生物燃料之争

由大豆驱动的公共汽车。农业废弃物转化为汽车燃料．这些可能性激励了世界各国政府将生物燃料作为可再生能源标准的重要组成部分，这些标准要求一个国家的能源有一定比例来自可再生能源和/或无碳能源。欧盟将把生物燃料纳入其可再生能源占交通能源使用10%的目标，美国的目标是到2025年12%的交通能源来自生物质能。¹

但是生物燃料真的像政府希望的那样成为革命性的石油替代品吗?它们通常每年到十年可再生一次，这取决于所使用的作物类型，但它们是无碳的吗?政策制定者的假设是这样的，但事实并非如此。生物燃料生产的巨大增长与用于食品和动物饲料的土地使用会产生怎样的冲突?

在生物燃料能够自信地大规模纳入可再生能源组合之前，这些都是必须回答的核心问题。在这里，我们探讨了在上述雄心勃勃的政府目标面前挥舞着明亮的警告旗的答案。

什么是生物燃料?

生物燃料的很大一部分吸引力在于，它有广泛的植物、作物和废物可以作为起点。生物燃料通常是从最近的生物有机体中提取的燃料，包括用于制造生物柴油的动物脂肪和植物油，用于制造乙醇的玉米和甘蔗，以及用于各种用途的从作物废料或草中提取的纤维素生物质。

这使得原本只从事食品业务的农民可以进入一个全新的能源市场。农业游说人士正努力推动增加生物燃料补贴，美国国会最近发生的争斗就是明证环保署考虑减少生物燃料的规定．考虑到美国有大量的农田，如果生物燃料被认为是无碳的，是满足可再生能源标准的有效替代品，一个大型产业将从中受益。

错误的计算

气候变化对政策制定者的影响很大，他们试图找到快速减少碳排放的方法，并使交通部门摆脱对石油的依赖。生物燃料有一个固有的优势，那就是它们可以与大多数汽车的内燃机协同工作。这将允许一个经济体向生物燃料过渡，而不需要对基础设施进行重大改变，为通过太阳能或燃料电池提供动力的电动汽车建立新的插电式电站电网。

也许正是这种便利造成了人们对生物燃料是一种无碳资源的强烈偏见。目前几乎所有的政策制定者都在这么做。问题是这不是真的，几乎所有的政策计算都存在重复计算的错误，高估了生物燃料的使用对碳排放的影响。²这是为什么。

所有的植物和树木都扮演着吸收CO的巨大碳汇的角色₂从大气到光合作用——如果没有这个碳汇，我们的星球会比现在热得多。燃烧生物燃料用于能源使用确实会释放CO₂但政策制定者认为，这可以通过用于未来生物燃料生产的新生物量的再增长来平衡。确切的CO量₂燃烧生物燃料所排放的气体会被仅以生产生物燃料为目的而种植的作物重新吸收。

乍一看，这一论点很有道理，但问题在于一个隐藏的假设，即用于种植生物燃料的生物质的土地在用于生物燃料生产之前不会已经成为碳汇。²实际上，生物燃料的生物质能可以种植在可耕地上树、草、草原等已经在生长了，愉快地吸收CO₂并有助于减缓全球变暖的速度。为了生产生物燃料的生物质，必须去除这个碳汇，从碳汇规模来看，这基本上是零净收益。当生物燃料后来作为燃料燃烧时，会排放出CO₂对大气的影响，与化石燃料一样会导致温室气体排放和全球变暖。重复计算的原因是，在生长生物量的碳汇之上，错误地计算了已经存在的天然林地的碳汇(关于这个论点的更多细节，请阅读下面的参考文献2——一开始并不直观，但非常值得思考!)

食物还是燃料?

生物燃料能帮助减少排放的唯一方法是保留额外的土地，目前不作为碳汇用于生物燃料生产。这对于特定类型的生物量是一种可能性，例如，生长在池塘或不吸收CO的液体中的藻类₂孤独,^3.但以这种方式大规模生产生物燃料似乎不太可能。地球上任何没有树木或草生长的地区，比如沙漠，都远远不是生长生物量的理想之地。其他大部分可耕地都用于耕种，它已经占据了地球一半以上的土地，所以找到更多的生物量空间将是困难的!

这就导致了生物燃料的第二个问题——它们不可避免地与粮食生产的土地使用产生竞争。从2006年到2050年，为了养活不断增长的人口，世界需要增加70%卡路里的食物，这就是所谓的卡路里缺口(6500万亿千卡!)²联合国粮食及农业组织(FAO)还预测，到2050年，肉类和牛奶产量必须增加80%。⁴开垦更多的农田，寻找更节水的灌溉技术，提高作物产量，这需要付出的努力怎么估计都不过分，因为耕地已经是稀缺而珍贵的商品。

如果耕地被用于生产生物燃料，这只会给其他耕地带来压力，使其被用于农业，通过砍伐森林消除碳汇，导致更多的CO₂在大气中的积累。除此之外，研究表明，恶劣的农业做法使非洲一半以上的可耕地退化，进一步限制了可用于粮食或生物燃料生产的潜在土地，并加剧了两者之间的竞争。⁵

我们生活在一个有限的星球上，周围只有这么多土地。在全球范围内，大约有1200万平方英里的可耕地，而由于土地管理不善，我们每年损失大约3.8万平方英里。⁶当考虑引入一种需要更肥沃土地的能源时，这可不是你想看到的趋势，这种能源还会与粮食生产和不断增长的人口竞争。仅从土地管理的角度来看，关注太阳能或风能等土地需求与粮食生产不重叠的可再生技术似乎是更好的政策。

生物燃料还有希望吗?

因此，生物燃料实际上并不是无碳的，而且在全球人口到2050年将增加到96亿的情况下，它们与耕地竞争粮食生产，这是危险的。难道没有他们的容身之地吗?

它可能在小剂量下有应用。某些形式的生物燃料将提供一种碳中性来源，不会与粮食生产竞争。例如，使用农作物的残渣将是一种无碳能源，因为它们是从已经存在的用于食品的植物中提取的，否则无论如何都会被农民烧毁。为此，最近的研究已经开发出一种方法，在作物田里现场发酵作物残渣，大大降低了运输和制造成本，在大型工厂进行相同的过程。⁷

城市垃圾也可以被利用，否则将在垃圾填埋场燃烧，导致碳排放。佛罗里达州的一家公司刚刚开发了第一批大规模的设施，将这些废物加工成乙醇，这是一项重大成就。

然而，总的来说，利用废弃物和作物残余物所产生的生物量永远不会超过能源市场的一个利基，当然也不会达到政府希望通过大规模种植农田用于生物燃料生产而获得的10-12%的可观份额。政策制定者必须承认如何真正计算生物燃料的碳排放，并关注从粮食生产中占用资源的内在不可持续性。第一步包括改变会计账簿，并将生物燃料从可再生能源标准中移除。

参考文献

1)经济合作与发展组织(OECD)和国际能源机构(IEA)。运输用生物燃料．巴黎:国际能源机构出版物(2011)。

2)索金格，T.和海姆利克，R。避免生物能源对粮食作物和土地的竞争．第9期创造可持续的粮食未来．华盛顿:世界资源研究所(2015年)。

3)伦德奎斯特T.J.et al。藻类生物燃料生产的现实技术和工程评估．能源生物科学研究所(2010。

4)索金格，T。了解间接土地利用变化、饥饿和贫困之间的权衡．普林斯顿，新泽西州:普林斯顿大学专著(2013)。

5) K。et al。这不是一件普通的事情:保护、恢复和增强非洲的土壤．蒙彼利埃小组报告(2014)。

6) FAO(联合国粮食及农业组织)。FAOSTAT．罗马:粮农组织(2013)。

7)堀田，等。全作物饲料水稻圆包固体同步糖化发酵乙醇生产研究．生物燃料生物技术，8, 9(2015)。

图片来源

黄豆巴士摄影/Vincecate在维基百科

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