10/10/2013 - 08:38

生物能源可以做什么

过去三十年来,虽然用于粮食作物的土地量增长速度并不快,但全球粮食生产已显著扩大。联合国粮食和农业组织预计,今后几十年依旧会延续类似的模式:到 2050 年,粮食需求将以每年 1.1% 的速度增长,不过粮食需求的增长将主要通过生产力的提高而得以满足,只需要少量增加农田量即可。如果生产力的提高不如预期,那么将有大量土地可用于扩大作物种植。是否有足够土地可用,并非扩大生物能源生产的主要障碍。

但由于温度升高,可用水资源变少,气候变化可能对生物质能的生产力(即农作物和生物能源原料生产)带来负面影响。有些人认为,这些变化给发展中国家带来的影响会特别严重。按照这个说法,当今热带地区的温度非常接近种植热带作物的最佳温度,若温度升高则会严重损害生产力。在另一方面,在气温变高的情况下温带地区的产量可能反倒更高。由于许多发展中国家地处热带,因此温度变高会对较贫穷国家产生尤为严重的影响。但是,我们必须谨慎行事。如果平均温度升高 2 摄氏度或以上,那么环境必将在许多方面发生改变——但要准确预测哪些特定区域会如何受到影响,是非常困难的。要总结出"发展中国家的农业生产减少将最明显"并不那么容易。

不管怎样,如果假定全球平均气温升高会对生物质生产造成负面影响,那么下一个问题就是生物能源可以减缓气候变化到什么程度。生物能源可以用好的方法或是坏的方法生产。但如果环保技术得到使用,正确的政策也到位了,那么有证据表明,生物能源可以大大减少温室气体的排放,并极有意义地减轻气候变化所带来的负面影响

我的同事 Sergio Pacca 跟我计算过,到 2030 年全球车辆达十六亿辆时,全世界种植的七千万公顷甘蔗可以代替轿车和卡车使用的所有汽油和柴油(只要这些车辆属于插入式混合动力车)。甘蔗还可以产生这些混合动力车所需消耗的电力。这种方式避免了大量二氧化碳的排放。

一些专家认为,如果不重重依赖生物能源,就不可能将全球变暖控制在 2 度以内,只有妥善使用生物能源及其他缓解办法,才有可能不越过 2 度的阈值(在这种情况下,气候变化将不会导致严重的粮食供给问题)。几项研究已经显示,如果不迅速降低化石燃料的使用,使升温控制在 2 度或 2 度以内,就可能有必要结合生物能源与碳捕获及封存技术来降低温室气体的浓度。这可能意味着通过农作物的生长来移除大气中的温室气体,然后燃烧农作物供能,并捕获及封存燃烧中产生的碳。但是,生物燃料也可以成为这种方法的重要组成部分。

首先,由某些原料——主要是甘蔗,也包括玉米、动物油脂及恰当种植的棕榈油——制造的生物燃料,从整个生命周期来看,其碳排放量低于汽油和柴油。把碳捕获及封存考虑在内的话,一些情况下甚至可能出现负排放。糖发酵就是如此,这是从糖类、淀粉、甚至是纤维素材料生产乙醇所必须的过程。在发酵过程中,葡萄糖根本上分裂成两样产物:乙醇和二氧化碳。通常直接把二氧化碳排放到大气中。但无需进一步的处理,这非常纯净的二氧化碳气流可以被送到地下盐水层或者空的石油或天然气储层。这将是一个进行碳捕获及封存的最便宜的方式,因为实际上唯一需要做的就是封存了。伊利诺伊州的凯迪特市正引领这项技术。并且在巴西的另一个项目也已获得了全球环境基金的批准。结合生物燃料与碳捕获及封存,是极少数可去除大气中的碳且降低碳浓度的技术之一。

但假设各国早在 1980 年就开始大规模使用生物能源,那么到现在为止可能已在多大程度上减缓了气候变化呢?(不错的生物能源项目的例子当时已经存在,也正是在那段时间,公众开始了解气候变化的可能性。)我的计算表明,仅通过扩大甘蔗为基础的生物燃料,到 2015 年,就可能减少近 9% 的二氧化碳年排放量。现在的我们对于 1980 年的决定已无能为力。但我相信,在今后的岁月里,若要防止气温上升到真正危险的水平,那么生物能源必然是一个主战略。