Midt i prærien i Minnesota sidder Madelia, en by med lidt mere end 2300 mennesker, der er omgivet på alle sider af miles på miles af brun jord, der er skåret i pæne rækker. Hvis du fløj der i et fly, ville Madelia se ud som en knap, syet i midten af et lappetæppe - hver gård opdelt i felter formet som firkanter og cirkler, omkranset af svagt gule grusveje og af de smalle strimler af lystgrønt græs der vokser sammen med åder og dræningsgrøfter.
Når beboerne i en by som Madelia tænker på fremtiden for energi, er de løsninger, de kommer frem til, overraskende centreret om jorden og hvad den kan vokse. I Madelia ser disse løsninger imidlertid lidt anderledes ud end hvad du kunne forvente. Når madeliere forestiller sig fremtiden for energi, ser de ikke prærie prikket med store ethanolraffinaderier, hvor majs, der dyrkes af hundreder af landmænd, forarbejdes til brændstof, der vil blive solgt rundt omkring i USA. I stedet tænker de på noget meget mere lokalt. Madelia er en lille by med en stor plan for at producere brændstof fremstillet af lokale materialer til lokale markeder. Fra de oprindelige græs, der let vokser i præriejord til resterende næb og stykker fra en nærliggende kyllingebønnerfabrik, er alt, hvad der kan vokse inden for en radius af 25 km fra byen, fair spil.
Hvorfor vil en generelt konservativ by, befolket af en masse generelt risikovillige landbrugsfamilier, ønsker at satse en anstændig mængde tid og penge i forkant med alternativ energi? Da jeg rejste til Madelia, løb jeg hovedårsagen til grunden, før jeg endda nåede selve byen. Mit oplysningsøjeblik skete et par mil uden for byens grænser, på den smalle tåge af hovedvej 60, da jeg kom meget tæt på at køre min bil i en grøft.
Vinden var begyndt dagen fuld af spredning, og den blev positivt rasende om eftermiddagen, mens de åbne, tomme felter, der flankerede motorvejen, ikke tilbød noget at bremse vinden. Dette alene ville ikke have været et stort problem. Jeg voksede op i Kansas, og jeg ved, hvordan man styrer en bil gennem en stormstorm. Spørgsmålet var, hvad jeg kunne se foran mig - eller snarere hvad jeg ikke kunne se. Uden for intet steg en grå sky op for at svæve over motorvejen, sluge semi-lastbiler og fordøje dem i sæt af disembodied baglygter. Jeg havde næppe tid til at indse, at jeg ikke kiggede på tåge, før jeg kastede sig ud i det tykke.
Solen forsvandt. Grus piskede mod bilvinduerne. Jeg kunne ikke se noget, der ikke var kunstigt oplyst. I panik tændte jeg mine forlygter, ligesom jeg kørte ud på den anden side af den grise uklarhed, tilbage til en normal, blæsende forårsdag. "Skyen" var lavet af snavs, og en kilometer eller derover op ad vejen strækkede endnu et gråt bånd over horisonten. Jeg gik gennem tre eller fire af disse støvskyer, inden jeg nåede ud til Madelia.
Selv i byen blev støvet ikke let overvundet. Jeg parkerede min bil i centrum, under strebet fra en biograf markise og trådte ud i luften, så tekstureret, at du næsten kunne gnage på den. Støvflekker sidder fast i min solblok. Da jeg åbnede min mund, kom grus ind.
Jeg havde rejst til Madelia for at mødes med Linda Meschke, kvinden, der var blevet drivkraften bag Madelia-modellen, og jeg havde forladt mit hus klædt til lejligheden, iført det rigtige forretnings-casual tøj fra en ung reporter. Disse støvskyer bankede mig ned. Da jeg gik to blokke gennem Madelia centrum, blev min hud lyserød, og mit hår var en snoet rød hvirvel limet på plads under et lag med snavs. Meschke syntes ikke at have noget imod min kedelige tilstand. I stedet nikkede hun bare langsomt og sagde: "Det er lidt blæsende her i dag."
På det tidspunkt forstod jeg stadig ikke helt, hvad jeg havde set. Støvskyer som denne, vidste jeg, var relateret til jorderosion, men det var ikke før jeg talte med Meschke, at jeg var i stand til at forbinde prikkerne mellem støvet i mit hår og målene for Madelia Model.
Jeg fandt tidligt ud i min forskning, at folk havde en tendens til at beskrive Meschke-hjernen først. ”Hun kender virkelig sine ting, ” ville de fortælle mig. ”Hun er en meget, meget smart kvinde.” De syntes at være lidt i ærefrygt for hende og lidt skræmte, som om hun var en naturkraft - det modsatte af en tornado, hun blæste gennem byen og efterlod alt mere ordnet end de det havde været før. Fra brugte regnskaber forventede jeg at møde et stort, messing Delta Burke af en dame. I stedet viste Meschke sig for at have den stille, trækkende opførsel af den gode landmand, hun havde været i 25 år. Hun var tungt med kort, brunt hår, og hendes tropiske print, knap-up skjorte var den højeste ting ved hende, men hun ved virkelig hvordan man får det job - uanset hvilket job det drejer sig om. Hun var en tidligere amtlige landbrugsinspektør og engagerede sig i landdistrikterne med vandkvalitet i 1988. I løbet af et årti havde hun fuldstændigt fornyet den måde, amterne omkring Madelia gjorde vandbeskyttelsesarbejdet på. Før-Meschke var amtets vandprogrammer alle meget adskilt fra hinanden, selvom de delte det samme vandskifte. Hun lancerede et program, der behandlede Blue Earth River-systemet - en af Minnesota's mest beskidte vandveje - som en enkelt enhed, hvor hun hjalp ideer og penge med at krydse amtslinjer. Den overordnede tilgang førte til en reduktion af forureningen med 9 procent i 2001.
Meschkes stemme kom til side, men hendes hænder var rastløse - fidget med sig selv og tegnede små cirkler på hendes notepad. Hun behandlede de små, bevidste detaljer, der fik gennemførte offentlige arbejder - de kedelige ting, som bureaukrati grundlæggende blev opfundet for. Alligevel talte hun på sprog som en rabalder, om at smide de gamle måder ud og tage risici for nye ideer. Det var denne del af Meschkes personlighed, der førte til, at hun så små lokale energier som en løsning, både til de vandkvalitetsproblemer, hun havde kæmpet for i årtier, og til truslen om jorderosion - hvilket havde skabt støvstorme plagede min tur til Madelia. Meschke mente, at lokal energi kunne løse begge disse problemer, fordi det kunne give landmændene en mulighed for at få betalt for at dyrke noget andet end majs.
Gør ingen fejl, Madelia-modellen handler om biobrændstof, men det handler ikke om ethanol. Denne del af landet har brug for mindre majs, ikke mere, fortalte Meschke mig. Lige nu er majs og i mindre grad sojabønner stort set de eneste afgrøder, der dyrkes. Majs udtager mere end 45 procent af alt tilgængeligt landbrugsjord i det sydlige Minnesota såvel som i dele af Nebraska, Indiana og Illinois - og stort set hver kvadrat tomme i Iowa. Afhængigt af amtet kalker sojabønner i de samme områder op fra 15 til mere end 45 procent af landbrugsarealerne.
Udefra kan dette system virke lidt ulogisk, men det er simpelthen specialisering. Det er ikke anderledes end en fabrik, der kun fremstiller sko i stedet for et skab fuld af forskellige tøjprodukter. Det er lettere at blive ekspert på to afgrøder snarere end på 20, og du kan vokse mere for mindre af en foran investering. Helt ærligt betaler majs og sojabønner sig også. Der er en stor industriel efterspørgsel efter de planter, som broccoli ikke kan matche. Når efterspørgslen falder, er der også rigelig tilskud til at garantere, at landmændene i det mindste betaler en bestemt pris for deres afgrøder, med statens penge, der henter markedets svage.
Ulempen er, at disse to afgrøder, og især majs, ikke er lige så gode til jord- og vandkvalitet som for landmændens bankkonti. Majs er en grådig plante, der har brug for en overraskende mængde opmærksomhed for at vokse. Hovedsagelig har majs brug for gødning og masser af det. I 2007 brugte amerikanske majsbønder mere end 5 millioner tons kvælstofgødning. Selvom majs muligvis har en stor appetit på plantemad, er det omtrent lige så effektivt til at "spise" som et lille barn med en skål spaghetti. Du ved, at barnet ender med at bære så meget mad, som hun spiser, og et kornmark bruger ofte så lidt som halvdelen af den gødning, den fodres. Resten sidder på jorden, indtil den vaskes væk i den nærmeste creek ved regn eller kunstvanding.
Majs vokser i ryddelige små rækker - med ryddelige små rodsystemer gemt nedenunder. I slutningen af maj er et kornmark stadig et hav af snavs, plettet med grønne skud, der ikke er meget større end din gennemsnitlige flok basilikum. Når vinden begynder at blæse, er denne jordbund ikke en chance. Siden 1800-tallets daggry af kornopdræt er nogle otte lodrette tommer Iowa forsvundet. For mennesker, der lever af det, de kan vokse i jordbund, er dette meget, meget dårligt. Den langsigtede professionelle fare for landmænd i Midtvesten er ikke klarere end når man plukker partikler af værdifuld jordjord ud af ens hud, hår og tænder. Støvstormene, jeg havde kørt igennem på vej ind i Madelia, var et produkt af majslandbrug. Min bil blev kaget i den tabte fremtid for det amerikanske landbrug.
Meschke troede, at hun havde fundet nøglen til at redde Amerikas præriejord: Third Crops. Det var hendes udtryk for, dybest set, alt, hvad der ikke er majs eller sojabønner. Der var ekstra kredit, hvis det er indfødt og flerårigt. Hendes idé var ikke unik. Nogle landmænd bruger allerede et tredje afgrødesystem ved at rotere marker gennem majs først, sojabønner andet og lucerne eller hø tredje, hvilket hjælper med at holde jorden sund og reducerer behovet for gødning. Alligevel ønskede Meschke at tage dette videre. Først promoverede hun at plante en bredere vifte af tredje afgrøder. Når der dyrkes en masse forskellige planter i en region, bliver det mindre en Club Med til artsspecifikke skadedyr, hvilket betyder et reduceret behov for landmænd til at købe dyre pesticider. Meschke ønskede også, at landmænd skulle sætte Third Crops på noget land på fuld tid, ikke kun i rotationsplaner. Land, der er meget næringsstofmangel, land, der er skrånende eller har en masse løs jordbund, og jord, der sidder ved siden af bæk og dræningsgrøfter, kunne alle drage fordel af de tætte, vand- og jordholdende rodsystemer i flerårige planter.
Problemet for Meschke var, hvordan man gjorde Third Crops rentable nok til, at landmænd faktisk ønskede at dyrke dem. Stauderne, der er hjemmehørende i Minnesota prærie - for det meste forskellige arter af høje græsser - er ret billige at dyrke og er miljøvenlige, fordi de ikke har brug for meget gødning eller kunstvanding, men de er heller ikke meget værd. Det var her, Meschkes interesse for vandkvalitet og jordhygiejne samledes i hendes interesse for lokal energi. Der er egentlig ikke nogen penge at tjene til at dyrke Tredje Afgrøder til beskyttelse mod jordbund eller til at rydde op i en forurenet strøm. I mellemtiden øger produktionen i stor skala biobrændstof - hvilket i øjeblikket betyder majsethanol - kun de økologiske problemer. Du kan dyrke indfødte græs og omdanne dem til brændstof. Teknologien findes allerede. Der er faktisk mange forskellige måder at gøre arbejdet på. Problemet er, at indtil videre har ingen været i stand til at gøre nogen af disse metoder økonomisk levedygtige i stor skala - den slags system, der ville give store virksomheder i Midtvesten mulighed for at producere tønder og tønder brændstof til brug overalt i landet. For de fleste mennesker betyder det, at kornfri biobrændstof ganske enkelt ikke er klar til den virkelige verden endnu. Linda Meschke, på den anden side, så på det samme problem og spurgte: "Hvorfor skulle folk i Madelia bekymre sig om, hvorvidt Florida har nok energi?"
Et lille raffinaderi, der kunne betale landmænd for tredje afgrøder, skabe nogle job for ikke-landmænd og producere nok brændstof til at sælge i denne ene lille region Minnesota ville gøre det trick, tænkte Meschke. Især hvis benzinpriserne fortsatte med at stige. Hvis det ikke var levedygtigt, sagde hun, kunne du stadig blive mindre. Selv muligheden for at fremstille brændstof til eget brug - en chance for at spare penge i stedet for at tjene det - kunne være nok til at få mindst et par flere landmænd, der dyrker tredje afgrøde. Meschke understøtter lokal energi, fordi det er i den skala, som præriegræsbiobrændstof ser ud til at arbejde på, og fordi det lige nu giver de bedste muligheder for at sætte Madelia-modellen i bevægelse.
Alligevel er det ikke risikofri. Gårde, der omgiver Madelia, er store, og de er råvareorienterede, ikke et hjem til boutekål. Det betyder dog ikke, at de er erhvervsmonolit. Disse gårde er familieejet af familier, der har boet i regionen i generationer. Jo, de dyrker måske kun majs. I løbet af årtierne kunne de have optaget areal, der plejede at huse et mere folkerigt patchwork af mindre gårde, men landbrug er stadig en familievirksomhed og en meget risikovillig familievirksomhed på det tidspunkt. Det tog tre eller fire år, fortalte Meschke mig, at få en flerårig tredje afgrøde, såsom præriegræs, etableret og klar til sin første høst. Hvis et marked for græsset ikke realiseres, ville landmændene sitte med et meget smukt felt og en stor del af gælden.
På den anden side, hvis Madelia-modellen lykkedes ud over alles vildeste drømme - hvis Madelia og regionen omkring den blev selvforsynende med brændstof - ville den drastisk ændre livet for de mennesker, der boede her. Succes ville ændre det lokale landbrug. Der ville være et økonomisk pres for at begynde at dyrke nye afgrøder, der havde forskellige behov og forskellige vækstcyklusser. Succes ville ændre livet i Madelia. Der ville være nye job, nye virksomheder og flere forbrugervalg. Madelia ville også være en travlere by med nye indbyggere, der måske er lidt bedre stillet. Forandring, ligesom ko tærter, sker. Hvordan det skete her, afhænger meget af, om gennemsnitlige madeliere blev involveret i at forme fremtiden for deres samfund. Deres stilhed i sagen er øredøvende.
Hver fjerde fredag kl. 15.00, fortalte Meschke mig, har byen et åbent møde designet til at samle Madelia Model-planlæggere og offentligheden. Det er en ædel plan - og mest teoretisk. Møderne sker, men ikke mere end et dusin mennesker dukker nogensinde op.
Under vores samtale talte Meschke apatisk om det lave borgerinddragelse. Det overraskede hende ikke. Det bekymrede hende ikke. Jeg fik indtryk af, at hvis hun ikke var drivkraften bag Madelia-modellen, og som i sagens natur interesseret, sprang Meschke måske også over møderne. I al sin fascinerende tillid holdt hun ingen illusioner om, hvordan græsrødderne vokser. De fleste mennesker, sagde hun, var bare travlt med deres daglige liv. De ville blive interesseret, men først når Madelia Model endelig gav dem noget håndgribeligt at være interesseret i. ”Lige nu, hvad har vi at tilbyde?” Sagde hun.
Jeg kunne se hendes pointe. De landmænd, jeg kendte, reagerede sjældent godt på måske / muligvis / en dag. Enten gør du noget og giver os salgsgraden, når den er klar til at gå, eller så gør du ikke noget, og du holder kæft om det. (Yoda ville have gjort en god landmand.) ”Vi har fået underskrevet koret, ” sagde Meschke. ”Og vi har en forsigtig menighed, der holder øje med at se, hvad der sker dernæst.”
Dette forrige efterår fik madelianerne endelig se nogle handlinger. Ironisk nok så deres første glimt af fremtiden meget ud som fortiden. Forskere fra University of Minnesota kørte en pickup fra St. Paul til bondelandet omkring Madelia. Bag den på en trailer, der ikke var meget større end en lille autocamper, slæbte de et system, der næsten enhver form for plante eller animalsk materiale kunne blive til brændstof. Teknologien var ny, men konceptet bag det var mere end et århundrede gammelt.
Fra det 19. århundrede rejste tærskemaskiner fra gård til gård i høsttiden. Et mekanisk system til at adskille korn fra dens stilk var for dyrt til selv at plukke ud af Sears-kataloget, så tærskeren var en bærbar forretning. Måske ejede og betjente en fyr maskinen som sit job, eller flere landmænd gik ind på et udstyr, som alle delte. Uanset hvad betalte landmænd for at få deres rå afgrøder omdannet til noget mere værdifuldt. Forskerne ved University of Minnesota, der ønsker at bringe et bærbart biobrændstofsystem til Madelia, håber at kunne gentage denne historie. Deres teknologi, kaldet mikrobølgepyrolyse, er indstillet til at være Madelias første skud på at fremstille lokal energi.
Systemet er både enkelt og dejligt smart. Pyrolyse handler om at nedbryde planter og andet stof til en form, der er bedre egnet til brugbar kommerciel energi. Græs, stilke, gødning - enhver form for organisk materiale - går ind. Disse ting bliver opvarmet til næsten 950 grader Fahrenheit i et iltfrit miljø, hvilket frigiver en række flygtige gasser. Kondens gassen, så får du et flydende brændstof. Der er flere måder at varme op biomasse på, men universitetets system er specielt, fordi det er afhængig af mikrobølger, stærkere versioner af den samme teknologi, du bruger til at tilberede popcorn og rester af pizza.
Det er en praktisk metode, fordi det allerede er gennemprøvet teknologi - let at bruge og billigt at konstruere. Mikrobølger gør også hele produktionen af biobrændstof enklere. Normalt, før en biomasse kan omdannes til brændstof, skal den males i små stykker for at sikre, at hver bit kan jævnt opvarmes på samme tid, men mikrobølger opvarmer midten af en fast genstand helt fint.
Derudover er der penge, der kan spares i forsendelsesomkostninger. At flytte biomasse rundt er ikke særlig effektivt. Organisk materiale er generelt voluminøst og ikke meget energitæt. Transport af et ton præriegræs bruger lige så meget energi og koster lige så mange penge som at transportere et ton olie, men du får mere energi ud af olien. Ved at bruge mikrobølger - en opvarmningsteknologi, der er let og kan nedskaleres til størrelsen på en lille autocamper - ramte University of Minnesota på en måde at gøre pyrolyse bærbar og bringe brændstoffabrikken til gården. Der kan hver landbruger indlæse pyrolysemaskinen og fremstille et par forskellige produkter på stedet. Batchproces testkørsler i laboratoriet tog så få som femten minutter.
Hvad landmændene får ud, er nyttige ting. Brændstof er det vigtigste produkt i mikrobølgepyrolyse. Universitetets system producerer virkelig nok brændbar gas til, at når det først er startet, kan det tænke sig selv. Generelt er det dog, du laver, en væske, der kaldes biogas. Den er brugbar som den er frisk ud af vandhanen, men for de bedste resultater har den virkelig brug for lidt oprydning. Enhver motor kører på frisk biogas, men med tiden vil det sure brændstof rive motoren fra hinanden. Universitetsforskerne arbejder stadig på metoder til at gøre biogas kompatibel med biler, men i mellemtiden kan tingene bruges i stedet for hjemmevarmeolie eller sælges som erstatning for industriel petroleum.
I efterårstestkørslen af mikrobølgepyrolysemaskinen fandt University of Michigan-forskere nogle problemer med den syngasdrevne generator, men de kommer tilbage til Madelia i sommer for at teste systemet igen med en ny generator.
Biogas er ikke det eneste vigtige produkt, der kommer ud af systemet. Tilbage til hovedet på produktionslinjen, så finder du en anden produktion - en, der kan reducere mængden af CO2 i atmosfæren og muligvis også kunne øge plantevæksten. Når biomasse opvarmes af mikrobølger, omdannes de dele, der ikke bliver brændstof til noget, der svarer til kul. Det kaldes biochar, det er lidt anderledes end almindelige grillbriketter takket være det iltfrie miljø, hvor pyrolyse sker.
Biochar fungerer som et maksimalt sikkerhedsfængsel for kulstof. Trækul kan også fange kul, men ikke så effektivt. Trækul er kemisk sammensat af kulstof, der er forbundet med masser af iltmolekyler, men er primært aske og har mistet det meste af sit kulstof til at brænde. Ligesom sorority-piger i en slasher-film, plukkes ilt let af bakterier, der fremskynder processen med nedbrydning, bryder de kemiske bindinger og efterlader det kulstof, der bliver tilbage for at drive tilbage i atmosfæren.
Træk ilt imidlertid, og kulstofmolekylerne bliver hårde; de danner ringstrukturer, der ikke let knust og er mere modstandsdygtige over for mikrobielt angreb. Laboratorieforskning antyder, at disse obligationer har potentialet til at holde fast overalt fra hundreder til hundreder af tusinder af år. Det betyder mindre kulstof i atmosfæren. Det er også gode nyheder for alle, der gerne vil se kulstofneutral eller endda carbon-negativ biobrændstofproduktion. Selvfølgelig er det i et reagensglas - der er ikke mange biochar-undersøgelser, der udføres på det (bogstavelige) felt, og den virkelige verden er ikke blevet gennemført i meget lang tid.
Det er grunden til - trods masser af krydsede fingre - ved vi endnu ikke, om biochar vil give en så god gødning som det gør en kulstoffælde. Det centrale spørgsmål - ”Fører biocharinfunderet jord til flere afgrøder og bedre jordfrugtbarhed?” - er stadig åben. Alligevel kommer nogle fristende data ud af disse laboratorieundersøgelser. Det ser ud til, at biochar, ved at lægge mikrobiel liv på langsom mo, også fungerer for at fange nitrogen i jorden. Ikke kun betyder det mindre nitrogenoxid - endnu en drivhusgas - i atmosfæren, det kan også betyde mindre kvælstofgødning påført jorden og mindre overskydende kvælstofudvaskning ud i vandforsyningen.
Dette er Madelia-modellen i et nøddeskal: give landmændene en grund til at dyrke planter, der er bedre for jorden og vandforsyningen, end majs er, og høste derefter fordelene. I går præriegræs ud kommer brændstof, gødning og økonomisk udvikling. Det er ikke nok brændstof og gødning til at forsyne hele landet eller endda hele staten, men det er okay. Det behøver ikke gøre det. Det primære mål er at forhindre, at mere af den lokale bundjord sprænger væk, og ikke at skabe et miniimperium af bio-olieproduktion. Madelia-modellen skal kun arbejde i lokal skala.
Uddrag fra før lysene slukker: erobring af energikrisen, inden den erobrer os, udgivet i april 2012 af John Wiley & Sons, Inc. Maggie Koerth-Baker er videnskabsredaktør for boingboing.net.
