气候、粮食以及生物质能

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。

今年 5 月，位于夏威夷冒纳罗亚火山顶上的测量站在连续 24 小时的时长内，探测到大气中的平均二氧化碳浓度为百万分之四百。过去三百万年来——从人类尚未出现时起，碳含量可能都没到达过这么高的水平。

人类活动要为高二氧化碳浓度负责，但大多数人燃烧的碳相对较少。据联合国开发计划署表示，地球上最贫穷的 10 亿人只需为 3％ 的碳排放负责。（但是，他们中的许多人生活在农村地区和城市的贫民区，在面对气候变化相关威胁时是非常脆弱的。）同时，生活在经济合作与发展组织（the Organisation for Economic Co-operation and Development）成员国的那 12.6 亿人导致了每年新排放到大气中的碳总量的 42％，并且他们的国家要对过去排放到大气中的碳负起绝大部分责任。

基本价值观，如正义和对人尊严的尊重，使得以下这点显而易见：最应该为大气中碳含量负责的人——最富有的七分之一——应该燃烧更少的碳，并付出最多来应对使用化石燃料而产生的问题。但燃烧化石燃料是很容易让人上瘾的。迷上了它的人都会绞尽脑汁来避免出现戒断症状。

其中一个方法，就是燃烧从地球表面（生物质）取得的碳，而非从地下（化石燃料）提取出来的碳沉积。这个想法乍一看似乎很有道理，因为生物质燃烧时排放的碳量，与其在生长阶段储存的碳量是一样的；这样应该就不会导致大气含碳量的净增长了。但事情并非如此简单，当这个想法得到工业规模的应用时，要把所有投入和间接影响都考虑在内。

欧洲环境署科学委员会（The European Environment Agency Scientific Committee）认为，生物能源"是为了减少温室气体排放，但增加了空气中的碳量……假设收获生物质使植物和土壤中储存的碳量降低，或使持续的碳封存减少。"并且许多人认为，尤其是生物燃料实际上使用的能量比其产生的能量更多。此外，用生物能源替代化石燃料，意味着大量的农业用地或林地将被改作此用。大规模毁林开荒——会消除碳汇，增加总的碳浓度——由于增加如棕榈油等商品的种植，这种情况已在印尼和其他一些国家发生了。

有各种合理的方法来减缓气候变化。现代农业实践要为全球 14% 的温室气体排放量负责，可被有机农业取代，后者可以碳中性的方式进行，甚至可能在土壤里储存大量的碳。但是，这将需要世界上的富人改变他们的消费习惯，比如少吃肉。森林可以重新生长，重新发挥碳汇的作用——不过，只有在森林总面积扩大的时候，才能产生净效果。在经历过几百年的砍伐之后，欧洲的森林自 20 世纪 50 年代起开始恢复，在近几十年来发挥着碳汇的功能，但目前正显示出接近碳吸收饱和点的早期迹象。

不过，真正必要的是人们——尤其是富裕国家的人们——减少碳排放。为了实现这一目标，就可能有必要在富裕的国家引入碳税。但是，发达世界的大排放国还在继续寻求其他的解决方案。这就好像一个吸烟者，打算不戒烟，却决定搬到郊区呼吸干净的空气。这是一种虚假形式的补偿，而且生物能源是与之相似的。生物能源带来的是一个更为绿色的经济的错觉，使人们推迟做艰难决定的时刻。然而，比起吸烟者不戒烟，主要危害的是自己，消耗大量化石燃料的富裕国家则将伤害转移到无辜的人身上。

如果不发生改变，那不如就放弃以正义和尊重人类尊严为价值观的托词。无论如何，这些价值观已经在很长一段时间里饱受磨难了，因为各国已经辜负了《联合国气候变化框架公约》里谈及的"共同但有区别的责任。"

因其有潜力减缓气候变化及为能源安全和农村发展做出贡献，生物能源在近年来吸引了越来越多的关注。这种能源高度灵活，最常见的应用是烹饪的热能和运输的生物燃料，但它也可以包括电力。如乙醇和生物柴油等生物燃料可以通过甘蔗或玉米等农作物来生产；生物质能源可以来自（通常木本）原料，通过从简单的炉灶燃烧到生物化学转化等一系列过程都可获得。

生物能源的另一个优点是，与化石燃料相比，它公平分布在世界各地，可被任何地方的社区获取——包括农村的穷人，他们往往非常依赖传统生物质能为主的能源来做饭和供暖，甚至用作机械用途，比如提灌。。传统生物质往往低效，对环境有害，跟低生活质量联系在一起，但一些现代生物能源技术已经出现，可以以环境上可持续的方式来满足农村居民的能源需求。这些技术包括高效生物质炉灶、沼气做饭和分布式发电系统、木质生物质气化以及生物燃料运输。

同时，生物能源技术减缓气候变化的潜力正越来越多地为人们所认可。根据 2012 年的《全球能源评估》（Global Energy Assessment），如果要将全球气温上升限制在 1.5 至 2 摄氏度之间的话，生物能源是必不可少的。生物能源在许多应用中有可能可以取代化石燃料，就像运输中可以用生物燃料。但另一个重要的方法，是把生物质能源与碳捕获及封存技术结合在一起。此项技术就涉及种植吸收二氧化碳的作物，燃烧这些作物产能，并捕获及封存燃烧产生的碳。捕获及封存生物能源转化的二氧化碳排放，这一方法使负排放成为可能——即去除大气中的碳。

但这项技术减缓气候变暖的潜力至今仍不确定，由于碳捕捉及封存技术本身的制约，并且也由于提供生物质供应的困难。生物质能与碳捕获及封存技术的结合，必须得到大规模应用，才能对全球温室气体排放产生显著成效；对生物燃料也是如此。这两种技术的大规模应用意味着持续、大规模地生产生物能源的原料，并且这对粮食安全带来潜在的影响。

潜力及争端。两种技术对粮食安全的影响不同，至少在原料上如此。生物质能结合碳捕获和封存的技术一般要求木本（或木质）原料。这可以来源于人工林，但如果农田或森林被用于木质生物质的商业化生产，粮食安全和生物多样性就可能受到不利影响。但是，如果退化土地或休耕农田上种植可持续的人工林，那么对粮食安全产生的影响将是最小的。使用森林或农田的残留物则对粮食安全没有任何影响。

同时，生物燃料的原料可被认为属于两代：棕榈油等（可用于生产生物柴油）和甘蔗（可用于制造乙醇）的第一代作物；以及微藻（用于生产生物柴油）和木质生物质、长较长的草和农业残留物（用于乙醇）等下一代能源。第一代生物燃料对粮食安全带来更大的风险，并意味着对环境的负面影响，如降低生物多样性和增加用水量。这些负面影响可能在发展中国家尤为严重，这些国家由于生产成本低，更可能出现未来生物燃料的大量生产。因此，生物燃料虽然可以促进农村发展，创造农村就业机会，并改良退化土地，但却备受争议。

不过，把第二代原料转化为生物燃料的技术极有希望能避免许多与第一代原料相关的挑战。农业或森林残留物以及短轮伐期的木本作物可取自边际土地或退化土地。这将不太可能对粮食安全、牲畜饲料和纤维生产产生显著影响。此外，预计新的生物燃料技术可为温室气体排放提供净效益。

考虑到以上所有内容，生物能源满足能源需求、减缓气候变化并同时避免对粮食生产、生物多样性等产生不利影响的能力，很难一概而论。使用生物能源的影响取决于所使用的技术（例如生物燃料生产对比其他形式的生物质能）、所用的原料（例如森林或作物残留物对比粮食）以及生产的规模。