언뜻 보기에 노스캐롤라이나 주 샘슨 카운티를 뒤덮고 있는 억새밭은 별로 중요하지 않은 것처럼 보입니다. 농구 골대보다 4피트(1.21미터) 더 큰 미스캔투스는 거대하고 뾰족하며 먹을 수 없는 풀입니다. 그러나 다른 사람들이 보기에 이 특대형 칼날은 언젠가는 금이나 최소한 휘발유 한 병만큼 가치가 있을 것입니다. Chemtex라는 회사는 Sampson 카운티에 매년 2천만 톤의 억새와 기타 풀을 에탄올로 전환시키는 1억 7천만 달러의 정제소를 건설할 계획입니다[출처:Ramsey].
수년 동안 정치인, 언론인 및 과학자들은 전 세계의 화석 연료, 특히 원유 소비를 줄이기 위해 식물을 에탄올과 바이오디젤로 바꾸는 것을 옹호해 왔습니다. 바이오 연료는 화석 연료보다 더 깨끗하게 연소되어 대기 중으로 배출되는 오염 물질과 온실 가스(이산화탄소 포함)가 적습니다.
세계 바이오 연료의 대부분은 밀, 옥수수, 대두, 사탕수수와 같은 식량 작물에서 나옵니다. 이 식물에서 생산된 에너지는 "1세대" 바이오 연료로 알려져 있습니다. 밝혀진 바와 같이, 이 바이오 연료 개척자들은 예전에 했던 약속을 지키지 않습니다. 우선 일부 1세대 바이오연료 작물, 특히 옥수수는 토지와 물을 놓고 식량 작물과 경쟁합니다. 미국 농무부는 옥수수에서 에탄올을 개발하는 정제소가 매년 옥수수 작물의 약 40%를 소비한다고 말합니다[출처:Blas]. 2009년에 미국 옥수수 및 곡물 작물의 25%가 식량 생산이 아니라 바이오 연료 생산에 사용되었습니다[출처:Vidal].
이러한 작물 소비는 더 높은 식품 가격과 삼림 벌채를 포함하여 많은 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한 식량 작물을 연료로 전환하고 사용하는 데 드는 비용이 비쌀 수 있습니다. 정제소는 오일, 설탕 및 전분 함량과 같은 바이오 연료 생산을 위해 공장의 작은 부분만 사용할 수 있기 때문입니다. 이러한 비효율은 1세대 바이오연료를 환경적으로 덜 만족스럽게 만듭니다. 게다가 전문가들은 이제 바이오연료가 에너지원으로서 원유를 완전히 대체할 수는 없을 것이라고 믿고 있습니다. 요컨대, 바이오 연료 생산은 비효율적이며 여러 면에서 환경 및 경제적으로 불건전합니다[출처:World Bank; 사이언스 데일리].
그러나 대체 에너지원으로서 바이오 연료의 미래는 생각만큼 암울하지 않을 수 있습니다. 억새풀과 기타 "2세대" 바이오 연료 작물 덕분에 외국 석유에 대한 세계의 의존도를 줄일 수 있는 잠재력이 그 어느 때보다 높아졌습니다.
2012년 여름은 미국 전역, 특히 미국의 곡창지대인 중서부 전역에서 덥고 건조했습니다. 건조한 환경은 옥수수 및 기타 곡물 작물을 시들게 하여 가격을 높이고 이미 쇠약해진 경제에 부담을 주고 있습니다.
50년 만에 최악의 역사적 가뭄은 1세대 바이오연료 공급원료의 한계를 강조했다. 식량 가격이 치솟자 농부, 관료 및 정치인은 식량 작물을 바이오 연료 생산으로 전환하는 지혜에 대해 토론하기 시작했습니다. 점점 더워지고 건조해지고 배고픈 세상에서 펼쳐지는 장면이었다. 문제가 너무 심각해져서 식량 원조 단체와 유엔은 정부에 더 많은 식량 생산을 허용하기 위해 바이오 연료 생산 의무를 폐지할 것을 요청하기 시작했습니다. 유엔은 세계가 식량 부족에 직면할 때 국가가 바이오 연료 정책을 재고해야 한다고 말했습니다 [출처:Blas].
식량 위기에 기여하는 것 외에도 공급원료에서 에탄올과 바이오디젤을 생산하는 것은 생각만큼 환경과 경제적으로 친화적이지 않습니다. 1세대 바이오 연료는 효모에 의해 쉽게 소화되는 설탕과 전분으로 만들어집니다. 정제소에서 옥수수 한 톨을 에탄올로 바꾼다면 가솔린 공급량의 12%만 대체하게 될 것입니다[출처:Brune].
또한 농부들은 1세대 공급원료를 바이오 연료로 재배하고 처리하기 위해 엄청난 양의 화석 연료, 물 및 비료를 사용합니다. 예를 들어, 옥수수를 에탄올로 바꾸는 재배 및 제조 공정은 가솔린보다 온실 가스를 15%만 적게 생성합니다[출처:Tilman and Hill].
다행히도 새로운 세대가 개입하기를 기다리고 있습니다. 옥수수, 대두 또는 기타 1세대 공급원료로 만든 바이오연료와 달리 2세대 바이오연료는 누구도 먹고 싶어하지 않는 식물로 만들어집니다. 옥수수 줄기, 줄기, 잎, 껍질 및 나무 조각과 같은 식물의 폐기물을 바이오 연료로 바꾸는 것은 어려운 과정이지만 잠재적인 이점은 엄청납니다. 2세대 기술은 1세대 바이오 연료보다 훨씬 많은 연료를 생산하여 식량 공급과 환경에 최소한의 영향을 미칠 수 있습니다.
성장하는 녹색 일자리생명공학 산업 협회(Biotechnology Industry Association)에 따르면 바이오 연료 산업은 2022년까지 미국에서 190,000개의 일자리를 창출할 것입니다. 또한 바이오 연료의 생산은 12년 동안 미국 석유 수입을 700억 달러 감소시킬 수 있습니다[출처:Biotechnology Industry Association].
Miscanthus는 2세대 바이오연료 작물의 좋은 예입니다. 풀은 빨리 자라며 가뭄에 강하며 식용 작물로 사용할 수 없는 척박한 토양에서 번성합니다. 옥수수와 곡물과 달리 억새는 다년생 식물입니다. 농부는 한 번만 심으면 해마다 다시 올 것입니다. 또한 억새류와 기타 2세대 작물은 1세대 작물보다 비료와 재배가 훨씬 적기 때문에 환경 파괴와 에너지 사용이 적습니다.
Sampson 카운티에서 Chemtex는 지역 농부들이 2013년 봄에 억새를 심어 회사가 1년 후 문을 열 때 정유 공장에 공급할 충분한 풀을 갖게 되기를 희망합니다. Chemtex는 이미 정제소에서 생산하는 모든 에탄올을 구매하기로 Gulf Oil과 계약을 체결했습니다. 회사는 166에이커에 시설을 건설할 예정입니다. 직원은 300명이어야 합니다[출처:Ramsey].
억새밭은 옥수수와 콩 농부들이 사용하는 땅을 놓고 경쟁하지 않을 것입니다. 주 관리들은 농부들이 생물작물 농지로 사용할 수 있는 Sampson 카운티를 포함하여 3개 카운티 지역에서 이미 100,000에이커를 확인했습니다. 그 면적 중 일부는 기껏해야 한계 토지입니다. 그 중 일부는 모래이며 억새와 기타 2세대 바이오연료 작물을 쉽게 키울 수 있습니다. 돼지 농부들은 이미 이 에이커 중 일부를 돼지 폐기물 스프레이 밭으로 사용하고 있습니다[출처:Ramsey].
2세대 바이오 연료의 생산이 우리의 에너지 및 환경 문제에 대한 해답인 것처럼 보일 수 있지만 상황은 훨씬 더 복잡합니다. 현재로서는 2세대 작물을 바이오연료로 전환하는 과정이 1세대 바이오연료를 생산하는 것보다 비용이 더 많이 듭니다. 1세대 공급원료보다 2세대 바이오연료 작물에서 바이오연료를 생산하는 데 훨씬 더 많은 에너지가 필요하기 때문입니다. 그 결과 과학자들은 2세대 작물을 바이오 연료로 전환할 수 있는 보다 새롭고 저렴한 방법을 필사적으로 찾고 있습니다.
효율성과 생산 능력은 과학자들이 극복해야 할 두 가지 다른 문제입니다. 최근의 한 연구에 따르면 9개의 2세대 바이오 연료 중 하나만 화석 연료보다 대기 중으로 온실 가스를 덜 배출합니다. 게다가 많은 전문가들은 2세대 바이오연료가 세계 자동차에 동력을 공급할 만큼 충분한 연료를 제공할 수 있는지 확신하지 못합니다[출처:Birdlife International].
이러한 다른 문제가 존재하지만 과학자와 엔지니어는 2세대 바이오 연료를 작동시킬 수 있다고 확신합니다. 앞으로 몇 년 동안은 상용화되지 않을 것으로 예상되지만 전문가들은 차세대가 전 세계의 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 최선의 해결책이라고 예측합니다.
저는 바이오 연료를 포함한 재생 가능 에너지원에 대한 수많은 기사를 작성했습니다. 그 기간 동안 나는 그 어떤 에너지원도 화석 연료에 대한 우리의 갈증을 해소하지 못할 것이라고 확신하게 되었습니다. 그 대신, 태양열 발전에서 풍력 에너지, 식물로 만든 연료에 이르기까지 다양한 소스를 조합하는 것이 우리 인간이 초래한 기후 변화로부터 세상을 구할 수 있는 최상의 대안을 제공합니다. 재생 가능 에너지 연료 생산 비용을 낮추어 저렴하게 사용할 수 있으려면 시간이 걸릴 것입니다. 전 세계의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다는 사실에 고무됩니다.
