Midt i præriet i Minnesota sitter Madelia, en by med litt mer enn 2300 mennesker som er omringet på alle sider av miles på miles av brun jord, tiled i pene rader. Hvis du fløy dit i et fly, ville Madelia se ut som en knapp, sydd inn i midten av et lappeteppe - hver gård delt inn i felt formet som firkanter og sirkler, omkranset av blekgule grusveier og av de smale stripene med knallgrønt gress som vokser langs bekker og dreneringsgrøfter.
Når innbyggerne i en by som Madelia tenker på fremtiden for energi, er løsningene de kommer med, overraskende sentrert på landet og hva den kan vokse. I Madelia ser imidlertid disse løsningene litt annerledes ut enn hva du kan forvente. Når madeliere ser for seg fremtiden for energi, ser de ikke prærien spekket med store etanolraffinaderier, der mais som dyrkes av hundrevis av bønder blir bearbeidet til drivstoff som vil bli solgt rundt i hele USA. I stedet tenker de på noe mye mer lokalt. Madelia er en liten by med en stor plan for å produsere drivstoff laget av lokale materialer til lokale markeder. Fra de innfødte gressene som lett vokser i præriejord til rester av nebber og biter fra en nærliggende kylling hermetikkfabrikk, er alt som kan vokse innenfor en radius av 25 kilometer fra byen rettferdig spill.
Hvorfor vil en generelt konservativ by, befolket av mange generelt risikovennlige gårdsfamilier, ønske å satse en anstendig mengde tid og penger i forkant av alternativ energi? Da jeg reiste til Madelia, løp jeg hodet inn i grunnen før jeg selv nådde selve byen. Opplysningsøyeblikket mitt skjedde noen mil utenfor byens grenser, på den smale toppen av motorveien 60, da jeg kom veldig nær å kjøre bilen min ned i en grøft.
Vinden hadde startet dagen full av blasering, og den ble positivt rasende på ettermiddagen, mens de åpne, tomme feltene som flankerte motorveien ikke bød på noe for å bremse vinden. Dette alene ville ikke vært et stort problem. Jeg vokste opp i Kansas, og jeg vet hvordan jeg kan styre en bil gjennom en stormstorm. Problemet var det jeg kunne se foran meg - eller rettere sagt det jeg ikke kunne se. Ut av intet steg en grå sky opp for å sveve over motorveien, svelge semi-lastebiler og fordøye dem i sett med disembodied baklykter. Jeg hadde knapt nok tid til å innse at jeg ikke så på tåke før jeg kastet meg ut i det tykke.
Solen forsvant. Grus festet seg mot bilvinduene. Jeg kunne ikke se noe som ikke var kunstig opplyst. I panikk skrudde jeg på hodelyktene mine akkurat da jeg kjørte ut den andre siden av den grise disen, tilbake til en normal, vindfull vårdag. "Skyen" var laget av skitt, og en kilometer oppover veien strakte det seg et annet grått bånd over horisonten. Jeg gikk gjennom tre eller fire av disse støvskyene før jeg nådde avkjørselen til Madelia.
Selv i byen ble ikke støvet lett overvunnet. Jeg parkerte bilen min sentrum, under tappet av en kinosal, og gikk ut i luften så strukturert at du nesten kunne gnage på den. Støvflekker som sitter fast i solblokken min. Da jeg åpnet munnen, kom kornet inn.
Jeg hadde reist til Madelia for å møte Linda Meschke, kvinnen som hadde blitt den drivende kraften bak Madelia-modellen, og jeg hadde forlatt huset mitt kledd for anledningen, og hadde på seg det ryddig forretningsdrift fra en ung reporter. De støvskyene slo meg ned en knagg. Da jeg gikk to kvartaler gjennom Madelia sentrum, ble huden min rosa, og håret mitt var en svindlet rød virvel limt på plass under et lag med skitt. Meschke så ikke ut til å være oppmerksom på min beklagelige tilstand. I stedet nikket hun sakte og sa: "Det er litt vind her i dag."
På det tidspunktet forsto jeg fortsatt ikke helt hva jeg hadde sett. Støvskyer som dette, visste jeg, var relatert til jorderosjon, men det var ikke før jeg snakket med Meschke at jeg klarte å koble prikkene mellom støvet i håret mitt og målene til Madelia Model.
Jeg fant tidlig ut i forskningen min at folk hadde en tendens til å beskrive Meschke-hjernen først. "Hun vet virkelig tingene sine, " vil de fortelle meg. “Hun er en veldig, veldig smart kvinne.” De så ut til å være litt i ærefrykt for henne og litt skremt, som om hun var en naturkraft - motsatt av en tornado, hun blåste gjennom byen og etterlot alt mer ordnet enn de det hadde vært før. Fra bruktregnskapet hadde jeg forventet å møte et stort, messing Delta Burke av en dame. I stedet viste Meschke seg til å ha den rolige, trekkende opptredenen til den gode bonden hun hadde vært i 25 år. Hun var tynset med kort brunt hår, og den tropiske trykte, knapperede skjorten var det høyeste med henne, men hun vet virkelig hvordan hun skal få jobben gjort - uansett hvilken jobb det er snakk om. Hun var tidligere fylkeslandbruksinspektør og engasjerte seg i landlige vannkvalitetsspørsmål i 1988. I løpet av et tiår hadde hun fullstendig fornyet måten fylkene rundt Madelia gjorde vannbeskyttelsesarbeidet. Før-Meschke, fylkets vannprogrammer var alle veldig adskilt fra hverandre, selv om de delte samme vannskille. Hun lanserte et program som behandlet Blue Earth River-systemet - en av Minnesota skitneste vannveier - som en enhet, og hjalp ideer og penger til å krysse fylkeslinjer. Det store bildet tilnærming førte til en reduksjon av forurensning på 9 prosent i 2001.
Utstråling av Meschkes stemme sank sammen, men hendene hennes var rastløse - vinklet med seg selv og tegnet små sirkler på notisblokken hennes. Hun behandlet de små, bevisste detaljene som fikk offentlige prosjekter til å bli gjennomført - de kjedelige tingene som byråkrati i utgangspunktet ble oppfunnet for. Likevel snakket hun på språket til en rabalderør, om å kaste ut de gamle måtene og ta risiko for nye ideer. Det var denne delen av Meschkes personlighet som førte til at hun så småskala lokal energi som en løsning, både til vannkvalitetsproblemene hun hadde kjempet i i flere tiår og til trusselen om jorderosjon - som hadde skapt støvstormene som plaget turen til Madelia. Meschke mente at lokal energi kunne løse begge disse problemene, fordi det kan gi bønder en mulighet til å få betalt for å dyrke noe annet enn mais.
Gjør ingen feil, Madelia-modellen handler om biodrivstoff, men den handler ikke om etanol. Denne delen av landet trenger mindre korn, ikke mer, fortalte Meschke. Akkurat nå er mais og i mindre grad soyabønner stort sett de eneste avlingene som dyrkes. Corn tar mer enn 45 prosent av all tilgjengelig jordbruksland i sørlige Minnesota, så vel som i deler av Nebraska, Indiana og Illinois - og stort sett hver kvadratmeter store Iowa. Avhengig av fylket kritiserer soyabønner seg i de samme områdene fra 15 til mer enn 45 prosent av jordbruksarealet.
Fra utsiden kan dette systemet virke litt ulogisk, men det er ganske enkelt spesialisering. Det er ikke annerledes enn at en fabrikk bare lager sko i stedet for et skap fullt av forskjellige klesprodukter. Det er lettere å bli ekspert på to avlinger, snarere enn på 20, og du kan vokse mer for mindre av en foran investering. Også, ærlig talt, mais og soyabønner lønner seg. Det er en stor industriell etterspørsel etter de plantene som brokkoli ikke kan matche. Når etterspørselen faller, er det også gode subsidier for å garantere at bøndene tjener minst en viss pris for avlingene sine, med statlige penger som henter markedets slakk.
Ulempen er at disse to avlingene, og særlig mais, ikke er like bra for jord- og vannkvalitet som for bøndenes bankkontoer. Mais er en grådig plante som trenger en overraskende mengde oppmerksomhet for å vokse. Hovedsakelig trenger mais gjødsel og mye av det. I 2007 brukte amerikanske kornbønder mer enn 5 millioner tonn nitrogengjødsel. Selv om mais kan ha en stor appetitt på plantemat, er det omtrent like effektivt til å "spise" som en pjokk med en skål med spaghetti. Du vet at ungen vil ende opp med så mye mat som hun spiser, og et kornåker vil ofte bruke så lite som halvparten av gjødselen den blir matet på. Resten sitter på jorda til den blir vasket bort i nærmeste bekk ved regn eller vanning.
Mais vokser i ryddige små rader - med ryddige små rotsystemer gjemt under. I slutten av mai er et kornåker fremdeles et hav av skitt, flekkete med grønne skudd som ikke er mye større enn din gjennomsnittlige gjeng basilikum. Når vinden begynner å blåse, er det ikke noen sjanse for jordsmonn. Siden 1800-tallets daggry av kornoppdrett har omtrent åtte loddrette tommer i Iowa forsvunnet. For mennesker som lever av det de kan vokse i matjord, er dette veldig, veldig ille. Den langsiktige yrkesfaren for bønder i Midt-Nord er ikke tydeligere enn når man plukker partikler av verdifull matjord ut av huden, håret og tennene. Støvstormene jeg hadde kjørt gjennom på vei inn i Madelia var et produkt av kornoppdrett. Bilen min ble tappet i den tapte fremtiden for det amerikanske jordbruket.
Meschke trodde hun hadde funnet nøkkelen til å redde USAs præriejordbruksområde: Third Crops. Det var hennes begrep for, i utgangspunktet, alt som ikke er mais eller soyabønner. Det var ekstra kreditt hvis det er innfødt og flerårig. Ideen hennes var ikke unik. Noen bønder bruker allerede et tredje avlingssystem ved å rotere felt gjennom mais først, soyabønner andre, og alfalfa eller høy tredje, noe som bidrar til å holde jorda sunn og reduserer behovet for gjødsel. Likevel ønsket Meschke å ta dette videre. Først promoterte hun å plante et bredere utvalg av Third Crops. Når mange forskjellige planter dyrkes i en region, blir det mindre av en Club Med for artsspesifikke skadedyr, noe som betyr et redusert behov for bønder å kjøpe dyre plantevernmidler. Meschke ønsket også at bønder skulle sette Third Crops på noe land på heltid, ikke bare i rotasjonsplaner. Land som er veldig næringsfattig, land som er skrått eller har mye løs jordjord, og land som sitter langs bekker og dreneringsgrøfter, kan alle dra nytte av tette, vann- og jordholdende rotsystemer med flerårige planter.
Problemet for Meschke var hvordan man gjorde Third Crops lønnsomt nok til at bøndene faktisk ønsket å dyrke dem. Stauder som er hjemmehørende i Minnesota prærie - for det meste forskjellige arter av høye gress - er ganske billige å dyrke og er miljøvennlige, fordi de ikke trenger mye gjødsel eller vanning, men de er heller ikke så mye verdt. Det var her Meschkes interesse for vannkvalitet og jordhelse samsvarte med interessen for lokal energi. Det er egentlig ikke penger å tjene på å dyrke tredje avlinger for beskyttelse mot jordbruken eller for å rydde opp i en forurenset strøm. I mellomtiden gir storskala biodrivstoffproduksjon - som i dag betyr maisetanol - bare de økologiske problemene. Du kan dyrke innfødte gress og gjøre dem om til drivstoff. Teknologien eksisterer allerede. Det er faktisk mange forskjellige måter å gjøre jobben på. Problemet er at så langt har ingen vært i stand til å gjøre noen av disse metodene økonomisk levedyktige i stor skala - den typen system som gjør at store selskaper i Midtvesten kan produsere fat og fat drivstoff til bruk over hele landet. For de fleste betyr det at kornfri biodrivstoff ganske enkelt ikke er klar for den virkelige verden ennå. Linda Meschke, derimot, så på det samme problemet og spurte: "Hvorfor skal folk på Madelia bekymre seg for om Florida har nok energi?"
Et lite raffineri som kunne betale bønder for Third Crops, skape noen arbeidsplasser for ikke-bønder og produsere nok drivstoff til å selge i denne ene lille regionen Minnesota ville gjøre susen, mente Meschke. Spesielt hvis bensinprisene fortsatte å stige. Hvis det ikke var levedyktig, sa hun, kunne du fortsatt bli mindre. Selv muligheten til å tjene drivstoff til eget bruk - en sjanse til å spare penger, snarere enn å tjene det - kan være nok til å få minst noen flere bønder som dyrker Third Crops. Meschke støtter lokal energi fordi det er på den skalaen som præriegress biodrivstoff ser ut til å fungere på, og fordi akkurat nå gir det de beste mulighetene til å sette Madelia-modellen i gang.
Likevel er det ikke risikofritt. Gårdene som omgir Madelia er store, og de er handelsorienterte, ikke et hjem for boutekål. Det betyr imidlertid ikke at de er monolitter. Disse gårdene er familieeid av familier som har bodd i regionen i generasjoner. Jada, de dyrker kanskje bare mais. I løpet av flere tiår hadde de kanskje absorbert areal som pleide å huse et mer folkerikt lappeteppe av mindre gårder, men oppdrett er fortsatt en familiebedrift og en veldig risikovillig familiebedrift på det. Det ville ta tre eller fire år, fortalte Meschke meg, å få en flerårig tredje avling, for eksempel præriegras, etablert og klar for sin første høst. Hvis et marked for gress ikke klarte å materialisere seg, ville bøndene sittet med et veldig pent felt og en stor del av gjeld.
På den annen side, hvis Madelia-modellen lyktes utover alles villeste drømmer - hvis Madelia og regionen rundt den ble selvforsynt med drivstoff - ville den drastisk endre livet til menneskene som bodde her. Suksess ville endre lokalt jordbruk. Det ville være et økonomisk press for å begynne å dyrke nye avlinger som hadde forskjellige behov og forskjellige vekstsykluser. Suksess ville forandre livet i Madelia. Det ville komme nye arbeidsplasser, nye virksomheter og flere forbrukervalg. Madelia ville også være en travlere by, med nye innbyggere som kanskje er litt bedre. Forandring, som ku paier, skjer. Hvordan det skjedde her, vil avhenge mye av om gjennomsnittlige madeliere ble involvert i å forme fremtiden til samfunnet deres. Deres stillhet i saken er øredøvende.
Hver fjerde fredag klokka 15.00, fortalte Meschke, har byen et åpent møte for å samle Madelia Model-planleggere og publikum. Det er en edel plan - og stort sett teoretisk. Møtene skjer, men ikke mer enn et dusin mennesker dukker noen gang opp.
Under intervjuet vårt snakket Meschke apatisk om det lave samfunnsengasjementet. Det overrasket henne ikke. Det bekymret henne ikke. Jeg fikk inntrykk av at om hun ikke var drivkraften bak Madelia-modellen, og dermed iboende interessert, kunne Meschke hoppe over møtene også. For all sin fascinerende tillit holdt hun ingen illusjoner om hvordan grasrotene vokser. De fleste, sa hun, var bare opptatt med hverdagen. De ville bli interessert, men først når Madelia-modellen til slutt ga dem noe håndgripelig å være interessert i. "Akkurat nå, hva har vi å tilby?" Sa hun.
Jeg kunne se poenget hennes. Bøndene jeg kjente svarte sjelden bra på kanskje / muligens / en dag. Enten gjør du noe og gir oss salgstoppen når den er klar til å gå, eller så gjør du ikke noe, og du holder kjeft med det. (Yoda ville gjort en stor bonde.) "Vi har fått koret påmeldt, " sa Meschke. "Og vi har en tentativ menighet som holder øye med å se hva som skjer videre."
Det siste høsten fikk madelianerne endelig se litt action. Ironisk nok så deres første glimt av fremtiden veldig for seg som fortiden. Forskere fra University of Minnesota kjørte en pickup fra St. Paul til gårdslandet rundt Madelia. Bak den, på en trailer ikke mye større enn en liten campingvogn, slep de et system som kunne gjøre omtrent alle slags planter eller dyremateriale til drivstoff. Teknologien var ny, men konseptet bak den var mer enn hundre år gammel.
Fra 1800-tallet reiste treskemaskiner fra gård til gård i høstingstiden. Et mekanisk system for å skille korn fra stilken var for dyrt til å plukke ut selv fra Sears-katalogen, så treskeren var en bærbar virksomhet. Kanskje eier en fyr og opererte maskineriet som jobben sin, eller så gikk flere bønder inn sammen på et utstyr som alle delte. Uansett betalte bønder for å få sine rå avlinger omgjort til noe mer verdifullt. Forskerne ved University of Minnesota som ønsker å bringe et bærbart biodrivstoffsystem til Madelia, håper å gjenta historien. Teknologien deres, kalt mikrobølgepyrolyse, er satt til å være Madelias første skudd på å lage lokal energi.
Systemet er både enkelt og herlig smart. Pyrolyse handler om å bryte ned planter og annen materie til en form som er bedre egnet til brukbar kommersiell energi. Gress, stilker, husdyrgjødsel - alle slags organisk materiale - går inn. Disse tingene blir oppvarmet til nesten 950 grader Fahrenheit i et oksygenfritt miljø, og frigjør dermed en mengde flyktige gasser. Kondenser gassen, så får du flytende drivstoff. Det er flere måter å varme opp biomasse på, men universitetets system er spesielt fordi det er avhengig av mikrobølger, sterkere versjoner av den samme teknologien du bruker for å tilberede popcorn og rester av pizza.
Det er en praktisk metode, fordi det allerede er velprøvd teknologi - enkel å bruke og billig å konstruere. Mikrobølger gjør også hele produksjonsprosessen for biodrivstoff enklere. Før noen biomasse kan omgjøres til drivstoff, må den vanligvis males i bittesmå biter for å sikre at hver bit kan jevnt varmes opp samtidig, men mikrobølger varmer opp midten av en solid gjenstand.
I tillegg er det penger å spare i fraktkostnader. Å flytte biomasse er ikke veldig effektivt. Organisk materiale er generelt voluminøst og ikke veldig energitett. Å transportere massevis av præriegras bruker like mye energi og koster like mye penger som å transportere massevis av olje, men du får mer energi ut av oljen. Ved å bruke mikrobølger - en oppvarmingsteknologi som er lett og kan skaleres ned til størrelsen på en liten campingvogn-henger - slo University of Minnesota på en måte å gjøre pyrolyse bærbar og bringe drivstofffabrikken til gården. Der kan hver bonde laste ned pyrolysemaskinen og produsere et par forskjellige produkter på stedet. Testkjøringer av batchprosessen i laboratoriet tok så få som femten minutter.
Det bøndene får ut er nyttige ting. Drivstoff er hovedproduktet av mikrobølgepyrolyse. Universitetets system produserer riktignok nok brennbar gass til at det, når det først er startet, kan drive seg selv. Generelt sett er imidlertid det du lager en væske som heter biogass. Den er anvendelig som den er fersk ut av kranen, men for best resultat trenger den virkelig litt opprydding. Enhver motor vil kjøre på fersk biogass, men over tid vil det sure brennstoffet rive motoren fra hverandre. Universitetsforskerne jobber fortsatt med metoder for å gjøre biogass kompatibel med biler, men i mellomtiden kan tingene brukes i stedet for hjemmevarmeolje eller selges som erstatning for industriell petroleum.
I høsttestkjøringen av mikrobølgepyrolysemaskinen fant forskerne fra University of Michigan noen problemer med den syngasdrevne generatoren, men de kommer tilbake til Madelia i sommer for å teste systemet igjen med en ny generator.
Biogass er ikke det eneste viktige produktet som kommer ut av systemet. Tilbake til sjefen for produksjonslinjen, så finner du en annen ytelse - en som kan redusere mengden CO2 i atmosfæren og kanskje også kunne øke planteveksten. Når biomasse varmes opp av mikrobølger, blir delene som ikke blir til drivstoff, omdannet til noe som tilsvarer trekull. Kalt biochar, er det litt forskjellig fra standard grillbriketter, takket være det oksygenfrie miljøet der pyrolyse skjer.
Biochar fungerer som et maksimal sikkerhetsfengsel for karbon. Kull kan felle karbon også, men ikke så effektivt. Trekull er kjemisk sammensatt av karbon som er forbundet med mange oksygenmolekyler, men er først og fremst aske og har mistet det meste av karbonet til å brenne. I likhet med sorority-jenter i en slasher-film, blir oksygen lett plukket ut av bakterier, noe som fremskynder prosessen med nedbrytning, bryter de kjemiske bindingene og lar karbonet som gjenstår for å renne tilbake i atmosfæren.
Trekk fra oksygenet, men karbonmolekylene blir tøffe; de danner ringstrukturer som ikke lett knuses og er mer motstandsdyktige mot mikrobielt angrep. Laboratorieforskning antyder at disse obligasjonene har potensial til å holde fast overalt fra hundrevis til hundretusener av år. Det betyr mindre karbon i atmosfæren. Det er også gode nyheter for alle som ønsker å se karbonnøytral eller til og med karbon-negativ biodrivstoffproduksjon. Selvfølgelig er det i et reagensglass - det er ikke mange biokarstudier som blir gjort på det (bokstavelige) feltet, og forskningen i den virkelige verden har ikke blitt utført på veldig lenge.
Derfor - til tross for mange kryssede fingre - vet vi ennå ikke om biochar vil gi en like god gjødsel som det gjør en karbonfelle. Det sentrale spørsmålet - "Fører bio-infundert jord til flere avlinger og bedre jordfruktbarhet?" - er fremdeles på vidt gap. Likevel kommer noen fristende data ut av disse laboratorietestene. Det ser ut til at ved å sette mikrobielt liv på sakte-mo fungerer biochar også for å fange nitrogen i jorden. Ikke bare betyr det mindre lystgass - nok en klimagass - i atmosfæren, det kan også bety mindre nitrogengjødsel påført bakken og mindre overflødig nitrogen som utvaskes ut i vannforsyningen.
Dette er Madelia-modellen i et nøtteskall: gi bønder en grunn til å dyrke planter som er bedre for landet og vannforsyningen enn mais, og høste fordelene. I går prærie gress, kommer det drivstoff, gjødsel og økonomisk utvikling. Det er ikke nok drivstoff og gjødsel til å forsyne hele landet eller til og med hele staten, men det er greit. Det trenger ikke å gjøre det. Det primære målet er å forhindre at mer av den lokale matjorda blåser bort, og ikke å opprette et mini-imperium av bio-oljeproduksjon. Madelia-modellen må bare jobbe i lokal målestokk.
Utdrag fra Before the Lights Go Out: Conquing the Energy Crisis Before It Conquers Us, utgitt i april 2012 av John Wiley & Sons, Inc. Maggie Koerth-Baker er vitenskapsredaktør for boingboing.net.
