USA skulle kunna producera tillräckligt med energi varje år genom att utnyttja avfall – från soptippar till kogödsel – för att driva staterna Oregon och Washington, allt samtidigt som man minskar motsvarande koldioxid till ett värde av 37 miljoner bilar.

Det visar forskning publicerad i Naturenergi från UCLAs industriekolog och energiekonom Deepak Rajagopal och stadsplaneringsdoktorand Bo Liu.

"Fördelen med att använda avfall är att vi genererar avfall ändå. Det är en överbliven resurs som vi inte har tänkt på konventionellt, " sa Liu.

De typer av avfall som undersöks i tidningen ryms under paraplyet bioenergi – förnybara resurser som erhålls genom att omvandla växt- och djurmaterial till elektricitet, biobränslen eller värme. Även om USA inte producerar energi från avfall i stor skala, Liu sa, processerna för att få energi från organiska material är väletablerade. europeiska avfallsenergianläggningar, till exempel, behandlade 106 miljoner ton avfall 2017, enligt Confederation of European Waste-to-Energy Plants.

Biobränsle är en typ av bioenergi som produceras i stor utsträckning i USA - nästan allt kommer från jordbruksgrödor. Under 2011, 96 % av den etanol som produceras i USA kom från majs, enligt Biomass Energy Data Book.

Politiker och affärsintressen har främjat biobränslen från grödor i decennier. Under 2005, Kongressen antog standarder som kräver inkorporering av förnybara bränslen i bensin och andra transportbränslen. USA har också spenderat miljarder skattebetalare på att subventionera etanol under de senaste 35 åren.

Men grödabaserad etanol skapar andra problem - inklusive ökade livsmedelspriser och miljöskador från expanderande jordbruk, såsom förstörelse av livsmiljöer, gödselavrinning och vattenanvändning. Dessa effekter har fått vissa experter att efterlysa minskad användning.

"USA har provat biobränslen, och de är viktiga eftersom vi behöver mer förnybar energi, men vi behöver bättre biobränslen, sa Rajagopal.

Att istället använda avfall som källa kan visa sig vara ett hållbart alternativ för framtida industritillväxt. Dock, inte alla avfallsbiobränslen skapas lika. Fördelarna varierar beroende på vilken typ av avfall som används, hur det bearbetas, vad slutprodukterna är och var de produceras. Rajagopal och Liu undersökte denna variation genom att utföra livscykelanalyser, eller undersökningar av produkter från skapande till slutet av livet, av fyra typer av avfall:jordbruks-, skogsbruk, deponi och kogödsel.

Studien omfattade 15 energiomvandlingstekniker och 29 avfallstyper. I sin analys, forskarna kombinerade befintliga data från litteraturen om avfallskonverteringstekniker med lokal avfallstillgänglighet från basårsuppskattningar och elportföljer för att fastställa relativa energivinster och utsläppsminskningar.

Eftersom förbränning av bioenergiprodukter i sig ger utsläpp av växthusgaser, bioenergins förmåga att minska de totala växthusgaserna är knuten till den energi som ersätts, gör det lokala sammanhanget viktigt. Växthusgasbesparingar från användning av bioenergi för att producera el, till exempel, skulle vara större i områden där el kommer från kolbaserade bränslen som kol, till skillnad från områden som genererar mycket sol- och vindkraft.

Övergripande, studien fann att USA har potential att generera 3,1 till 3,8 exajoule (ett mått på energi) förnybar energi varje år med hjälp av tillgängliga avfallsresurser. Som jämförelse, hela delstaterna Washington och Oregon förbrukade cirka 3,3 exajoule energi under 2017, enligt Energiupplysningsverket. Studien drog också slutsatsen att användning av avfallsprodukter har potentialen att tränga undan 103 till 178 miljoner ton koldioxidutsläpp – en mängd som motsvarar att ta 37 miljoner passagerarfordon av vägen baserat på typiska personbilsutsläpp på 4,6 ton koldioxid vardera. år.

Ett nyckelfynd var att ingen metod för bioenergiproduktion maximerar nettoenergivinsten, förnybar energivinst och klimatfördelar. Vissa skapar mer förnybar energi, men kräver mer energi för att göra det, vilket resulterar i mindre totala besparingar av växthusgasutsläpp. Således, att identifiera den optimala bioenergiapplikationen i alla situationer beror på det avsedda resultatet.

Politik som enbart bygger på att uppfylla målen för förnybar energi, som kongressens krav på biobränslen vid bensinpumpar, kanske inte ger optimala resultat, studien fann. Istället, Rajagopal sa, politiska beslutsfattare bör arbeta för att klargöra intressen. Maximering av användningen av förnybar energi kan främja energioberoende, men att minska den maximala mängden växthusgasutsläpp är ett effektivare sätt att motverka klimatförändringar, han sa.

Biobränslen bör inte begränsas till någon enskild tillämpning, med potentiella transportapplikationer från bilar och lastbilar till flygplan och fartyg, sa Rajagopal. Diversifiering är nyckeln.

Andra former av förnybar energi, som sol och vind, tillhandahålla val för elproduktion, men storskaliga transportsektorer kommer fortfarande att behöva brännbara bränslen under överskådlig framtid.

Flygbolag har redan börjat utforska biobränslealternativ. 2016, United Airlines och flygbränsleföretaget AltAir gick i spetsen för kommersiell spridning av biobränsleavfall för flyg, använder en blandning av alternativa jetbränslen och konventionella bränslen.

Studier har visat att flyg, sjöfart och lastbilstransport står för cirka 8 % av koldioxidutsläppen globalt. I dessa branscher, Rajagopal sa, ett enkelt uppdrag som kräver integrering av biobränsle i bränsleblandningar skulle kunna vara effektivt eftersom det skulle uppmuntra vidareutveckling av storskalig biobränsleteknik.

"I alla dessa applikationer finns inte elfordonsteknologin fortfarande. Elektriska batterier finns fortfarande inte där, ", sa Rajagopal. "Så vi behöver fortfarande alternativ till olja. Jag tror att det finns en roll där för biobränslen om man gör det rätt."