比化石燃料更差吗？为什么生物能源不绿色

普林斯顿研究学者Tim Searchinger的访谈

随着各国政府促进可再生生物燃料和生物质能电力替代化石燃料，生物能源在全球经济中的作用正在日益增强。但是近年来，越来越多的科学证据表明，生物能源实际上并不是碳中和的：土地利用变化带来的隐性排放实际上使其比传统的化石燃料更糟。普林斯顿研究学者Tim Searchinger认为，由于对土地的竞争日益激烈，并且需要减少碳排放，因此生物能源是错误的道路。

照片：更甜的选择

生物能源背后的基本思想是碳中和，因为它释放植物生长时吸收的碳，因此不会向空气中添加碳。为什么会这样呢？

这是一个常见的误解。燃烧生物质当然会排放碳，就像燃烧化石燃料一样。假设是产生这种生物量的植物生长抵消了排放。但是，无论是碳还是其他任何东西，有效补偿的第一个要求是它是附加的。如果您的雇主想用假期来抵消加班费，他们必须给您额外的假期，而不仅仅是计算您已经获得的假期。同样，无论如何，您都不能将植物生长算作抵消。植物生长只能抵消能量的排放。计算无论如何都会增长的植物是重复计算的一种形式。

您能否进一步解释重复计算的意思？植物长大，那为什么不使它们碳中和呢？

您的薪水提供了一个很好的类比。假设您每两周收到一次报酬。您花了薪水，好消息是您将在两周后收到下一张薪水。好的，如果我说：“给我您的薪水。它不会花费您任何费用，因为您将在两周内获得另一笔薪水。”当然，除非您很愚蠢，否则您不会给我您的薪水，因为您会使用您的薪水来支付租金，购买食物以及可能将一些钱存入银行。因此，给我您的支票成本很高。它与植物的生长及其吸收的碳相同。我们将这些植物及其碳用作食物，房屋或森林，就像碳库一样。致富的唯一途径是获得更大的薪水，而富碳的唯一途径是增加植物的生长。仅仅以不同的方式使用植物（例如生物能源）就牺牲了将它们用于其他目的。那就是人们在生物能源方面犯的根本性直观错误。相关：挪威国家石油公司使用新方法拧干来自北海的更多天然气

什么时候在发电厂中使用木材成为全球能源对话的主要内容？

直到最近，没有人认为燃烧除浪费木材以外的其他任何东西是一个好主意。这几乎是偶然发生的：发生的事情是欧洲采用了规则，将任何生物质都自动无碳，无论其来自何处。发电厂开始购买由整棵树木或部分树木制成的木屑颗粒。然后，森林所有者意识到他们可以赚很多钱，因此也开始支持这个想法。但是，没有一项环境评估表明砍伐树木会很好-它们都是基于该行业将使用森林废弃物的假设。

在这种情况下，会计错误引起了一个行业，然后该行业试图证明自己的理由。如果您今天与行业对话，他们会声称他们使用的是废料，尽管这不是真的，但这只是语义上的区别。

那么生物质工业实际上不使用废料吗？他们在用什么？

要使某物成为残留物，必须将其留在森林中而不用于其他目的。那是非常非常少量的木头。它基本上只是树枝的顶端，树枝太小且多叶，无法提供像样的木浆。不幸的是，当行业谈论残留物时，主要是指纸浆品质的木材。但是，如果您将纸浆木材转移到生物能源，这意味着您将不得不砍伐树木以替代其他地方的纸浆。

但是，如果您在边际土地上种植生物质而又不会取代原始森林或良好的农业用地怎么办？

首先，这些所谓的“边缘土地”实际上并不存在。声称有大片边际土地的研究正在进行相关的重复计算。许多此类索赔都是从对世界上潜在耕地的估计开始，减去正在使用的土地数量，然后将其余的称为“边际”。但这包括世界上大部分森林！其他估计值减去了茂密的森林面积，但实际上仍然是“边缘”土地，是已经被用来饲养动物以供粮食生产的湿地牧场，或者是拥有巨大生物多样性和大量碳的林地稀树草原。也就是说，它们已经以某种形式提供了好处。如果将木质稀树草原转化为生物能源，则会损失大量碳。我和我的同事进行了一项研究，发现如果非洲的湿稀树草原甚至被转化为纤维素生物能源，几十年来，几乎所有土地上都会产生严重的温室气体后果。

好的，所以生物能源的问题在于它需要大面积的土地。如果我们只做少量的生物质怎么办？

两个问题。首先，总是存在机会成本，因为该土地可以用来代替粮食生产或储存碳。鉴于我们可能必须将粮食产量提高70％或更多，生产性土地非常宝贵。使用少量的生产用地只会使您获得少量的生物能源，并且您会损失更多的便宜货。

第二个问题是，即使是少量的生物能源也需要大量的生物质，因此也需要土地。例如，如果您获取了当今世界上所有的商业树木采伐物，并将其用于生物能源，那么它只能提供全球能源的百分之三。就是说，要使世界能源多生产3％，请考虑林业对世界森林的所有影响，然后将这些影响加倍。

为什么这么多研究显示出生物能源增长的巨大潜力？

第一种方法是重复计算已经用于粮食，木材或碳储存的土地。边际土地的例子是发生重复计算的一种方式。除此之外，大量的生物能源估计是基于理论上的技术潜力，实际上这并不意味着什么。如果我们只关心技术潜力，那么世界上几乎没有问题无法解决。我的意思是，我们具有技术上的潜力，可以教育世界上的每个人，或者每天给牛排吃三顿饭，或者可以满足风能和太阳能对我们能源需求的许多倍的需求。但这不是问题所在，面临经济和实际限制的现实潜力是什么？事实是，生物能源的潜力非常有限。

生物能源与其他可再生能源相比如何？

生物质通过光合作用产生能量，这最终是将太阳辐射转化为可用能量的一种方式。但是，光合作用效率非常低，需要土地，大量降雨和温暖的温度。好消息是，光伏发电是一种从太阳辐射中获取能量的非常有效的方法，并且它们一直在变得更加高效和廉价。我们进行的计算表明，即使您愚蠢到将巴西世界上生产力最高的农业用地用于太阳能光伏发电，您所产生的能源仍然仍然是从甘蔗中获取生物燃料的三十倍。教训是，如果您想从太阳辐射中产生能量，请切掉中间人-一个非常糟糕的中间人。光合作用是产生能量养活自己的唯一方法，也是我们可以产出树木的唯一方法，但是它是一种非常糟糕的产生能量的方法。相关：如何在制造替代燃料的同时净化海洋

生物能源在发展中国家是否更具吸引力？

在世界许多地方，穷人使用生物能源（即木材或粪便），因为他们没有其他能源选择。如果所有现代生物能源都用更有效的生物能源代替了传统生物能源，那将是很好的。但这还没有发生。例如，印度尼西亚希望扩大其棕榈油中生物柴油的使用，棕榈油是该国的主要作物。但是，从碳的角度来看，生物燃料比使用化石燃料更糟。印度尼西亚是最明显的例子，因为许多棕榈油都生长在碳含量较高的泥炭林中。印度尼西亚确实拥有一些已经砍伐过的森林，可以用来种植棕榈油，但该油应满足迅速增长的粮食需求，而不是生物燃料。

IPCC对生物能源在缓解气候变化中的作用有何看法？

在IPCC的上一份报告中，有一个生物能源小组被要求为缓解措施做出贡献。它包括对生物能源既有批​​评又有支持的人，这两个小组基本上是为了吸引自己而奋斗的。但是，这种折衷仍然给人留下了可以拥有很多生物能源的印象。例如，如果倡导者声称您每年可以拥有500埃焦耳（EJ）的生物能源，而批评者则说您应该拥有0埃焦耳（EJ），那么他们所依靠的中间数字是250 EJ。那几乎不是一个中间数字。它大约等于全世界每年收获的所有农作物以及所有木材，所有农作物残留物和所有牲畜吃掉的草中所有能源的100％。相关：美国页岩清算日将不得不等待

IPCC对生物能源的立场是否随着时间而改变？

IPCC在2001年的报告中估计，我们可以利用生物能源生产所有人类能源，这是基于我之前提到的有关“潜在耕地”定义的错误。他们假设的区域实际上将包括整个亚马逊河和刚果盆地-它实际上是世界上所有尚未种植的好土地。如果您假设土地会自动释放，那么您将得出错误的结论。

用藻类生产的“第三代”生物燃料怎么样？他们能解决土地问题吗？

如果世界能够有效地生产藻类，那将是很好，但它不会成为重要的能源。当您实际查看藻类所需的水，氮，甚至陆地的数量时，即使乐观地估计，也仍然很多。即使假设我们可以足够便宜地生产藻类，我们也不想燃烧它。藻类生产高蛋白饲料，可用作动物饲料或用作水产养殖饲料的油。使用藻类作为生物燃料就像烧肉！

您为什么认为一些科学家仍然主张生物能源？

原因之一是如果周围有大量等待使用的自由土地或无碳生物量，解决气候变化将容易得多。另一个是科学陷入了这种双重计数错误，要消除它需要一段时间。即使没有人再否认重复计算问题了，也出现了新的争论。例如，一些科学的生物燃料发烧友声称，我们可以在更少的土地上生产更多的食物，然后将其余的用于生物能源。不幸的是，这种情况极不可能发生，但是即使发生，我们也应该等着看到这块自由土地，然后再将其用于生物能源。即使在这种情况下，我们仍然可以让那片土地重新造林，并在干燥的土地上使用太阳能来生产我们的能源。

Tim Searchinger是普林斯顿大学Woodrow Wilson学校的研究学者。他还是世界资源研究所的高级研究员。您可以在此处阅读有关他的作品的更多信息并查看他的出版物。

玛丽安·斯温（Marian Swain）