U.S. Renewable Fuel Standard: Herausforderungen und Chancen auf dem Weg zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors

Biokraftstoffe könnten eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung von Segmenten des Verkehrssektors spielen, aber es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir unsere Bioenergiepolitik so gestalten, dass ihr Gesamtnutzen für das Klima gewährleistet ist. Um dies zu erreichen, sollte die Bioenergiepolitik, wie der Renewable Fuel Standard, Bioenergie-Rohstoffe bevorzugen, die mit der Nahrungsmittelproduktion kompatibel sind, Bioenergie auf schwer zu dekarbonisierende Sektoren ausrichten und CO2-abscheidung und die Lagerung in bestehenden Bioenergieanlagen fördern. 

Um die Netto-Null-Emissionen in den USA zu erreichen, müssen wir den Verkehr dekarbonisieren - den größten Verursacher von Treibhausgasemissionen im Land. Der National Blueprint for Transportation Decarbonization hebt Strategien wie die Elektrifizierung von Straßenfahrzeugen, die Verwendung von Biokraftstoffen im schwer zu dekarbonisierenden Verkehr und die Abscheidung von Emissionen durch CO2-abscheidung und Speicherung hervor. Die von der Environmental Protection Agency (EPA) vorgeschlagenen Änderungen am Renewable Fuel Standard (RFS) lenken Bioenergie jedoch weiterhin auf leichte Straßenfahrzeuge (die relativ leicht zu elektrifizieren sind) und lassen einen Mechanismus vermissen, um Bioenergie mit CO2-abscheidung gegenüber Bioenergie ohne RFS zu bevorzugen.  

Was ist der Renewable Fuel Standard?  

Der US-Kongress hat das RFS im Jahr 2005 eingeführt und 2007 erweitert ("RFS2"), um die Treibhausgasemissionen und die Abhängigkeit von ausländischem Öl durch eine schrittweise Erhöhung des Anteils von Biokraftstoffen im Verkehrswesen zu verringern. Im Rahmen des RFS muss jeder, der Benzin oder Dieselkraftstoff herstellt oder importiert ("Verpflichtete"), einen bestimmten Prozentsatz an Biokraftstoffen in sein Kraftstoffangebot mischen oder Gutschriften (sogenannte RINs oder Identifikationsnummern für erneuerbare Energien) erwerben, um seiner Verpflichtung nachzukommen.   

Der RFS teilt Biokraftstoffe in vier Kategorien ein - konventionelle Biokraftstoffe, fortschrittliche Biokraftstoffe, Diesel auf Biomassebasis und Biokraftstoffe auf Zellulosebasis - und legt für jede Kategorie jährliche Verbrauchsvorgaben fest. Diese Kategorien basieren auf der Art des Biokraftstoffs und darauf, wie stark er die THG-Emissionen im Vergleich zu Erdöl reduziert: Kraftstoffe in den Kategorien fortschrittliche Biokraftstoffe und Diesel auf Biomassebasis müssen die THG-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus um 50 % reduzieren, Biokraftstoffe auf Zellulosebasis um 60 % und konventionelle Biokraftstoffe - eine Kategorie, die von Maisethanol dominiert wird - müssen eine Reduzierung von 20 % erreichen. Sobald die Hersteller von Biokraftstoffen die 20-, 50- oder 60-Prozent-Grenze erreicht haben, erhalten sie keine zusätzliche Gutschrift für die Verbesserung der Kohlenstoffintensität des Biokraftstoffs. Eine Anlage, die einen fortschrittlichen Biokraftstoff herstellt, der die THG-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus im Vergleich zu Benzin um 50 % reduziert, hat im Rahmen des RFS keinen Anreiz, dieses Reduktionsniveau auf 60 % oder 70 % zu erhöhen; sie wird unabhängig von zusätzlichen Verbesserungen weiterhin dieselbe Art von Gutschrift erhalten.  

Der Kongress beabsichtigte, dass das Programm das Angebot an Biokraftstoffen bis 2022 auf 36 Milliarden Gallonen erhöht und dass zellulosehaltige Biokraftstoffe - die die höchsten Treibhausgasvorteile und andere umweltrelevante Nebeneffekte wie eine verbesserte Boden- und Wasserqualität bieten - einen Anteil von 44 % an der Gesamtmenge erreichen sollten. Im Jahr 2022 meldeten die verpflichteten Parteien jedoch etwa 20 Milliarden Gallonen an erneuerbaren Kraftstoffen, von denen nur 3 % aus zellulosehaltigen Biokraftstoffen stammten, was weit unter den Mengen liegt, die der Kongress zu Beginn des Programms erwartet hatte.  

Es gibt drei wesentliche Probleme mit dem RFS:  

1. Land- und ressourcenintensive konventionelle Biokraftstoffe dominieren den RFS. Die verpflichteten Parteien erfüllen die RFS-Mengen hauptsächlich mit Maisethanol, das 74 % der vorgeschriebenen Biokraftstoffmengen im Rahmen des Programms im Jahr 2022 ausmachte. Nach der von der EPA vorgeschlagenen Regelung würde Maisethanol weiterhin den größten Teil der RFS-Erfüllung ausmachen, gefolgt von Diesel auf Biomassebasis. Das Ergebnis: geringere Klimavorteile als vom Kongress beabsichtigt. Obwohl Mais sehr ertragreich ist und die Landwirte bei der Produktion unglaublich effizient geworden sind, ist der Maisanbau immer noch sehr land- und ressourcenintensiv und erfordert erhebliche THG-intensive Inputs wie Düngemittel, die aus fossilem Erdgas hergestellt werden. In ihrem Entwurf für den dritten Dreijahresbericht an den Kongress dokumentiert die EPA negative Auswirkungen auf die Luft-, Wasser- und Bodenqualität sowie auf die Landnutzung durch Biokraftstoffe, die fast ausschließlich aus Mais für Mais-Ethanol und Sojabohnen für Soja-Biodiesel stammen, die häufig im Wechsel mit Mais angebaut werden. 

2. Der RFS bietet den Herstellern von Biokraftstoffen keine Anreize, die Emissionen über die Schwellenwerte von 20 %, 50 % und 60 % hinaus zu reduzieren. Kohlenstoffintensitätswerte sind die THG-Emissionen, die mit der Produktion und Verwendung eines Biokraftstoffs pro Einheit nutzbarer Energie im Biokraftstoff verbunden sind, und hängen von Entscheidungen in der gesamten Lieferkette ab. Im Gegensatz zu leistungsbezogenen Kraftstoffstandards (z. B. dem kalifornischen Standard für kohlenstoffarme Kraftstoffe), die Anreize für Kraftstoffe auf der Grundlage ihres Kohlenstoffintensitätswerts schaffen und einen höheren Marktwert für Kraftstoffe mit einem besseren Kohlenstoffintensitätswert bieten, treibt der RFS keine Verbesserungen an, die über das Erreichen der Schwellenwerte von 20 %, 50 % oder 60 % für die Reduzierung der Treibhausgasemissionen hinausgehen. Die Bewertung der Kohlenstoffintensität kann besser oder schlechter ausfallen, je nachdem, welche Flächen für den Anbau von Biokraftstoffpflanzen genutzt werden (z. B. verschlechtert die Abholzung von Wäldern für den Anbau von Biokraftstoffpflanzen oder für den Anbau von Rohstoffen, die durch Biokraftstoffpflanzen verdrängt werden, die Kohlenstoffintensität), ob fossile oder erneuerbare Energien für den Betrieb der Bioraffinerie verwendet werden und ob Bioraffinerien die bei der Biokraftstoffproduktion entstehenden_{CO2-Nebenproduktströme} abfangen und dauerhaft unterirdisch speichern.  

3. Der RFS räumt der Bioenergie in schwer zu dekarbonisierenden Sektoren keine Priorität ein. Wie im National Blueprint for Transportation Decarbonization dargelegt, müssen wir im Transportsektor Biokraftstoffe auf Anwendungen lenken, die energieintensive Kraftstoffe erfordern und schwieriger zu elektrifizieren sind, wie die Luftfahrt. Der RFS bietet keine Anreize für die Verwendung von Biokraftstoffen in schwer zu dekarbonisierenden Sektoren gegenüber Sektoren, die relativ leicht zu elektrifizieren sind. Biokraftstoffhersteller können zum Beispiel alternativen Flugzeugtreibstoff (AJF) und erneuerbaren Diesel aus denselben Rohstoffen herstellen, aber AJF erfordert mehr Verarbeitungsschritte, Energie und Kosten. Im Rahmen des RFS erhält AJF einen niedrigeren Äquivalenzwert als erneuerbarer Diesel (aufgrund seines geringeren Energiegehalts). Folglich gibt es für die Hersteller weniger Anreize, die AJF-Produktion für den schwer zu dekarbonisierenden Luftfahrtsektor gegenüber der Produktion von erneuerbarem Diesel für den leichter zu dekarbonisierenden Straßenverkehr zu bevorzugen. Ohne zusätzliche Anreize zur Förderung der AJF-Produktion gegenüber erneuerbarem Diesel werden die Biokraftstoffhersteller weiterhin AJF-Rohstoffe für den Straßenverkehr bevorzugen, wo sie weniger nützlich sind. In Ermangelung eines unbegrenzten Angebots an Bioenergierohstoffen müssen wir sicherstellen, dass das, was wir haben, bestmöglich genutzt wird, um Netto-Null-Emissionen zu erreichen.   

Die EPA erwägt Änderungen am RFS und stellt ihren dritten Dreijahresbericht an den Kongress fertig, in dem sie über die Auswirkungen des Programms auf die Umwelt berichtet. CATF hat Kommentare zu den vorgeschlagenen Änderungen und dem Berichtsentwurf eingereicht.  

Hier sind drei Dinge, die die Agentur tun kann, um das RFS zu verbessern:  

1. Keine Erhöhung der land- und ressourcenintensiven konventionellen Biokraftstoffmengen. Die EPA sollte keine Anreize für flächen- und ressourcenintensive Biokraftstoffe schaffen, die schädliche Auswirkungen auf die Umwelt und ungewisse Folgen für das Klima haben. In der wissenschaftlichen Literatur wird berichtet, dass die Kohlenstoffintensität von Maisethanol besser oder schlechter ist als die von Benzin. Darüber hinaus dokumentiert die EPA in ihrem Entwurf des dritten Dreijahresberichts nachteilige Auswirkungen von Mais-Ethanol auf Boden, Wasser, Luftqualität und Landnutzungsänderungen. Diese Auswirkungen können für die lokalen Gemeinden erheblich sein und die bereits gestressten Ökosysteme beeinträchtigen. Der Wettbewerb um Land und Ressourcen für die landwirtschaftliche Produktion auf dem Land wird weiter zunehmen, da die Weltbevölkerung wächst und sich der Klimawandel verschärft. Wir müssen effiziente Entscheidungen über die beste und bestmögliche Nutzung dieser Ressourcen treffen. Die EPA weist zu Recht auf die Notwendigkeit hin, Praktiken wie reduzierte Bodenbearbeitung, Uferpuffer und Deckfrüchte in bestehende Mais- und Sojasysteme zu integrieren und einjährige Anbauflächen in mehrjährige Systeme umzuwandeln, um Bodenerosion, Nitrat- und Phosphorverluste zu verringern.
   
   Die EPA könnte Anreize für die Herstellung von Biokraftstoffen aus nicht-dominanten krautigen mehrjährigen Pflanzen und Winterdeckfrüchten (Non-Food-Kulturen) schaffen; dies könnte ebenfalls zur Verbesserung der Boden- und Wasserqualität beitragen und den Land- und Ressourcenverbrauch verringern, je nach Bewirtschaftung und der für den Anbau dieser Rohstoffe genutzten Fläche. Kürzlich fanden Malone et al. (2023) heraus, dass Energiepflanzen - Bioenergiepflanzen, die auf saisonal brachliegendem Land angebaut werden und nicht mit der Nahrungsmittelproduktion konkurrieren - in einem Gebiet von fünf Bundesstaaten im Mittleren Westen der USA 2,3 Milliarden Gallonen Ethanol-Äquivalente an Biokraftstoff liefern könnten (mehr als das Dreifache der US-Biokraftstoffproduktion auf Zellulosebasis im Jahr 2022) und bis zu 7,5 Millionen Mg_CO2 pro Jahr binden könnten, während die Nitrat-Stickstoff-Verluste in den Golf von Mexiko reduziert werden.  

2. Aufnahme von Kohlenstoffintensitätswerten in die Biokraftstoffpolitik und einer THG-Emissionsanalyse in den Dreijahresbericht. Die EPA sollte Anreize für Biokraftstoffe mit niedrigen Kohlenstoffintensitätswerten gegenüber Biokraftstoffen mit hohen Kohlenstoffintensitätswerten schaffen, wie z. B. Ethanol aus Mais, das auf bestehenden Anbauflächen angebaut wird, gegenüber Ethanol aus Mais, das auf neuen Anbauflächen angebaut wird, oder Ethanol aus Mais mit CO2-abscheidung und Speicherung gegenüber Ethanol aus Mais ohne CO2-abscheidung. Bei der Ethanolgärung entsteht ein leicht erfassbarer, fast reiner_CO2-Strom. Mit dem erhöhten Wert der CO2-abscheidung Steuergutschriften im Inflation Reduction Act besteht ein größerer wirtschaftlicher Anreiz für die Installation von CO2-abscheidung in Ethanolanlagen, die theoretisch 95 Millionen Tonnen durch Gärung erzeugtes_CO2 im Rahmen eines 15-Milliarden-Gallonen-Maisethanol-Mandats abscheiden könnten, was den Treibhausgasemissionen von mehr als 20 Millionen benzinbetriebenen Fahrzeugen entspricht, die ein Jahr lang fahren.
   
   Da der Kongress das RFS geschaffen hat, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist die Analyse der mit dem RFS verbundenen Treibhausgase von entscheidender Bedeutung für das Verständnis seiner Auswirkungen. Der Kongress hat die EPA allgemein angewiesen, die Umweltauswirkungen des RFS alle drei Jahre zu untersuchen, und die EPA sollte die THG-Emissionen in ihren Dreijahresbericht aufnehmen.   

3. Ausrichtung der Bioenergie auf schwer zu dekarbonisierende Sektoren. Die Bioenergie wird den Klimaschutz besser unterstützen, wenn sie in Sektoren eingesetzt wird, die nur schwer zu dekarbonisieren sind und für die kohlenstoffhaltige Brennstoffe mit hoher Energiedichte erforderlich sind, insbesondere weil die klimaschonenden Bioenergieressourcen nicht unbegrenzt vorhanden sind. Politische Mechanismen wie sektorspezifische Standards für saubere Kraftstoffe und gezielte Steuergutschriften sind erforderlich, um die klimaschützenden Bioenergieressourcen auf ihre beste und höchste Nutzung auszurichten.  

Die EPA sollte eine Regelung verabschieden, die den beabsichtigten Zielen des Renewable Fuel Standard gerecht wird, eine größere Abhängigkeit von wirklich sauberen Kraftstoffen erreicht und die Strategie der Regierung zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors unterstützt.  

Biokraftstoffe können uns helfen, die Dekarbonisierung des Transportsektors zu erreichen, aber die Politik muss so gestaltet werden, dass der Gesamtnutzen für das Klima gewährleistet ist. Der RFS hat in der Vergangenheit dazu geführt, dass die Zahl der Kraftstoffe mit hoher Kohlenstoffintensität, größeren negativen Umweltauswirkungen und geringerem Klimanutzen als vom Kongress beabsichtigt zugenommen hat.  

Die Bioenergiepolitik sollte die Bioenergie auf schwer zu dekarbonisierende Sektoren ausrichten, um die Auswirkungen auf den Klimawandel zu maximieren, klimaschonende Rohstoffe gegenüber konventionellen Biokraftstoffen auf Nahrungsmittelbasis fördern und eine leistungsbasierte Politik vorantreiben, die sich auf Kohlenstoffintensitätswerte stützt, wie z. B. einen Standard für kohlenstoffarme oder kohlenstofffreie Kraftstoffe, der umwelt- und klimaschonende Ergebnisse erzielt.