生物燃料是一种“可再生”资源，但气候变化可能很快会限制其潜力

利用水电、风能和太阳能等绿色能源现在比以往任何时候都更加重要。但是，这三个发电站并不是唯一的“可再生”能源。与水电、风能和太阳能相比，生物质能占 2021 年美国能源总消耗的百分比最大。

生物质是指来自植物和动物的可再生有机材料，包括木材和木材加工废料、农作物和动物粪便等。天然生物质资源可以帮助满足能源需求，而且与其他可再生能源不同，它们还可以直接转化为生物燃料用于运输。

2021 年，美国生产了约 175 亿加仑的生物燃料。虽然这种燃料来源并非没有争议，但到 2026 年，全球生物燃料需求预计将增长 28%。然而，生物质原料并不能免受气候变化的影响。

气候变化对生物质来源构成直接威胁

要获得生物质，最终我们需要植物生长。从某种意义上说，生物质的供应和可用性最终取决于气候。

威斯康星大学麦迪逊分校食品科学助理教授维克多·尤乔尔表示：“日益干燥和炎热的天气条件对成功种植构成威胁，并最终影响农业衍生生物质原料的产量。如果这种趋势持续下去，随着全球降雨量下降，植物生长和产量将急剧下降。”

除了用作生物质的农业残留物减少之外，农作物产量下降还会导致越来越多的非农业用地被转为种植粮食作物。英国约克大学化学教授詹姆斯·克拉克表示，这可能导致非农业生物质减少和化肥使用增加。

由于气候变化，野火也越来越频繁，规模越来越大，火势越来越猛烈，蔓延范围也越来越广。乌乔尔说，这些猛烈的大火会烧毁森林植物的生物质，而这些生物质大部分需要更长的时间才能生长。

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总体而言，气候变化加剧威胁着生物质的供应，不仅影响生物燃料的供应，还影响一种名为生物能源碳捕获与储存 (BECCS) 的负排放技术的能力。负排放技术是指那些从空气中去除和封存二氧化碳的技术。

BECCS 通过燃烧或加工从生物质中提取生物能源，这可能会释放排放物，因为植物在生长过程中会从大气中吸收碳。然而，这些排放物可以通过地质封存来捕获和储存，地质封存是将二氧化碳固定在地下地质构造中以防止其释放到大气中的方法。截至 2019 年，全球有五家工厂正在使用 BECCS 技术，每年捕获约 165,000 吨二氧化碳。

根据《自然》杂志的一项新研究，由于气候变化对农作物产量和生物质原料的影响，BECCS 的产能未来可能会下降。因此，作者认为，必须尽早利用它。

参与这项研究的克拉克表示，如果 2040 年采用全球缓解战略以及大规模 BECCS，全球变暖可能会在 2050 年达到 2.5 摄氏度，在 2100 年达到 2.7 摄氏度。

他补充说，只有到 2030 年才开始更大规模地使用这一战略，我们才能实现巴黎目标，即到 2100 年将全球变暖限制在不超过 2 摄氏度。该研究强调，除非有其他负排放技术可用来弥补其产能下降，否则迫切需要尽快使用 BECCS 来缓解气候变化并避免严重的粮食危机。

即使与碳捕获相结合，生物能源的使用仍然会带来环境风险 

如果 BECCS 能够帮助减少二氧化碳向大气中的排放，那么目前是什么阻碍了其大规模部署呢？

尤乔尔表示，成本可能是最重要的因素，我们仍需要大量投资研究，以制定具有成本效益的 BECCS 战略。据估计，每封存一吨二氧化碳的成本可能高达 200 美元。与另一种负排放技术——直接空气捕获碳储存 (DACCS) 相比，这一成本高昂，后者的成本低至每封存一吨大气中的二氧化碳约 94 至 232 美元。

“捕获、储存和压缩二氧化碳的成本非常高，”乌乔尔说。“目前，经济效益还不足以保证我们急需这项技术能够发挥作用。”

此外，BECCS 运营的能源来源大部分是化石燃料，因此为了捕获和储存二氧化碳而向空气中排放更多二氧化碳可能会适得其反，他补充道。首先可能需要将能源从化石燃料转移出去。

技术障碍也存在，特别是二氧化碳的安全储存。储存地点的安全性至关重要，因为高浓度二氧化碳的泄漏会对公共安全、储存地点的生态系统和地球气候造成危险。乌乔尔说，需要进行广泛的研究，以确定二氧化碳在不损害环境的情况下如何良好、安全地储存。

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然而，由于人们对该技术的可持续可扩展性存在担忧，BECCS 仍存在争议。自然资源保护委员会的 Nathanael Greene 表示，生产足够生物质所需的土地、水和养分数量可能会威胁生物多样性、水供应和养分平衡。

根据综合评估模型，大规模部署 BECCS 以将气温升幅限制在 1.5 摄氏度以内可能需要全球目前约 25% 至 80% 的耕地。同时，为 BECCS 种植生物质作物以实现巴黎 2 摄氏度的目标可能需要全球目前用于灌溉粮食生产的水量的两倍以上。

鉴于 BECCS 对资源和生物多样性的潜在影响，其部署规模必须保持在有利的范围内。例如，如果土地利用发生重大变化，以实现 1.5 摄氏度的气候变化目标，则通过 BECCS 从大气中去除的碳量可能会被抵消。

谈到生物能源作物，还存在夺取耕地以种植粮食的风险。“如果粮食用于驱动汽车、发电或供暖，那么随着可耕地面积扩大以满足额外的需求，要么必须从人类口中夺取粮食，要么必须从地球表面夺取生态系统，” 《卫报》专栏作家乔治·蒙比奥特说。

乌乔尔表示，可以通过将露天采矿地作为种植生物能源作物的土地，以及继续开发能够事半功倍的战略和植物来缓解这一问题。“我们需要开发能够让我们事半功倍的农业技术，”他补充道。“培育和改造产量更高、用水和化肥更少的作物——无论是生物能源作物还是粮食作物——对这一目标都尤为重要。”