Uprostřed Minnesoty leží prérie Madelia, město s více než 2300 lidmi, které je ze všech stran obklopeno kilometry na míle hnědé půdy, obdělávané do úhledných řad. Pokud byste tam letěli v letadle, Madelia by vypadala jako knoflík, všitý do středu mozaiky, každá farma rozdělena do polí ve tvaru čtverců a kruhů, ohraničených světle žlutými štěrkovými cestami a úzkými pruhy jasně zelené trávy které rostou podél potoků a drenážních příkopů.
Když obyvatelé města, jako je Madelia, přemýšlejí o budoucnosti energie, řešení, která přicházejí, nejsou překvapivě soustředěna na zemi a na to, co může růst. V Madelii však tato řešení vypadají trochu jinak, než byste čekali. Když si Madelians představí budoucnost energie, nevidí prérie poseté velkými etanovými rafinériemi, kde se kukuřice pěstovaná stovkami farmářů zpracovává na palivo, které se bude prodávat po celých Spojených státech. Místo toho přemýšlejí o něčem mnohem lokálnějším. Madelia je malé město s velkým plánem vyrábět palivo vyrobené z místních materiálů pro místní trhy. Od původních trav, které snadno rostou v prérijní půdě, až po zbytky zobáku a kousky z nedaleké továrny na výrobu kuřecího masa, vše, co může růst v okruhu 25 mil od města, je férová hra.
Proč by obecně konzervativní město, osídlené spoustou obecně averzních farmářských rodin s rizikem, chtělo investovat slušné množství času a peněz na špičkovou alternativní energii? Když jsem cestoval do Madelie, narazil jsem přímo do důvodu, než jsem se dokonce dostal do samotného města. Moje chvíle osvícení se stala několik kilometrů za hranicemi města, na úzké černé ploše dálnice 60, když jsem se velmi přiblížil k tomu, abych své auto dostal do příkopu.
Vítr začal den plný strachu a odpoledne byl příšerně rozzuřený, zatímco otevřená, prázdná pole, která lemovala dálnici, nenabízela nic, co by zpomalilo vítr. To samo o sobě by nebyl velký problém. Vyrostl jsem v Kansasu a vím, jak řídit auto skrz větrnou bouři. Problém byl v tom, co jsem před sebou viděl - nebo spíše v tom, co jsem neviděl. Z ničeho nic se zvedl šedý oblak, který se vznášel nad dálnicí, polykal návěsy a strávil je v sadách nemístných koncových světel. Sotva jsem měl dost času na to, abych si uvědomil, že se nedívám na mlhu, než jsem se vrhl do její hustoty.
Slunce zmizelo. Štěrk se opřel o okna auta. Neviděl jsem nic, co by nebylo uměle osvětlené. V panice jsem rozsvítil své světlomety právě v okamžiku, kdy jsem vyrazil z druhé strany štěrkovitého oparu, zpět do normálního, větrného jarního dne. „Mrak“ byl vyroben z hlíny a asi kilometr po silnici, další šedá stuha se táhla přes obzor. Než jsem došel k východu na Madelii, prošel jsem si tři nebo čtyři prachové mraky.
Dokonce ani ve městě nebyl prach snadno poražen. Zaparkoval jsem své auto v centru města, pod příchutí markýzy kina, a vyšel ven do vzduchu, takže texturizoval, že na něm můžete téměř nahlodat. V mém slunci blokují prachy. Když jsem otevřel ústa, přišel štrk.
Cestoval jsem do Madelie, abych se setkal s Lindou Meschkeovou, ženou, která se stala hybnou silou modelu Madelia, a nechal jsem svůj dům oblečený pro tuto příležitost a měl na sobě uklizené neformální oblečení mladého reportéra. Ty prachové mraky mě srazily kolíčkem. Než jsem procházel dva bloky středem Madelie, moje kůže zčervenala a moje vlasy byly vinuté červené víry přilepené na místo pod vrstvou špíny. Zdálo se, že Meschkeovi nevadí můj lítost. Místo toho jen pomalu přikývla a řekla: „Dnes je tady trochu větrno.“
V tu chvíli jsem ještě úplně nerozuměl tomu, co jsem viděl. Věděl jsem, že takovéto prachové mraky souvisely s erozí půdy, ale teprve tehdy, když jsem mluvil s Meschkem, jsem byl schopen spojit tečky mezi prachem ve vlasech a cíli modelu Madelia.
Na začátku mého výzkumu jsem zjistil, že lidé mají sklon popisovat Meschke jako první. "Opravdu zná své věci, " řekli mi. "Je to velmi, velmi chytrá žena." Zdálo se, že na ni jsou trochu v úctě a trochu zastrašeni, jako by to byla síla přírody - opak tornáda, když proletěla městem a nechala všechno přehlednější než oni bylo to předtím. Z účtů z druhé ruky jsem očekával setkání s velkou, mosaznou Deltou Burke dámou. Místo toho se ukázalo, že Meschke má tichou a přitažlivou povahu dobrého farmáře, kterému byla 25 let. Byla těžkopádná s krátkými hnědými vlasy a její knoflíková košile s tropickým potiskem byla tou nejhlasitější věcí, ale opravdu ví, jak tuto práci zvládnout - ať už jde o jakoukoli dotyčnou práci. Bývalá inspektorka krajského zemědělství se zapojila do otázek kvality venkovské vody v roce 1988. Během deseti let úplně přepracovala způsob, jakým kraje v okolí Madelie prováděly práci na ochraně vody. Pre-Meschke byly krajské vodní programy od sebe velmi oddělené, i když sdílely stejný rozvodí. Zahájila program, který považoval systém Blue Earth River - jednu z nejšpinavějších vodních toků v Minnesotě - za jednu jednotku, která pomáhala nápadům a penězům přes hranice kraje. Tento přístup vedl k 9% snížení znečištění do roku 2001.
Ozval se kadence Meschkeho hlasu, ale její ruce byly neklidné - pohrávaly se sebou a kreslily na svém poznámkovém bloku malé kruhy. Zabývala se malými, uvážlivými detaily, které umožnily realizaci projektů veřejných prací - nudné věci, pro které byla v podstatě vynalezena byrokracie. Přesto hovořila jazykem zrádce, o vymrštění starých způsobů a riskování nových nápadů. Právě tato část Meschkeho osobnosti ji vedla k tomu, aby lokální energii v malém měřítku považovala za řešení, a to jak k problémům s kvalitou vody, s nimiž bojovala po celá desetiletí, tak k hrozbě eroze půdy - která vytvořila prachové bouře, které sužoval můj výlet do Madelie. Meschke si myslel, že lokální energie by mohla vyřešit oba tyto problémy, protože by to mohlo dát zemědělcům příležitost získat zaplaceno za pěstování něčeho jiného než kukuřice.
Nedělejte chybu, model Madelia je o biopalivech, ale nejde o ethanol. Tato část země potřebuje méně kukuřice, ne více, řekl mi Meschke. Právě teď jsou kukuřice a v menší míře sója fazole téměř jediné plodiny, které se pěstují. Kukuřice zabírá více než 45 procent veškeré dostupné zemědělské půdy v jižní Minnesotě, jakož i v částech Nebrasky, Indiany a Illinois - a téměř každý centimetr Iowa. Ve stejných oblastech, v závislosti na okresu, sójové boby křídí nahoru od 15 procent do více než 45 procent zemědělské půdy.
Z vnější strany se tento systém může zdát trochu nelogický, ale je to prostě specializace. To se neliší od továrny vyrábějící pouze boty místo skříně plné různých oděvních výrobků. Je snazší stát se odborníkem na dvě plodiny, a ne na 20, a vy můžete růst více za méně předem investovaných investic. Upřímně řečeno, kukuřice a sójové boby se vyplatí. Existuje velká průmyslová poptávka po rostlinách, které brokolice nedokáže vyrovnat. Když poptávka klesne, existují také dostatečné dotace, které zaručí, že zemědělci za své plodiny vydělají alespoň určitou cenu, přičemž vládní peníze zvednou tržní pokles.
Nevýhodou je, že tyto dvě plodiny, zejména kukuřice, nejsou pro kvalitu půdy a vody tak skvělé jako pro bankovní účty zemědělců. Kukuřice je chamtivá rostlina, která potřebuje k růstu překvapivé množství pozornosti. Hlavně kukuřice potřebuje hnojivo a spoustu z toho. V roce 2007 používali američtí pěstitelé kukuřice více než 5 milionů tun dusíkatého hnojiva. Přestože kukuřice může mít velkou chuť k rostlinnému jídlu, je asi stejně efektivní při jídle jako batole s miskou špaget. Víte, že dítě skončí na sobě tolik jídla, kolik jí, a kukuřičné pole často spotřebuje jen polovinu hnojiva, které je krmeno. Zbytek sedí na půdě, dokud není odplavena deštěm nebo zavlažováním do nejbližšího potoka.
Kukuřice roste v uklizených malých řadách - s uklizenými malými kořenovými systémy zastrčenými pod nimi. Na konci května je kukuřičné pole stále mořem špíny, skvrnité zelenými výhonky, které nejsou o moc větší než vaše průměrná banda bazalky. Když vítr začne foukat, tato ornice nemá šanci. Od úsvitu pěstování kukuřice v 19. století zmizelo asi osm vertikálních palců Iowy. Pro lidi, kteří se živí tím, co mohou růst v ornici, je to velmi, velmi špatné. Dlouhodobé profesní nebezpečí pro zemědělce ze Středozápadu není jasnější, než když někdo z kůže, vlasů a zubů vybírá částice cenné vrchní půdy. Prachové bouře, které jsem projel na cestě do Madelie, byly produktem pěstování kukuřice. Moje auto bylo upečené ve ztracené budoucnosti amerického zemědělství.
Meschke si myslela, že našla klíč k záchraně americké prérijní zemědělské půdy: Third Crops. To byl její termín pro v podstatě cokoli, co není kukuřice nebo sója. Tam byl zvláštní kredit, pokud je to nativní a trvalé. Její nápad nebyl ojedinělý. Někteří zemědělci již používají systém třetího obdělávání tím, že nejprve střídají pole přes kukuřici, druhé sójové boby a lucernu nebo seno, což pomáhá udržovat zdravou půdu a snižuje potřebu hnojiv. Meschke to chtěl ještě dále. Nejprve propagovala výsadbu širší škály Třetí plodiny. Když se v jedné oblasti pěstuje mnoho různých rostlin, stává se méně Club Med u druhově specifických škůdců, což znamená, že zemědělci potřebují koupit drahé pesticidy. Meschke také chtěl, aby zemědělci dali Třetí plodiny na nějakou půdu na plný úvazek, nejen do plánů střídání. Půda, která je přísně výživná, půda, která je svažitá nebo má hodně volné ornice, a půda, která sedí vedle potoků a drenážních příkopů, by mohla těžit z hustých kořenových systémů trvalých rostlin, které zadržují vodu a půdu.
Potíž pro Meschke spočívala v tom, jak zajistit, aby třetí plodiny byly dostatečně ziskové, aby je zemědělci skutečně chtěli pěstovat. Trvalky původem z Minnesotovy prérie - většinou různé druhy vysokých trav - jsou poměrně levné na růst a jsou ekologicky šetrné, protože nepotřebují mnoho hnojiv ani zavlažování, ale také nestojí za to moc. To bylo místo, kde Meschkein zájem o kvalitu vody a zdraví půdy zapadl do jejího zájmu o místní energii. Při pěstování Třetí plodiny na ochranu ornice nebo na čištění znečištěného proudu opravdu není třeba vydělat žádné peníze. Mezitím velká ekologická výroba biopaliv - což v současnosti znamená kukuřičný ethanol - jen přispívá k těmto ekologickým problémům. Mohli byste pěstovat nativní trávy a proměnit je v palivo. Tato technologie již existuje. Ve skutečnosti existuje mnoho různých způsobů, jak tuto práci vykonat. Problém je v tom, že zatím nikdo nebyl schopen učinit žádnou z těchto metod finančně životaschopnou ve velkém měřítku - druh systému, který by velkým společnostem na Středozápadě umožnil vyrábět sudy a barely paliva pro použití po celé zemi. Pro většinu lidí to znamená, že biopalivo bez kukuřice prostě ještě není připraveno na skutečný svět. Linda Meschke se naproti tomu zabývala stejným problémem a zeptala se: „Proč by se lidé v Madelii měli obávat, zda má Florida dostatek energie?“
Malá rafinerie, která by mohla platit zemědělcům za třetí plodiny, vytvořit některá pracovní místa pro nezemědělce a produkovat dostatek paliva k prodeji v tomto malém regionu Minnesoty, by udělala ten trik, pomyslela si Meschke. Zejména pokud ceny benzínu nadále rostly. Pokud by to nebylo životaschopné, řekla, mohl byste jít ještě menší. Dokonce i příležitost vydělat palivo pro vlastní potřebu - šance ušetřit peníze, spíše než je vydělat - by mohla stačit k tomu, aby alespoň několik dalších zemědělců pěstovalo třetí plodiny. Meschke podporuje místní energii, protože se zdá, že biopalivo prérijní trávy funguje, a právě teď nabízí nejlepší příležitosti pro uvedení modelu Madelia do pohybu.
Přesto to není bez rizika. Farmy, které obklopují Madelii, jsou velké a jsou zaměřeny na komoditu, nikoli domovem pro butikové zelí. To však neznamená, že jsou to firemní monolity. Tyto farmy jsou rodinným vlastnictvím rodin, které žily v regionu po generace. Jistě, mohou pěstovat pouze kukuřici. V průběhu několika desetiletí možná absorbovali výměru, která bývala domovem hustšího zápletku menších farem, ale zemědělství je stále rodinným podnikem a v tomto ohledu velmi averzním rodinným podnikem. Trvalo tři nebo čtyři roky, řekl mi Meschke, abych získal trvalý Třetí plodinu, jako je prérie trávy, připravenou a připravenou na první sklizeň. Pokud by se trh s trávou neuskutečnil, zůstali by zemědělci s velmi pěkným polem a velkým kusem dluhů.
Na druhou stranu, pokud by model Madelia uspěl za nejrozsáhlejšími sny všech - pokud by se Madelie a její okolí staly soběstačnými v palivu - drasticky by to změnilo životy lidí, kteří zde žili. Úspěch by změnil místní zemědělství. Vznikl by ekonomický tlak na zahájení pěstování nových plodin, které měly různé potřeby a různé růstové cykly. Úspěch by změnil život v Madelii. Byly by nová pracovní místa, nové podniky a více možností pro spotřebitele. Madelia by byla také rušnějším městem s novými obyvateli, kteří by mohli být o něco lepší. Ke změně dochází, jako u kráv. Jak se to stalo, by hodně záleželo na tom, zda se průměrní Madelians zapojili do utváření budoucnosti své komunity. Jejich ticho v této záležitosti je ohlušující.
Každý čtvrtý pátek ve 15 hodin mi Meschke řekl, že město pořádá otevřené setkání, jehož cílem je shromáždit plánovače Madelie a veřejnost. Je to ušlechtilý plán - a většinou teoretický. Setkání se konají, ale ne více než tucet lidí se někdy objeví.
Během našeho rozhovoru Meschke apaticky hovořil o nízké občanské angažovanosti. Nepřekvapilo ji to. To se jí netrápilo. Měl jsem dojem, že nebyla hnací silou modelu Madelia, a tak ze své podstaty by Meschke mohla schůzky také přeskakovat. Pro veškerou její fascinující důvěru neměla žádné iluze o tom, jak rostou místní obyvatelé. Většina lidí, říkala, byla jen zaneprázdněna jejich každodenním životem. Zajímali by se, ale jen když jim model Madelia konečně dal něco hmatatelného, aby se zajímali. „Právě teď, co máme co nabídnout?“ Řekla.
Viděl jsem její bod. Farmáři, které jsem znal, zřídkakdy dobře reagovali na možná / možná / někdy jednoho dne. Buď něco uděláte a dáte nám prodejní hřiště, když budete připraveni jít, nebo nic neděláte, a vy o tom pustíte. (Yoda by udělal skvělého farmáře.) "Máme sbor přihlášený, " řekl Meschke. "A máme předběžnou sbor, který sleduje, co se bude dít dál."
Letos na podzim se Madelians konečně musela podívat na nějakou akci. Ironicky, jejich první pohled na budoucnost vypadal strašně hodně jako minulost. Vědci z University of Minnesota řídili pickup z St. Paul do země farmy kolem Madelia. Za přívěsem, který nebyl o moc větší než malý obytný automobil, odtáhli systém, který dokáže přeměnit téměř jakýkoli rostlinný nebo živočišný materiál na palivo. Tato technologie byla nová, ale její koncepce byla stará více než století.
Začátek v 19. století, mlácení stroje cestovaly z farmy k farmě během doby sklizně. Mechanický systém pro oddělování zrna od jeho stonku byl příliš drahý na to, abyste se vybrali z katalogu Sears, takže mlátička byla přenosná. Možná jeden chlap vlastnil a obsluhoval stroj jako svou práci, nebo několik farmářů šlo společně na kus vybavení, které všichni sdíleli. Ať tak či onak, zemědělci platili za to, že se jejich surové plodiny proměnily v něco cennějšího. Vědci z University of Minnesota, kteří chtějí přivést do Madelie přenosný systém biopaliv, doufají, že tuto historii zopakují. Jejich technologie, zvaná mikrovlnná pyrolýza, je nastavena jako první výstřel Madelie při výrobě místní energie.
Systém je jednoduchý a příjemně chytrý. Pyrolýza je především o rozkladu rostlin a jiných látek na formu vhodnější pro použitelnou komerční energii. Vchází dovnitř tráva, stébla, hnůj - jakýkoli druh organického materiálu. Tyto látky se zahřívají v prostředí bez kyslíku na téměř 950 stupňů Fahrenheita, čímž uvolňují velké množství těkavých plynů. Kondenzujte plyn a dostanete kapalné palivo. Existuje několik způsobů, jak zahřát biomasu, ale univerzitní systém je zvláštní, protože se spoléhá na mikrovlnné trouby, silnější verze stejné technologie, kterou používáte k vaření popcornu a zbytkové pizzy.
Je to praktická metoda, protože je to již osvědčená technologie - snadno použitelná a levná konstrukce. Mikrovlny také usnadňují celý proces výroby biopaliv. Před přeměnou jakékoli biomasy na palivo se obvykle musí rozemlet na malé kousky, aby se zajistilo rovnoměrné zahřátí každého kousku současně, ale mikrovlny zahřívají střed pevného objektu v pořádku.
Kromě toho je možné ušetřit peníze za poštovné. Pohyb biomasy kolem není příliš efektivní. Organický materiál je obecně objemný a není příliš hustý. Přeprava tuny prérijních trav spotřebuje tolik energie a stojí tolik peněz jako přeprava tuny ropy, ale z oleje získáte více energie. Použitím mikrovlny - topné technologie, která je lehká a může být zmenšena na velikost malého přívěsu pro obytné přívěsy - University of Minnesota dosáhla způsobu, jak učinit pyrolýzu přenosnou a přivést na farmu továrnu na palivo. Tam může každý farmář naložit pyrolýzní stroj a na místě vyrobit několik různých produktů. Testy v dávkovém procesu v laboratoři trvalo pouhých patnáct minut.
To, co farmáři vyjdou, jsou užitečné věci. Palivo je hlavním produktem mikrovlnné pyrolýzy. Univerzitní systém produkuje dostatek spalitelného plynu, který, jakmile začal, může sám pohánět. Obecně však děláte kapalinu zvanou bioplyn. Je to použitelné, jak je, čerstvé z kohoutku, ale pro dosažení nejlepších výsledků je potřeba trochu vyčistit. Každý motor bude běžet na čerstvý bioplyn, ale kyselé palivo postupem času roztrhne motor. Vysokoškolští vědci stále pracují na metodách, jak zajistit, aby byl bioplyn kompatibilní s automobily, ale mezitím je možné tento materiál použít místo topného oleje pro domácnost nebo prodat jako náhradu za průmyslovou ropu.
Při pádovém testu mikrovlnného pyrolýzy našli vědci z University of Michigan nějaké problémy s generátorem poháněným syngasem, ale letos v létě se do Madelie vrátí, aby systém znovu testovali s novým generátorem.
Bioplyn není jediným důležitým produktem, který vychází ze systému. Vraťte se do čela výrobní linky a najdete další výstup - takový, který může snížit množství CO2 v atmosféře a mohl by také podpořit růst rostlin. Když je biomasa zahřívána mikrovlnami, části, které se nezmění na palivo, se promění v něco, co se podobá uhlí. Volal se biochar, je to trochu odlišné od standardních barbecue briket, díky prostředí bez kyslíku, kde dochází k pyrolýze.
Biochar funguje jako vězení s maximální bezpečností pro uhlík. Uhlí může také zachytávat uhlík, ale ne tak účinně. Uhlí je chemicky tvořeno uhlíkem spojeným se spoustou molekul kyslíku, ale je to především popel a ztratilo většinu svého uhlíku spálením. Stejně jako dívčí spolky v slasherově filmu je kyslík snadno zachycen bakteriemi, což urychluje proces rozkladu, narušuje chemické vazby a zanechává uhlík, který zbývá, unášet zpět do atmosféry.
Odečtěte však kyslík a uhlíkové molekuly se ztrácejí; tvoří prstencové struktury, které se snadno nerozbijí a jsou odolnější vůči mikrobiálním útokům. Laboratorní výzkum naznačuje, že tyto vazby mají potenciál rychle se držet kdekoli od stovek do stovek tisíc let. To znamená méně uhlíku v atmosféře. Je to také dobrá zpráva pro každého, kdo by rád viděl produkci biopaliv neutrálních nebo dokonce negativních na uhlík. Samozřejmě, že je ve zkumavce - v (doslovném) poli se neprovádí mnoho studií na biocharty a výzkum v reálném světě nebyl prováděn příliš dlouho.
Proto - i přes mnoho zkřížených prstů - zatím nevíme, zda biochar bude z hnojiva stejně dobrý jako z uhlíkové pasti. Klíčová otázka - „Vede půda naplněná biocharty k více plodinám a lepší úrodnosti půdy?“ - je stále otevřená. Přesto z těchto laboratorních testů vycházejí některá provokující data. Zdá se, že kladením mikrobiálního života na pomalu mo, biochar také pracuje na zachycení dusíku v půdě. Nejenže to znamená méně oxidu dusného - dalšího skleníkového plynu - v atmosféře, ale také to může znamenat méně dusíkatého hnojiva aplikovaného na zem a méně přebytečného vyplavování dusíku do vody.
Toto je v kostce model Madelia: dát zemědělcům důvod pěstovat rostliny, které jsou pro půdu a zásobování vodou lepší než kukuřice, a poté těžit z výhod. V prairie trávy, přijít palivo, hnojivo a ekonomický rozvoj. Není to dost paliva a hnojiv pro zásobování celé země nebo dokonce celého státu, ale to je v pořádku. To nemusí dělat. Primárním cílem je zabránit tomu, aby více místního ornice vyfukovalo pryč, a nevytvářet minirýši produkce bio-oleje. Model Madelia musí pracovat pouze v lokálním měřítku.
Výňatek z doby, než světla zhasnou: Dobytí energetické krize dříve, než nás zvítězí, publikoval v dubnu 2012 John Wiley & Sons, Inc. Maggie Koerth-Baker je vědecká redaktorka pro boingboing.net.
