可持續生物燃料 希望與挑戰

2022-10-18 08:03:06 字數 4392 閱讀 7333

1、「生物燃料」這個詞包括廣泛的具有不同特點的產品,以及廣泛的挽救溫室氣體擴散的能力:每種生物燃料必須在自身的價值上得到評估。

2、每項評估必須討論完整週期(作物種植、運往生物精煉廠、精製過程本身(包括可能的副產品,比如專門的化學製品)、產生的廢物、將產出燃料分配給消費者、終端使用和可能的汙染)的環境和經濟影響。這將有助於確定在何種程度上不同的生物燃料是碳平衡的。

3、廣泛使用生物燃料將提示土地使用相關的環境、社會和經濟影響必須依次被評估。特別是意料之外的結果可能降低或是推翻期望的利益。

4、評估必須考慮全球的和地區性的影響,而不僅僅是當地的。

如果生物燃料想對減緩氣候變化和改善能源安全作出持續貢獻的話,必須有一套一致性的生物燃料政策來討論並平衡這些因素。

我們的研究提出了對上述警告的注意,但沒有進行深入的分析。然而重要的是,其它的研究必須全面評估這些問題,因為這些資訊將對在何種程度生物燃料是可持續的給出更完整的描述。本報告主要關注為改善生物燃料效率所必須進行的研究和開發。

報告的分析顯示,改善生物燃料的效能是非常有潛力的。這就要求對低碳生物燃料實施激勵政策,而且這將加速生物燃料**鏈中一系列技術的開發,以保證更有效的技術被引入到市場中去。

當前的生物燃料都是從傳統的糧食作物中生產出來的,比如來自包括小麥、玉公尺、甘蔗、棕櫚油和油菜等作物的澱粉、糖和油料等原料。對於來自這些作物的生物燃料的任何主要改變將與它們作為食品和動物飼料進行直接的競爭,而且在世界的一些地方,我們已經看到了這種競爭的經濟後果。

未來的生物燃料有可能來自更廣範圍的原料,包括比如牧草和來自森林的專有能源作物的木質纖維素,食品生產的副產品和國內蔬菜廢棄物。轉化過程的改進無疑可以改善以現有的糧食作物或以木質纖維素生產生物燃料的生產效率,並能降低環境方面的影響。開發和使用專用作物用於生物燃料生產的乙個顯著優點就是可以根據目的進行種植。

這包括開發更高的碳氮比和生物質或高產油料,以及開發細胞壁木質纖維素特性,使得原料更易於加工和減少環境影響,開發植物種類的特點,使得它們在低農業價值和低生物多樣性值的邊緣土地上或在不再適合優質糧食生產的廢棄土地上種植。有幾種技術可被用於改良這些特徵,包括傳統的植物育種、篩選自然突變株的基因組學方法和利用基因改造來生產轉基因植物。研究可能開發出新的原料資源,比如從新的非糧食油料作物,或使用水環境中的生物,或直接從植物或微生物系統中提取碳氫化合物。

未來生物燃料的關鍵目標應該是在溫室氣體淨排放上產生持續的更好的結果。其它的可持續性衡量必須與引導開發**鏈保持一致,包括能源效率、礦物能源的使用量、單位能源成本和諸如當地空氣和水汙染等的環境影響。

選擇在什麼樣的土地上種植原料將是生物燃料能否解決可持續性問題的關鍵。幾個競爭性因素必須被平衡。例如,包括為種植作物而砍伐熱帶森林或使用泥炭地之類土地利用的改變;由於釋放大量的溫室氣體而抵消了原本期望的未來氣候利益的風險,以及對生物多樣性棲息地保護的主要影響;改變已經用於種植的土地來生產生物燃料原料可能使先前種植的作物出現短缺,在沒有開墾的土地上種植又有可能對保護生物多樣性等目標帶來壓力;糧食和非糧食農業部門的發展將對水的使用和資源產生重要影響;用於增加產量的農業肥料的使用必須被嚴格控制或降低,以避免重要溫室氣體n2o的釋放,該氣體可直接從施肥區域或從下游的排汙系統中釋放出來。

這些機會成本和***必須在生物燃料原料種植的土地分配上的任何決定中予以充分地考慮。

英國有24.25 mha(百萬公頃)土地,其中6 mha是可用的,2.4 mha是森林。

為生產自足的生物燃料所需要的土地的量取決於其它幾種考慮,如生物燃料的混合、精煉過程、用於生產專門化學製品而不是運輸燃料的原料的比例,當然還要考慮預計的生物燃料在整個運輸燃料中的比例(歐盟設定的目標是2023年達到10%)。然而,依靠自己的土地生產生物燃料,英國將不可能實現較高水平的燃料安全,因此需要從別國進口作物產品和殘餘物。因此對同樣適用於進口的原料的機會成本和***的評估是非常重要的。

報告中強調了生物燃料問題的複雜性和可用選擇的多樣性。無論制定了哪些政策目標,如果在經濟、社會和環境上是可持續的,一種特定的生物燃料的選擇將只能提供一種有用的解決方法。因此需要優先建立框架和方法學來建立乙個用於支撐可持續性分析和政策發展的強有力的證據基礎。

因此需要在對完整的燃料**鏈的生物和非生物兩方面進行全面的生命週期分析,為獲取這些資料作出努力。

可持續性要求必須達到國際化水平,部分原因是這最終將是全球性問題,還有部分原因是在未來幾年內這些商品的國際**有可能擴大。有必要建立一套通用的可接受的可持續性標準,並依據此標準不僅對不同生物燃料,還對包括糧食和非糧食的不同原料及其生產體系進行評估。該過程可能涉及廣泛的國際合作,以保證可比較的結果和較高的透明度,並保證利益相關者的參與,以使公眾在最大程度上能夠接受。

為了使生物燃料可以現實地代替傳統燃料並達到可持續性標準,必須對連線原料和最終使用的整個**鏈的效率進行實質性改進。這需要公共和私營部門主動付出主要的研發努力。主要的目標包括:

(1)增加每公頃原料的產出,同時降低負面的環境影響;

(2)開發新的原料,它們可以在惡劣的環境中生長,更容易被加工,並能產出多種產品;

(3)改良加工方法,特別是木質纖維素的加工方法;

(4)為生物燃料合成的新的物理化學系統;

(5)開發並論證整合的生物精煉;

(6)整合**鏈以獲取最大的效率;

(7)整合生物燃料開發和發動機開發;

(8)國際認可的可持續性評估方法。

這一系列有聯絡的目標的實現需要大量的努力和投資,以實現全球性的政策目標。研究和開發必須是跨學科的,由廣泛的專業知識推動。例如,從生命週期分析到快速植物育種,從社會經濟學到化學工程學,從生物技術到發動機設計和傳統化學。

儘管英國無法投資於每乙個有潛力的機會,但可以在其中幾個領域作出突出的貢獻,包括對生物燃料作物、原料、加工過程和終端產品,特別是與英國、歐盟和發展中國家相關的產品進行研究、開發和論證;了解並確定生物燃料生產中的土壤n2o的釋放量;計算更精確的土地使用資料和生物燃料**潛力。這些領域將受到鼓勵,以獲得對可持續生物燃料更有效的論證。對將研發成果應用於論證和部署的獎勵政策是非常必要的。

然而很多研發工作是非常分散的,缺乏合作。另外,有幾個**鏈的研究組正在相關領域內進行工作,但仍沒有集中在生物燃料上。所以急需將公共和私營部門的資助者和研究團體更緊密地聯絡在一起。

生物燃料有潛力作為解決氣候變化和能源**問題整體方案的有用要素。然而,目前的政策框架,比如歐盟生物燃料指令(2023年生物燃料佔到運輸燃料的5%,2023年達到10%)和生物燃料補貼僅僅集中在**目標上。結果,可降低溫室氣體排放的重要機會正在被錯過,因為對那些可以降低溫室氣體排放量和增加環境、社會和經濟利益體系方面的投資沒有直接的獎勵機制。

儘管可以在現有的生物燃料**上進行環境效能方面的改進,但許多技術和生產體系只是處於概念和開發的早期階段。這些技術建立在對生物學、熱力學和化學體系基礎性了解不斷發展的基礎之上。這些新知識可以支援廣泛的機會和途徑,以有效且環境友好的方式開發用於生物燃料的植物產品。

選擇的多樣性應避免單純集中在狹窄範圍的生產和轉化途徑上,所以對每個選擇提供的相關利益必須進行單獨的評估。作為英國《可再生交通燃料義務法》(renewable fuels transport obligation)的一部分,碳報告和可持續性認證制度可能在一定程度上提供全面的過程控制和方法衡量,以便比較這些選擇的優劣。

然而,生物燃料取代礦物燃料的能力有限,而且不應被認為是可以處理交通運輸排放的「銀彈」。交通運輸的可持續性解決方法的進展和機動性的需求要求有乙個整合的解決方案,結合生物燃料和其它方向的進展,包括汽車和引擎設計、開發混合動力和燃料電池汽車和基礎設施、公共運輸、更好地解決城鎮和農村不斷增加的交通要求的計畫,以及可以減少需求和鼓勵改變行為方式的特殊政策。

如果英國想成功地發展起強大而穩定的生物燃料工業,亟需進一步形成並實施一些**政策,以推動生物燃料的商業化和激勵開發高效和環境友好的新技術。特別是這個行業需要一致的、可以提供長期有利的開發框架的清晰訊號。乙個明顯的步驟是將可再生交通燃料義務法和燃油稅免稅實施期限延長至2023年,將碳定價延伸至運輸燃料,並先期發展一套公認和一致的衡量方法,這些方法可顯示「有效」的生物燃料**鏈的特徵。

在英國,目前各個與生物燃料直接或間接相關的**部門之間還缺乏政策的一致性。如果沒有這種一致性,很可能會出現衝突的政策,導致混亂和商業決策上的不確定性,這將嚴重影響商業開發。為此**內部需要進行更加綜合的分析,以**多種政策規劃實施可能性的後果。

公眾的態度和利益相關者的行為在將技術進步的潛力轉化為現實的過程中起著關鍵性作用。生物燃料的發展提出了一系列問題和機遇,但需要基於科學事實並結合公眾和利益相關者的觀點,開展合理性討論。因此建立與公眾和社會利益團體間的反覆討論的機制是很重要的,這有助於在這些問題上的規劃、認識和思考。

乙個一致性的政策途徑將:

(1)避免在解決乙個問題時加劇另乙個意想不到的後果;

(2)認識到生物燃料只是組合方法的一部分,後者還包括,諸如更高的能源效率、電動汽車、氫燃料電池、**和稅收激勵政策,如基於避免溫室氣體排放的碳定價;

(3)平衡原料**的種植和其已有的和可能的土地利用;

(4)部署對涵蓋從原料種植到終端使用的各個階段的全週期可持續性評估機制;

(5)承諾在必要的研發上有充足的公共和私營部門投資;

(6)提供恰當的有針對性的監管和財政激勵;

(7)建立公眾有效參與生物燃料問題的機制。

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