В средата на прерията на Минесота се намира Маделия, град на малко повече от 2300 души, който е заобиколен от всички страни с километри на километри кафява почва, подредени в чисти редици. Ако летите там със самолет, Маделия ще изглежда като копче, пришито в средата на пачуърк юрган - всяка ферма разделена на полета, оформени като квадрати и кръгове, обградени с бледожълти чакълести пътища и от тесните ивици от яркозелена трева които растат покрай реки и дренажни канавки.
Когато жителите на град като Маделия мислят за бъдещето на енергията, решенията, които измислят, са изненадващо съсредоточени върху земята и какво може да расте. В Маделия обаче тези решения изглеждат малко по-различно от това, което може да очаквате. Когато маделианците си представят бъдещето на енергетиката, те не виждат прерия, осеяна с големи рафинерии за етанол, където царевицата, отглеждана от стотици фермери, се преработва в гориво, което ще се продава навсякъде в Съединените щати. Вместо това те мислят за нещо много по-локално. Маделия е малък град с голям план за производство на гориво, произведено от местни материали за местните пазари. От местните треви, които лесно растат в прерийната почва до остатъците от човки и парчета от близката фабрика за консервиране на пилета, всичко, което може да расте в радиус от 25 мили от града, е честна игра.
Защо един обикновено консервативен град, населен от много фермерски семейства, склонни към рискове, би искал да заложи прилично количество време и пари на върха на алтернативната енергия? Когато пътувах до Маделия, се сблъсках с главата надолу по причината, преди дори да стигна до самия град. Моят момент на просветление се случи на няколко мили извън границите на града, на тесния черен връх на магистрала 60, когато дойдох много близо, за да карам колата си в канавка.
Вятърът бе започнал деня, пълен с трептене, и беше следобеден до следобед, докато откритите, празни полета, които ограждаха магистралата, не предлагаха нищо, което да забави вятъра. Само това не би било голям проблем. Израснах в Канзас и знам как да направлявам кола през вятър. Проблемът беше в това, което можех да видя пред себе си - или по-скоро това, което не можах да видя. От нищото никъде се издигна сив облак, който се извисяваше над магистралата, поглъщайки полу-камиони и ги усвоява в комплекти от обезкостени задни светлини. Нямах достатъчно време да осъзная, че не гледам мъгла, преди да се потопя в гъстата част на нея.
Слънцето изчезна. Чакъл се притискаше към прозорците на колата. Не виждах нищо, което да не е изкуствено осветено. В паника си включих фаровете, точно когато изгоних от другата страна на мръсната мъгла, обратно в нормален, ветровит пролетен ден. „Облакът“ беше направен от мръсотия и на километър нагоре по пътя, друга сива лента от него се простираше на хоризонта. Минах през три или четири от тези облаци прах, преди да стигна до изхода за Маделия.
Дори в града прахът не беше лесно изчезнал. Паркирах колата си в центъра на града под тента на киносалона и излязох във въздуха, така че да текстурирам, че почти можеш да я погълнеш. В слънчевия ми блок се забиха прашинки. Когато отворих уста, влезе зърно.
Бях пътувал до Маделия, за да се срещна с Линда Мешке, жената, станала движещата сила зад модела „Маделия“, и бях напуснала къщата си облечена за случая, облечена в спретнато делово облекло на млад репортер. Онези облаци прах ме събориха колче. По времето, когато обикалях два блока през центъра на Маделия, кожата ми се превръща в розова, а косата ми беше намотана червена вихрушка, залепена на място под слой мръсотия. Мешке не изглеждаше против моето съжаление. Вместо това тя кимна бавно и каза: „Днес е малко ветровито.“
В този момент все още не разбирах съвсем ясно какво съм видял. Праховите облаци като тази, знаех, бяха свързани с ерозия на почвата, но чак когато не разговарях с Мешке, успях да свържа точките между праха в косата си и целите на модела Madelia.
В началото на моето изследване разбрах, че хората са склонни да описват първо Мешке. „Тя наистина знае нещата си“, щяха да ми кажат. „Тя е много, много интелигентна жена.“ Изглеждаха малко ужасени от нея и малко сплашени, сякаш тя беше сила на природата - противоположна на торнадо, тя се взриви из града, оставяйки всичко по-подредено от тях това беше преди. От сметките втора ръка очаквах да срещна голяма, месиста Делта Бърк на дама. Вместо това Мешке се оказа тихият, привлекателен начин на поведение на добрия фермер, който беше от 25 години. Беше натежала с къса кафява коса, а ризата с копче с тропически принт беше най-шумото в нея, но тя наистина знае как да свърши работата - каквато и да е въпросната работа. Бивш окръжен инспектор по земеделие, тя се включи в проблемите на качеството на водата в селските райони през 1988 г. В рамките на десетилетие тя напълно обнови начина, по който окръзите около Маделия вършеха работата по опазване на водата. Преди Meschke, окръжните водни програми бяха много отделни една от друга, дори и да споделят един и същи вододел. Тя стартира програма, третираща системата на река Синя Земя - един от най-мръсните водни пътища на Минесота - като единно звено, помагащо на идеите и парите да преминават през графството. Подходът с голяма картина доведе до 9-процентно намаляване на замърсяването до 2001 г.
Кадансът на гласа на Мешке се раздуваше, но ръцете й бяха неспокойни - сипваха се със себе си, рисувайки малки кръгчета в бележника си. Тя се занимаваше с дребните, обмислени детайли, с които бяха изпълнени проекти за обществени работи - скучните неща, за които всъщност беше измислена бюрокрацията. И все пак тя говореше на езика на разбойник, за изхвърлянето на старите начини и рискуването на нови идеи. Именно тази част от личността на Мешке я накара да види дребната местна енергия като решение както за проблемите с качеството на водата, с които се бореше от десетилетия, така и за заплахата от ерозия на почвата - която създаде прашните бури, които измъчвах пътуването си до Маделия. Мешке смята, че местната енергия може да реши и двата въпроса, тъй като може да даде възможност на фермерите да получат заплащане за отглеждане на нещо различно от царевица.
Не се заблуждавайте, моделът на Madelia е за биогорива, но не е за етанола. Тази част от страната се нуждае от по-малко царевица, не повече, каза ми Мешке. В момента царевицата и в по-малка степен соята са почти единствените култури, които се отглеждат. Царевицата заема повече от 45 процента от всички налични земеделски земи в южната част на Минесота, както и в части от Небраска, Индиана и Илинойс - и почти всеки квадратен сантиметър от Айова. В същите тези райони, в зависимост от окръга, соята се крепи навсякъде от 15 процента до повече от 45 процента от земеделските земи.
Отвън тази система може да изглежда малко нелогична, но това е просто специализация. Не се различава от фабрика, която прави само обувки, вместо дрешник, пълен с различни дрехи. По-лесно е да станете експерт по две култури, отколкото на 20, и можете да отглеждате повече за по-малко от предходна инвестиция. Също така, честно казано, царевицата и соята се изплащат. Има голямо промишлено търсене за растенията, които броколите не могат да съвпадат. Когато търсенето спадне, има и достатъчно субсидии, за да се гарантира, че фермерите изкарват поне определена цена за реколтата си, като държавните пари вдигат слабостта на пазара.
Недостатъкът е, че тези две култури, и по-специално царевицата, не са толкова добри за качеството на почвата и водата, колкото за банковите сметки на земеделските производители. Царевицата е алчно растение, което се нуждае от изненадващо количество внимание, за да расте. Основно царевицата се нуждае от тор и много от нея. През 2007 г. американските фермери за царевица са използвали повече от 5 милиона тона азотен тор. И въпреки че царевицата може да има голям апетит към растителната храна, тя е толкова ефективна при „ядене“, колкото и малко дете с купа спагети. Знаеш, че хлапето в крайна сметка ще носи толкова храна, колкото яде, а царевично поле често използва само половината от тора, с който се храни. Останалото седи на почвата, докато не се измие в най-близката река чрез дъжд или напояване.
Царевицата расте в подредени малки редове - с подредени малко коренови системи, подредени отдолу. В края на май царевичното поле все още е море от мръсотия, осеяно със зелени издънки, не много по-големи от средния ви куп босилек. Когато вятърът започне да духа, този почвен слой няма шанс. От зората на 19-ти век в отглеждането на царевица около осем вертикални инча от Айова са изчезнали. За хората, които прекарват прехраната си от това, което могат да растат в горния почвен слой, това е много, много лошо. Дългосрочната професионална опасност за земеделските производители от Средния Запад не е по-ясна от това, когато човек събира частици от ценен почвен слой от кожата, косата и зъбите си. Прашните бури, които прогоних по пътя си към Маделия, бяха продукт на отглеждането на царевица. Колата ми беше изпечена в загубеното бъдеще на американското земеделие.
Мешке си помисли, че е намерила ключа за спасяването на прерийните земеделски земи в Америка: Третите култури. Това беше нейният термин за, общо взето, всичко, което не е царевица или соя. Имаше допълнителен кредит, ако е местен и многогодишен. Идеята й не беше уникална. Някои земеделски производители вече използват система за трета култура, като въртят нивите през царевицата първо, соята на второ място и люцерна или сено трето, което спомага за поддържането на почвата здрава и намалява нуждата от торове. И все пак Мешке искаше да вземе това по-нататък. Първо, тя насърчи засаждането на по-голямо разнообразие от Третите култури. Когато в един регион се отглеждат много различни растения, той става по-малко от Club Med за специфични за вида вредители, което означава намалена нужда на земеделските производители да купуват скъпи пестициди. Мешке също искаше земеделските производители да поставят Третите култури на някаква земя на пълен работен ден, а не само в схемите на ротация. Земята, която има силно недостиг на хранителни вещества, земята, която е наклонена или има много рохкава горна почва, и земя, която седи успоредно на реки и дренажни канавки, би могла да се възползва от гъстата, задържаща вода и почвата коренова система от многогодишни растения.
Проблемът за Мешке беше как да направи Третите култури достатъчно печеливши, че фермерите всъщност искаха да ги отглеждат. Многогодишните трайни насаждения в прерията на Минесота - най-вече различни видове високи треви - са доста евтини за отглеждане и са екологично чисти, тъй като не се нуждаят от много торове или напояване, но също така не струват много. Именно тук интересът на Мешке към качеството на водата и здравето на почвата се превърна в нейния интерес към местната енергия. Наистина няма да се спечелят пари за отглеждането на Третите култури за защита на горния почв или за почистване на замърсен поток. Междувременно широкомащабното производство на биогорива - което в момента означава царевичен етанол - само допринася за тези екологични проблеми. Можете да отглеждате местни треви и да ги превърнете в гориво. Технологията вече съществува. Всъщност има много различни начини да свършите работата. Проблемът е, че досега никой не е успял да направи нито един от тези методи финансово жизнеспособен в голям мащаб - такава система, която би позволила на големите компании в Средния Запад да произвеждат бъчви и бъчви с гориво за използване в цялата страна. За повечето хора това означава, че биогоривото без царевица просто все още не е готово за реалния свят. От друга страна Линда Мешке погледна същия проблем и попита: „Защо хората от Маделия трябва да се притесняват дали Флорида има достатъчно енергия?“
Малка рафинерия, която би могла да плати на земеделските производители за Третите култури, да създаде някои работни места за неземеделските производители и да произведе достатъчно гориво за продажба в този малък регион на Минесота, би направила хитростта, помисли си Мешке. Особено ако цените на бензина продължават да се покачват. Ако това не беше жизнеспособно, каза тя, можете да продължите да намалявате. Дори възможността да изкарват гориво за собствена употреба - шанс да спестят пари, а не да ги печелят - би могла да бъде достатъчна, за да получите поне още няколко фермери, отглеждащи Трети култури. Meschke подкрепя местната енергия, тъй като изглежда е в мащаба, в който изглежда, че прерийното бирено гориво работи и защото в момента предлага най-добрите възможности да задейства модела Madelia.
И все пак това не е безрисково. Фермите, които заобикалят Маделия, са големи и са ориентирани към стоките, а не са дом за бутикови зеле. Това обаче не означава, че са корпоративни монолити. Тези стопанства са семейни, от семейства, които живеят в региона от поколения. Със сигурност може да отглеждат само царевица. През десетилетията те може би са погълнали площи, които използваха за по-гъсто копче на по-малки ферми, но селското стопанство все още е семеен бизнес и семеен бизнес с много рискове. Ще минат три или четири години, каза ми Мешке, за да се получи многогодишна трета реколта, като прерийна трева, създадена и готова за първата си реколта. Ако пазарът на тревата не се осъществи, фермерите ще останат с много хубаво поле и голям дял дълг.
От друга страна, ако моделът „Маделия“ успее отвъд най-смелите мечти на всеки - ако Маделия и регионът около нея станат самодостатъчни за гориво - това ще промени драстично живота на хората, които живеят тук. Успехът би променил местното земеделие. Ще има икономически натиск да започнете да отглеждате нови култури, които имат различни нужди и различни цикли на растеж. Успехът би променил живота в Маделия. Ще има нови работни места, нов бизнес и повече потребителски избор. Маделия също ще бъде по-натоварен град с нови жители, които може би ще са малко по-добре. Промяна, като краве пайове, се случва. Как ще се случи тук, ще зависи много от това дали средните мадлийци са се включили във формирането на бъдещето на своята общност. Мълчанието им по въпроса е оглушително.
Всеки четвърти петък в 15 ч., Каза ми Мешке, градът провежда открита среща, предназначена да събере планиращите модели на Madelia и обществеността. Това е благороден план и най-вече теоретичен. Срещите се случват, но никога повече от дузина хора не се явяват.
По време на нашето интервю Мешке говори апатично за ниската гражданска ангажираност. Това не я изненада. Това не я притесни. Останах с впечатлението, че ако тя не е движещата сила зад модела Madelia и по този начин по своята същност се интересува, Meschke може да пропуска срещите също. За цялата си хипнотизираща увереност, тя не си правеше никакви илюзии за това как расте низовете. Според нея повечето хора просто бяха заети с ежедневния си живот. Те ще се заинтересуват, но едва когато моделът Madelia най-накрая им даде нещо осезаемо да се заинтересува. „В момента, какво имаме да предложим?“, Каза тя.
Виждах смисъла й. Стопаните, които познавах, рядко реагираха добре на може би / вероятно / някой ден. Или правите нещо и ни давате терена на продажбите, когато е готова да тръгнете, или не правите нищо и затваряте за това. (Йода щеше да се превърне в страхотен фермер.) „Имаме подписан хорът“, каза Мешке. "И ние имаме една предварителна среща, за да видим какво ще стане по-нататък."
Тази минала есен мадлийците най-накрая трябваше да видят някакво действие. По ирония на съдбата първият им поглед към бъдещето изглеждаше страшно много като миналото. Изследователи от университета в Минесота карат пикап от Сейнт Пол до фермерската страна около Маделия. Зад него, на ремарке, не много по-голямо от малък кемпер, теглеха система, която може да превърне почти всеки вид растителен или животински материал в гориво. Технологията беше нова, но концепцията зад нея беше на повече от век.
В началото на 19 век, машините за въртене пътуват от ферма до ферма по време на реколтата. Механична система за отделяне на зърно от стъблото му беше твърде скъпа, за да изберете за себе си от каталога на Sears, така че вършачката беше преносим бизнес. Може би един човек притежаваше и управляваше машината като негова работа, или няколко фермери влязоха заедно на парче оборудване, което всички споделяха. Така или иначе фермерите плащали суровите си култури да се превърнат в нещо по-ценно. Изследователите от университета в Минесота, които искат да внесат в Маделия преносима система за биогорива, се надяват да повторят тази история. Техната технология, наречена микровълнова пиролиза, е създадена като първият изстрел на Маделия в производството на местна енергия.
Системата е едновременно проста и възхитително умна. Пиролизата е свързана с разграждането на растенията и други вещества във форма, по-подходяща за използваема търговска енергия. Треви, стебла, оборски тор - всякакъв вид органичен материал - влизат. Тези неща се нагряват до почти 950 градуса по Фаренхайт в среда без кислород, като по този начин се отделя множество летливи газове. Кондензирайте газа и получавате течно гориво. Има няколко начина за загряване на биомаса, но системата на университета е специална, тъй като разчита на микровълни, по-силни версии на същата технология, която използвате за приготвяне на пица с пуканки и остатъци.
Това е удобен метод, защото това е вече доказана технология - лесна за използване и евтина за конструиране. Микровълните също правят целия процес на производство на биогорива по-опростен. Обикновено, преди всяка биомаса да може да се превърне в гориво, тя трябва да се смила на малки парченца, за да се гарантира, че всеки бит може да се нагрява равномерно по едно и също време, но микровълните загряват центъра на твърд предмет просто добре.
Освен това има пари, които трябва да бъдат спестени в транспортните разходи. Преместването на биомаса не е много ефективно. Органичният материал като цяло е обемист и не много енергичен. Транспортирането на тон прерийни треви изразходва толкова енергия и струва толкова пари, колкото транспортирането на тон масло, но вие получавате повече енергия от маслото. Използвайки микровълнови печки - технология за отопление, която е лека и може да бъде намалена до размера на малко ремарке на кемпер - Университетът в Минесота се опита да направи пиролиза преносима и да доведе фабриката за гориво във фермата. Там всеки фермер може да зареди машината за пиролиза и да произведе няколко различни продукта на място. Изпитването на партидния процес в лабораторията отне само петнайсет минути.
Това, което фермерите излизат, са полезни неща. Горивото е основният продукт на микровълновата пиролиза. Системата на университета наистина произвежда достатъчно горим газ, който веднъж стартира, може да се захранва. Като цяло обаче това, което правите, е течност, наречена биогаз. Той е използваем, както е, пресен от чешмата, но за най-добри резултати наистина се нуждае от малко почистване. Всеки двигател ще работи на чист биогаз, но с течение на времето киселото гориво ще разкъса двигателя. Университетските изследователи все още работят върху методи за превръщането на биогаз в съвместимост с автомобилите, но междувременно нещата могат да се използват вместо гориво за отопление на дома или да се продават като заместител на промишления петрол.
По време на есенния тест на машината за микровълнова пиролиза, изследователите от Мичиганския университет откриха някои проблеми с генератора, работещ със сингаз, но те ще се върнат в Маделия това лято, за да тестват отново системата с нов генератор.
Биогазът не е единственият важен продукт, който излиза от системата. Върнете се до главата на производствената линия и ще намерите друга продукция - тази, която може да намали количеството на CO2 в атмосферата и може също да увеличи растежа на растенията. Когато биомасата се нагрява от микровълни, частите, които не се превръщат в гориво, се превръщат в нещо, сходно с дървени въглища. Наричан биохар, той е малко по-различен от стандартните барбекю брикети, благодарение на безкислородната среда, където се случва пиролиза.
Biochar функционира като затвор за максимална сигурност на въглерода. Въгленът също може да улавя въглерода, но не толкова ефективно. Въгленът е химически съставен от въглерод, присъединен към много кислородни молекули, но е преди всичко пепел и е загубил по-голямата част от въглерода си при изгаряне. Подобно на момичетата за забавяне, във филма за нарязване, кислородът лесно се отделя от бактериите, което ускорява процеса на разлагане, разрушавайки химическите връзки и оставяйки въглерода, който остава, да се оттича обратно в атмосферата.
Извадете кислорода обаче и въглеродните молекули стават трудни; те образуват пръстенови структури, които не се разрушават лесно и са по-устойчиви на атака на микроби. Лабораторните изследвания предполагат, че тези връзки имат потенциал да се задържат бързо от стотици до стотици хиляди години. Това означава по-малко въглерод в атмосферата. Също така е добра новина за всеки, който би искал да види въглеродно неутрално или дори въглеродно отрицателно производство на биогориво. Разбира се, това е в епруветка - не се правят много изследвания на биохимични вещества в (буквалното) поле и изследванията в реалния свят не се провеждат много дълго.
Ето защо - въпреки много кръстосани пръсти - все още не знаем дали биозаводът ще направи толкова добър тор, колкото прави въглероден капан. Ключовият въпрос - „Поведената от биозахар почва води до повече култури и по-добро плодородие на почвата?“ - все още е широко отворена. И все пак някои изтънчаващи данни излизат от тези лабораторни тестове. Изглежда, че поставяйки микробния живот на бавномощния биохара, също работи за улавяне на азот в почвата. Това не само означава, че по-малко азотен оксид - друг парников газ - в атмосферата, може да означава и по-малко азотен тор, приложен върху земята, и по-малко излишък на азот, който се отвежда във водоснабдяването.
Това е моделът на Madelia накратко: дайте основание на фермерите да отглеждат растения, които са по-добри за земята и водоснабдяването, отколкото царевицата, и след това да извлечете ползите. В движение прерийните треви излизат гориво, тор и икономическо развитие. Не е достатъчно гориво и торове, за да се снабди цялата страна или дори цялата държава, но това е добре. Не е нужно да прави това. Основната цел е да се предотврати издухването на повече от местните горни почви, а не да се създаде мини-империя за производство на биомасло. Моделът Madelia трябва да работи само в местен мащаб.
Извадка от „ Преди да изгаснат светлините: завладяване на енергийната криза, преди тя да ни завладее“, публикувана през април 2012 г. от John Wiley & Sons, Inc. Маги Кьотър-Бейкър е научният редактор за boingboing.net.
