當前,農業和能源公司都認為生物燃料能緩解地球的氣候災難,大舉投入生物燃料的開發,但這一做法是否明智卻引起了越來越多的質疑。
現在,世界土地面積的1%,大約1200萬公頃用于種植生物燃料作物,如用于生物乙醇的甘蔗、玉米,用于生物柴油的油菜、棕櫚樹等。隨著石油的漲價,這類作物的種植面積還要增加。
然而,生物燃料到底可減少多少溫室氣體排放?這方面的新型定量研究對生物燃料發展的基本思路提出了質疑。
灌溉用水之困
在世界的某些地方,缺水已經妨礙了農業生產。
根據瑞典斯德哥爾摩環境研究所常務主任洛克斯特朗的研究,如果以2050年的目標,用生物燃料替代50%的礦物燃料用于發電和交通,每年就要多用水4萬?12萬億立方米,接近全球每年河流總流量14萬億立方米。
據斯里蘭卡科倫坡附近水管理研究所的德弗雷切計算,以2030年要達到的較低目標看,生物燃料將翻兩番達到1400億升,替代目前7.5%的汽油,需要從河流和地下水中多抽取1800億立方米的水量。這一目標在世界大多數地區尚可實現,但在中國和印度這兩個嚴重缺水、大多數作物需要人工灌溉的國家,眼前就沒有足夠的水來滿足政府提出的擴大生物燃料生產的需要。
受限的用地
國際應用系統分析研究所副主任尼爾森根據最新的全球繪圖研究,利用“地圖學的帶狀梳理”分析,結論是可用于生物燃料的土地不多。從一張未標示任何建筑及耕種的全球土地空白圖上,尼爾森逐一劃出了森林帶、沙漠帶和其他無植被地帶、山地、保護區、不適于種植的氣候區、可放牧的草原等。結果只留下2.5?3億公頃土地可用于種植生物燃料作物,相當于阿根廷的面積。
即使利用下一代的農作物或野生纖維素植物作生物燃料的原料,據尼爾森計算,也要2.9億公頃土地來滿足2030年世界預期能源需求的1/10。另外還要2億公頃土地來供應新增的20?30億人口的糧食。與此同時,將有2500萬公頃的土地因擴大原木和紙漿生產而用掉。
因此,如果生物燃料的增長如尼爾森的估算,就不可避免地要侵占糧食生產的土地,否則就要毀壞森林和沼澤等其他原生態土地。結果又要釋放森林和沼澤中積存的碳,使生物燃料成為增加全球變暖的因素。
德弗雷切較為樂觀。她對生物燃料產量翻兩番的設想是,讓玉米產量增加20%,甘蔗產量增加25%,油料作物增加80%。考慮到未來單產增加的趨勢,德弗雷切估計這將需要3000萬公頃土地,是現有種植面積的2.5倍。
減排的煩擾
今天生產生物燃料要用氮肥,增加的氮有轉變成二氧化氮的潛在可能,也就可能有溫室效應。按分子對分子的比較,近100年來,來自二氧化氮的溫室效應比二氧化碳高約300倍。馬克思-普朗克化學研究所的諾貝爾獎獲得者克魯森指出,我們過去低估了這一效應。經他修改,通過這一途徑替代礦物燃料減排二氧化碳最終可能完全被抵消。
氣候變化的政府間研究專題組根據對施肥土壤釋放氣體的直接測量,測出土地中氮的1%?2%將轉化為二氧化氮。同時,土地肥料中的氮還會進入水中,流向周圍地區,在途中釋放出來。克魯森等人計算自工業化以來向大氣中排放氮的量,然后估計其中有多少是來自氮肥,最后得出:在施入土壤的肥料中,約有3%?5%的氮以二氧化氮形式排放到大氣中。關鍵的是,這些就足以抵消因替代礦物燃料而減排的二氧化碳。
利用油菜籽生產生物柴油的情況更差:生產中所用肥料釋放的二氧化氮的加熱效應是替代礦物燃料形成的冷卻效應的1?1.7倍。玉米乙醇的排放量是減排量的0.9?1.5倍,只有甘蔗乙醇生產中二氧化氮排放量對其替代礦物燃料而減排溫室氣體量之比是0.5?0.9倍。
上述簡單的計算還不包括在生物燃料生產、加工、運輸過程中所產生的溫室氣體排放。現在,美國阿貢實驗室的王先生將克魯森估算的二氧化氮排放量高端數字納入精密的計算機模型中,得出了玉米生物燃料的溫室氣體排放量比汽油減少20%或毫無差別。
不過,王懷疑克魯森的方法高估了二氧化氮排放量。他說:“這一方法有意思,但可能有系統偏差”。克魯森說:“也許在某些地方有偏差,但原理是不變的。這說明我們對氮循環的認識不足”。
政策的改變
歐洲各國政府一直在尋求對種植生物燃料作物、建設精煉廠、銷售燃料及用其發電等的一攬子激勵政策。但這類政策往往讓制造商追求廉價燃料,而不是環境最佳燃料。結果不僅沒有環境效益,還影響了糧食生產。
由于認識到對生物燃料環境效應的高估,西方一些國家正在從全面補助生物燃料的生產上退回。
澳大利亞、英國、法國、德國、瑞士和加拿大部分地區都取消或重新修改激勵生物燃料種植、精煉和分銷的政策。生物燃料生產和分銷商必須首先給出有關燃料的環境效益數據,才能獲得資助,有的甚至還要申請國家的生物燃料配額。
德國最近取消了對加油站的生物柴油的稅收優惠,要通過一項指令,只有能滿足可持續標準的生物燃料才可能取得國家生產配額。
歐盟將采取的一項能源政策中,要限制進口不能滿足環境效益的生物燃料。荷蘭已在2007年底宣布,不再對進