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科学家们呼吁终止使用生物质能源!

国际新能源网  来源:前瞻网  日期:2019-03-07
     在美国东南部的低地森林中,火炬松和柏树正在从空中捕获二氧化碳。利用来自太阳的能量,它们释放氧气并吸收碳,长出树干、树皮和树叶。

但大部分碳不会留在那里。事实证明,以减缓气候变化的名义,每年有数百万吨来自这些森林的木材被运往大西洋彼岸,在英国和荷兰等国的发电厂燃烧。

随着逐渐摆脱对煤炭的依赖,欧盟国家正寄望于木材能源,或称“生物质能源”,以履行《巴黎气候协定》规定的义务。

这是因为在2009年,欧盟承诺到2020年将20%的可再生能源投入使用,并将生物质列入可再生能源清单。有几个国家,如英国,对生物质工业进行了补贴,从而突然形成了一个木材市场,而木材工业却没有得到足够的发展。在美国、加拿大和东欧,弯曲的树木,树皮,树梢和锯末已被制成纸浆,压成颗粒,并在窑中加热干燥。到2014年,生物质占欧盟可再生能源的40%,是迄今为止最大的可再生能源。到2020年,它预计将占60%,而美国也计划效仿。

推动这一繁荣是一个简单而直观的想法:生物质既可再生又“碳中性”,是一种让建立在燃烧化石燃料基础上的经济保持运转的方式。

但是,一群科学家和政策活动家现在正发起反击,他们认为生物质能源是建立在欺骗性的会计基础上的。在已经失控的气候危机中,生物质不是碳中和,而是在清算数百万吨不可替代的碳储量。

燃烧碳来储存碳?

在生物质行业,几乎没有比Drax Group规模更大的企业了。Drax Group在英格兰北部的发电厂消耗了全球近四分之一的木屑颗粒产量,其中约三分之二来自美国。英国在生物质能领域投入巨资,Drax为英国10%的电网供电,这在很大程度上要归功于政府的巨额补贴:每年约12亿美元。

Drax首席执行官安迪·科斯(Andy Koss)表示,与煤炭相比,在以前的燃煤电厂燃烧木材可以减少80%的二氧化碳排放。“在25到30年的时间里,我们正在实现减少碳排放。”

Drax和木材颗粒行业中其他人关于碳中和的论点基于以下几个想法:首先,颗粒中燃烧的碳可以以新树的形式带回地球;其次,燃烧的木材是工业废料,无论如何都会被排放到空气中。

美国工业颗粒协会(一个专注于国际贸易的行业组织)的Seth Ginther表示,美国木材行业仍然进行着大量的砍伐,而且木材颗粒市场提供了一个无论如何都要削减的木材市场,否则只是留在田地里慢慢蒸发,或被烧成废物。

“没有宇宙,”他说,任何明智的土地所有者只会留下像森林一样的宝贵资源,而不是赚钱。但是Ginther说,土地所有者允许像Drax这样的发电厂用燃料来代替煤炭,一旦使用,还可以重新生长。

Koss认为,生物质工业与其说是在推动砍伐树木,不如说是在利用其废弃物。“砍伐树木是采伐森林的传统方法。所以并不是生物量决定了森林是否被砍伐;大多数护林员会告诉你,这是恢复生长的最好方法,而且对一个管理良好的地区的生物多样性有好处。”木材颗粒行业通过清除会减缓森林生长的枯木,生物质存储下了更多的碳”。英国贸易集团Biomass UK的发言人本尼迪克特·麦卡伦南(Benedict McAleenan)表示。

据业内人士称,生物质的一个更大的争论点是林业的格言,即“森林付出了什么,就得到什么”。通过向那些曾经依赖垂死的制浆造纸行业的农村林业从业者提供一个新的市场,他们创造了“种植更多的树木和把土地变成其他东西之间的差别”。

Koss说,与之交谈过的森林所有者 “经常告诉我,如果不是Drax或它的供应商Enviva,我会把这片土地变成沃尔玛。”

正确问题的错误解决方案

然而,科学家比尔·莫霍夫(Bill Moomaw)认为,所有这一切都归结为对碳核算和当前气候困境的悲观短视。

Moomaw现在是塔夫茨大学名誉教授,曾获得过诺贝尔和平奖,是政府间气候变化专门委员会报告的合著者,另外四份IPCC报告的合著者,也是碳汇方面的专家。

2009年,随着马萨诸塞州开始讨论是否将生物质视为碳中性,他投身于科学研究。通过评估生物能源的碳排放和替代森林的缓慢再生率,他得出结论,认为生物质是“一个严重的问题。”对于Moomaw来说,生物质最终是否碳中性的问题没有平衡生物质的问题重要。

与引起他注意的同事玛丽·布斯(Mary Booth)一起,Moomaw和保护法律基金会(Conservation Law Foundation)说服州政府官员,在州可再生能源投资组合标准下,限制对生物质的补贴。不幸的是,该州后来允许为建筑供暖提供大量的木材燃烧补贴。

后来,麻省理工学院的John Sterman后来证实了这一分析,他确认今天燃烧的木材会加剧气候变化,“至少到2100年 - 即使木材取代煤炭这种碳密集度最高的燃料”。

Moomaw很担心。与二氧化碳对变暖的影响不同,关于生物质的科学研究尚未完成。碳动态和森林科学都是复杂而有争议的领域,在评估生物质是否优于替代品时,模型必须考虑 - 或故意忽略 - 复杂因素。这些模型围绕着诸如木材在各种生态系统中腐烂的速度,以及有多少碳被重新吸收到土壤中这样的变量所做的假设,决定了它们对生物质的影响。

但是从环境政策的角度来看,Moomaw说,没有一点是重点,因为有一件事没有争议:燃烧生物质意味着在我们需要开始快速降低碳排放的同时,迅速将更多的碳排放到大气中。 “除非你发现林业产品行业完全被政府控制,否则我无法理解这个[政策]如何向前发展。”

他认为,第一个问题来自行业推动的观点,即生物质只是利用可能会腐烂的木材,这是欧洲可再生能源标准的假设。根据《京都议定书》的条款,森林所有者,而不是木材产品的最终用户,应该考虑到森林被砍伐时的碳损失。因为假设砍伐的树木无论如何都会分解,像Drax这样的公司只需要计算从废木转变为燃料所需的碳 -电锯用的汽油,运输用的柴油 - 而没有计算烟囱排出的实际碳。

这意味着,从美国进口的木材如果不会消失在大气中,也会从碳市场上消失。由于乔治·W·布什和化石燃料行业的后期游说努力,美国没有加入《京都议定书》,这意味着美国没有义务追踪森林砍伐造成的碳排放损失。

此外,由于市场对碳的估价不合理,用于生物质制浆的“废木”只是一种浪费。可以设想这样一个世界:森林所有者为他们种植的树木提供的减少碳排放的服务获得报酬。 “如果我们让一些森林生长,我们可以每年消除10%到20%的排放量。”Moomaw说,“相反,我们正在支付补贴,让人们将其砍伐,燃烧它们代替煤炭,并将其视为零碳排放。”

第二个问题切入了碳中和概念的核心,因此也触及了我们碳核算系统本身的一个核心错误校准:时间。记住,碳排放标准的制定,是因为世界处于气候危机的早期阶段,很可能会变得更加糟糕。

经合组织的大多数政府和国际机构都认为,未来几年采取的行动将对未来产生巨大影响,即使他们无法采取这些行动:即使是著名的谨慎的IPCC,在2018年的报告中,也只给了世界十多年时间,将碳排放量降至2010年以下的水平,以避免对环境造成明显灾难性后果。

因此,当我们讨论旨在向低碳经济转型的技术时,像Moomaw这样的科学家认为,时间是一个重要因素。我们可以称之为碳中性的能源的问题不在于某些模型是否表明,以后植树最终会弥补现在的燃烧。重要的唯一问题是需要多长时间,如果允许树木继续生长而不是砍伐和燃烧,可以吸收多少碳。

研究人员如Moomaw,以及欧洲科学院的Michael Norton; 智库查塔姆研究所的研究员Duncan Brack;麻省理工学院的约翰·斯特曼给出的答案是:时间太长了。

陷入碳债务困境

原因可以归结为一个词:“碳债务。”无论是为生物质燃烧树木还是为风车锻造钢材,每一项可再生能源政策都会在前端释放碳,希望在背后节省成本。生物质的碳中和性假设认为,当一棵新树生长回来时,它会将几十年前吸收的碳重新结合起来以获取能量。在那之后(称为“对等”),假设当生物质工业通常把木材被当作废物燃烧,而不是发电厂烧煤时,而木材已被烧成废物,大气状况会更好。

Moomaw认为,这种推理基于一系列可疑的假设,这些假设实际上是伪造的。想象一下碳以家庭预算的形式出现。 “如果我们在日常生活中以这种方式做财务会计。”他说,“我们都得蹲大牢。”

当一家发电厂燃烧曾经是活的树木的木屑时,他们就承担了大量的碳债务 - 或者正如斯特曼指出的那样,清算现有的碳信用额。把这看作是本金,与金融机构一样,世界碳和气候系统也会收取利息:如果这棵树一直生长下去,从空气中吸收更多的碳,那么将会发生什么呢?

根据Moomaw和斯特曼的说法,该系统只有在达到平衡之后才达到对等,并且需要多长时间取决于树木如何被砍伐 —— “稀疏地砍掉”单棵树木或砍伐整个森林 —— 它们被替换的树木以及取代的哪些化石燃料。

针对煤炭,怀特曼在麻省理工学院的实验室估计,这种对等需要60至90年;欧洲科学院甚至更不观,估计在几代人和几个世纪之间。如果生物质取代天然气,EAS发现,至少需要几个世纪来达到对等。 (这当然假设天然气燃烧比煤更清洁,这也是有争议的。)如果你想知道,风力涡轮机的碳债务在大约一年内还清。

生物质行业对这些数字提出异议,认为森林“变稀薄”导致残留的树木生长更快,从而更快地吸收碳。 “这就像你头上的毛发。”Biomass UK的McAleenan说。 “如果你拔掉一根头发,周围的毛发就会重新长出来,所以不会有净损失。如果你剃光头,需要很长时间才能恢复。但我们不是这样做的 - 我们并没有砍伐整个森林。”Drax的Koss认为,他们购买的森林最多需要30年来偿还碳债务。

但是,如果这里的数学是有争议的,像Moomaw这样的批评者认为,这在某种程度上也是无关紧要的,因为没有争议的事实是,更多的这些比喻意义上的拔毛,就等于大气中更多的碳,因此气候变暖加剧,今天是基于未来更多储蓄的承诺。在最近的麻省理工学院的一篇论文中,斯特曼将碳中和逻辑与将1000美元投入一家有望在80年内归还的银行进行比较,假设他们不会破产或决定将其用于其他事情。 “如果你保留你的钱,你的生活会更好。”他写道,并且“最好将树木保留在陆地上,将所有碳排出大气层。”

由于大气中任何额外的碳含量都是坏消息,因此关键不在于具体的对等年份。在最终偿还碳债务之前的所有这些年中,大气中的额外二氧化碳加剧了气候变化,其后果将持续一生。

“碳中和。”Moomaw说,“与气候中性不同。即使你达到对等,碳已经漂浮了一个世纪,吸收辐射热。这意味着永久冻土层释放出更多甲烷,更多冰川融化。即使替代树木成功生长,它们也不会在一百年内消失。即使我们明天停止释放碳,几个世纪后海平面仍会上升。气候影响是不可逆转的。”

科学家们呼吁终止使用生物质能源

正是出于这个原因,去年1月,Moomaw加入了来自世界各地的近800名科学家,请求欧盟议会终止对生物质的支持。

“欧洲一直在鼓励印度尼西亚和巴西等国家保护他们的森林。”科学家们写道,“但这条指令的信息是‘砍掉森林,焚烧它们,就能获得能源。’一旦各国投资于此类努力,纠正错误可能就不可能了。”

科学家们写道,为了满足全球木材能源仅增长3%的需求,世界将不得不将其商业采伐量增加一倍。 “在一个关键时刻,各国需要'争取时间'应对气候变化,这种做法相当于'卖出'世界上有限的时间来对抗它。”

那么,研究人员认为生物量扮演什么角色呢?回到它开始时,最初对生物质能的可再生能源的定义是基于这样的想法,例如,芬兰造纸厂或瑞典锯木厂应该因为使用自己的废料而不是柴油而获得赞誉。因此,如果造纸厂和锯木厂燃烧残留物和废物,这些废弃物会很快分解,他们写道,这将是碳中性的。但是,从气候变化的角度来看,增加采伐是不合理的——即使如贸易组织所坚持的那样,它为森林所有者提供了额外的收入来源。

公平地说,Andy Koss同意这一点,至少在原则上:他认为,Drax确实是在一个更大的伐木业的废弃物上运行。 “就连我们的批评者也同意,残留物具有真正的碳中性。”

生物质产业仅靠砍伐森林产生的废弃物来维持运转的观点,受到了Dogwood Alliance等组织的土地活动家的质疑,但更大的问题是,“废弃物”暗示的财务会计与碳核算不匹配会计。每增加一棵“废物”树,仍然意味着气候变暖的程度会逐渐减少,未来的子孙后代将拥有一个更加稳定的世界,这是一种价值无法估量的利益,因此,这一利益并未计入其价格。

科学家们认为,生物质产业已经找到了获得能源一种方法,建立在砍伐和燃烧树木上,这一事实并不合理,即从碳排放的角度看,根本没必要再砍伐一棵树木或者烧掉它。

因此,对政策制定者来说,一个挑战是找出一套激励和执法体系,以扩大森林面积。研究人员和请愿签名者玛丽·布斯称之为“唯一经过验证的碳封存技术。”在19世纪,科学家得出结论,“利用木材作为生物能源有助于推动西欧的森林砍伐,尽管当时欧洲人消耗的能源比今天少得多”。他们还写道,化石燃料能源拯救了森林,但现在的解决方案是“不要再回到燃烧的森林,而是相反,用低碳源替代化石燃料,如太阳能和风能”。

但在2018年6月,欧盟委员会在木屑行业和斯堪的纳维亚木材行业的游说压力下,投票决定将生物质列为可再生能源,这一决定将使欧盟国家保持其实现“可再生能源”目标的轨道上。现在,美国也加入了他们的行列。像英国一样,美国拥有我们希望继续使用的大型、昂贵的煤电厂,而生物质能似乎提供了一种方法。

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