生物燃料時代來臨!用柳枝稷等植物材料替代化石燃料 氣候效益大大...

2020-12-27 前瞻網

生物燃料和生物能源系統是替代化石燃料使用和通過碳捕獲和儲存產生負排放方案的組成部分。但是，這些系統的溫室氣體淨減排效益一直存在爭議，因為人們擔心土地使用變化造成的碳損失，以及替代土地使用帶來的封存效益。

科羅拉多州立大學(Colorado State University)牽頭的一項新研究預測，使用先進的生物燃料技術將帶來顯著的氣候效益。該研究包括一個由植物科學家、生態學家和工程師組成的跨學科團隊。考慮到生物燃料系統中的所有碳流，並將其與草原和森林中的碳流進行比較，研究小組發現，有明確的策略可以讓生物燃料獲得淨碳收益。

這是第一批著眼於當前和未來碳負生物燃料的研究之一。8月24日發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的《通過先進生物燃料實現溫室氣體淨減排和負排放的穩健途徑》(Robust paths to net greenhouse gas mitigation and negative emissions via advanced biofuel)對此進行了研究。

生物燃料利用值得重新審視

CSU自然資源生態實驗室的研究科學家約翰·菲爾德（John Field）說，對生物燃料行業來說，展示利用植物不可食用部分製造的纖維素生物燃料的商業可行性一直是一個挑戰。柳枝稷（Switchgrass），一種生長在北美許多地區的本土草，是可持續生產植物材料的一種主要替代品。

該研究團隊使用模型來模擬柳枝稷的種植、纖維素生物燃料的生產以及碳捕獲和存儲、跟蹤生態系統和碳流。然後，科學家們將這種模型與陸地上儲存碳的其他方法(包括種植森林或草地)進行了比較。

伊利諾斯州至少有一家工廠正在使用碳捕獲和儲存技術，將玉米作為傳統生物燃料加工成乙醇，但這些系統還沒有普及。作為這項研究的一部分，研究人員創建了模型來模擬纖維素生物燃料精煉廠的情況。

菲爾德說:「我們發現，進入煉油廠的柳枝稷中，大約有一半的碳變成了可用於碳捕獲和存儲的副產品。」由此產生的高純度二氧化碳的副產品流在儲存地下之前不需要太多的分離或清理。

該研究小組分析了三個對比鮮明的美國案例研究，發現在農民或土地管理者不再種植作物或維持牧場供放牧的土地上，種植柳枝稷生產纖維素乙醇的每公頃緩解潛力與重新造林相當，比草地恢復的潛力大幾倍。(一公頃大約是一個普通足球場的2.5倍大。)

在柳枝稷恢復作用特別顯著的部分地區，種植更多的樹木並不是正確的選擇。菲爾德說:「在大平原上，草原是更自然的植被。」「這些系統吸收的碳不如森林系統那麼多。如果你開始將生物燃料加入其中，它們的碳效益是草原的2.5倍。如果你所在的地區草原將成為原生植被，那麼使用生物燃料有一個明顯的優勢。」

正是在生物燃料遭到幾個尖銳又觀點鮮明的批評之後，他們開展了這項研究。「我們想看看我們是否能得出與那些對生物燃料持批評態度的研究人員相同的結論。」

「我們的分析表明，事實上，如果有意圖地去調整和改變的話，生物燃料可以實現對氣候產生一系列巨大的好處。」達特茅斯學院環境工程設計傑出教授Lee Lynd表示。

使用生物燃料是實現氣候目標的當務之急

科學家說，由於目前在應對氣候變化方面的拖延，如果像美國這樣的國家想要將全球變暖的影響限制在比工業化前水平高出1.5℃的水平上，就必須對生物燃料和其他負排放技術採取更積極的態度。

如果我們想達到這個目標，我們真的必須儘快部署化石燃料的替代品。」他補充說，我們還需要清理大氣中的碳汙染，並追溯歷史上的碳排放。

自2016年《聯合國氣候變化框架公約》(United Nations Framework Convention on Climate Change)籤署《巴黎協定》(Paris Agreement)以來，消除碳汙染是一個被廣泛討論的想法。

「我們必須開始清理過去排放的一些碳汙染，因為我們在減少排放方面太慢了。」

有不同的方法來完成這項清潔工作，最簡單的方法就是種植樹木來在土地上儲存更多的碳。

該研究還概述和分析了其他替代方案，包括碳負生物燃料的使用。植物從大氣中吸收碳來生長，這些碳被用來構建植物組織。

如果這些植物物質被收集並轉化為能源，那麼產生的一些二氧化碳副產品就可以被捕獲並泵入地下，儲存在枯竭的油井或其他地質構造中，而不是被送回大氣中。

同樣，纖維素生物燃料之所以具有吸引力，是因為它們可以幫助減少航空、航運和卡車、電動車等領域的化石燃料使用，而這些領域都是向電力轉型的挑戰。

接下來，研究團隊希望擴大其模型，在全國範圍內擴大，而不是只盯著全國的幾個特定地點。

「未來先進生物燃料的許多用途只存在於小規模場景中。」「關鍵是要把所有這些因素綜合起來，確保我們繼續得到支持，以便它能夠繁榮發展，即使在像目前這樣油價相對較低的時候。」

這項研究的部分資金由國家食品和農業研究所——美國農業部、美國能源部通過生物能源創新中心和巴西的聖保羅研究基金會提供。

翻譯/前瞻經濟學人APP資訊組

原文來源：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200824165632.htm

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