvoorbeeld ernstige kritiek op het daar vastgestelde programma voor biobrandstoffen omdat een extra beslag op het schaarse water zou leggen ter grootte van de jaarlijkse afvoer door de Yangtze rivier. Zou men met alle transport over willen schakelen op biobrandstoffen dan is daar tenminste 5000 kubieke kilometer zoet water voor nodig, dat is ongeveer 40% van al het zoete water waarover de mens redelijkerwijs kan beschikken.
Tenslotte is er nog het punt van de mineralen kringloop. Eerder werd gesteld dat het verbranden van afvalhout uit duurzaam beheerde bossen een gunstige broeikasgas balans heeft. Maar dergelijk hout bevat veel mineralen (zoals kalium, magnesium, calcium en fosfaat). Indien men deze mineralen niet terugbrengt naar het bos van oorsprong, gaan de bomen in het bos op den duur slechter groeien. In de praktijk komt het retourneren van mineralen nauwelijks voor.

De Yangtze rivier in China

Besluit

De expansie in het gebruik van biobrandstoffen roept veel vragen op. Naast de vragen aangaande voedselprijzen en de effecten op de natuur, betreffen deze vragen ook het effect op klimaat en de benodigde natuurlijke hulpbronnen.
Het is tot nu toe niet mogelijk gebleken om naar aanleiding van deze vragen tot een serieuze politieke heroverweging te komen van de met biobrandstoffen ingeslagen weg. Dat is niet toevallig. Er staan grote agrarische belangen op het spel. In landen als Brazilië, Indonesië en Maleisië worden biobrandstoffen thans van groot geopolitiek belang geacht. En Rotterdam wil een hub worden voor biobrandstoffen. Het uitblijven van een serieuze heroverweging betekent in de praktijk: forse schade aan natuur en milieu en meer honger.
Het is in beginsel mogelijk een flinke hoeveelheid biobrandstof te produceren met een gunstig effect op het klimaat en nauwelijks invloed op de voedselprijzen. Afvalhout uit duurzaam beheerde bossen en lage input landbouw op een deel van de thans afgedankte agrarische gronden zijn in dit geval de belangrijkste leveranciers van biomassa. Maar de politieke wil om daarvoor te kiezen ontbreekt tot nu toe.

Prof.dr. Lucas Reijnders.
Hoogleraar natuurwetenschappelijke milieuwetenschappen Open Universiteit Nederland
Hoogleraar milieukunde aan de Universiteit van Amsterdam

Bronnen:

• D. Cordell, J. Drangert & S. White. The story of phosphorus: global food security and food for thought. Global Environmental Change, ter perse (Publication, Presentation)
• L. Reijnders. Transport biofuels: can they help limiting climate change without an upward effect on food prices? Journal of Consumer Protection and Food Safety 2009; 4: 75-78 (Publication)
• L. Reijnders. Microalgal and terrestrial transport biofuels to displace fossil fuels. Energies 2009; 2: 48-56 (Full report)
• L. Reijnders & M.A.J. Huijbregts. Biofuels for road transport. A seed to wheel perspective. Springer, London 2009.(Book Amazon)
• N. Yang, Y. Zhou & J. Liu. Land and water requirements of biofuel and implications for food supply and the environment in China. Energy Policy, ter perse (Publication)