刘清

张军

陈伟

National Science Library,Chinese Academy of Sciences

科 技 经 济 透 视 全球科技经济嘹望 生物燃料生产的负面 影晌评述 陈 伟 张 军 刘 清 摘 要：随着石油价格的飙升，生物燃料生产在世界各地得到蓬勃发展 但大 规模生产液体生物燃料也会弓l发许 多环境和社会 问题 ，这包括栖息地割裂和退化 、 碳汇退化和森林减少造成温室气体排放增加、水污染和富营养化以及土地冲突造成 的过度利用和食品价格上涨。本文综合分析了各方面有关生物燃料的讨论．介绍发 展生物燃料可能带来的负面影响，以期为我 国相关问题的决策提供参考 。 关键词 ：生物燃料 ；负面影响 ；农业；温室气体 ；粮食安全 普遍认为，大规模生产液 体生物燃料有助于保障能源安 全、增强农业经济和减缓气候 变暖 的影响 。最近几年 ，全世 界生物燃料生产发展 速度 已超 过石油生产 。但越来 越多的组 织和专家对大规模生产液体生 物燃料可能会 引发许 多环境和 社会 问题表示 了担忧 ，两院院 士石元春曾表示．发展生物燃 料要做到不与农业争粮争地， 中科院院士严陆光也指 出 ：发 展生物燃料面临着原料来源与 生产成本的问题 2006年6月7日由世 界观察 所等机构联合发布了 《生物燃 料用 于运 输》报告 ，在指 出 “生物燃料可大幅减少全球石油 依赖 ”的 同时 ，告诫各 国避免 大规模使用生物燃料带来的使 农业及 生态遭受重大影 响的风 险。2006年底 ，联合国粮农组 织曾对生产生物燃料可能导致 发展中国家粮食供应恶化的局 面表示 担忧 。2007年5月8日联 合国在发布的题为 《可持续能 源：决策者框架》报告中警告 说 ，如果各 国仓促 的改用生物 燃料将可能对人类生活与环境 造成重大冲击 为了客观冷静地评估生物 燃料的得失 ，下文综合各方面 有关生物燃料的讨论 ，介绍生 物燃料生产可能带来的负面影 响，以期为我国有关问题的决 策提供参考。 涟：本文受中国科学院知识创新工程重要方向项目 “高技术领域发展战略情报研究”支持。 50 2007年第 l1期 总第263期 维普资讯 http://www.cqvip.com  1．发展 生物燃 料 的 负面影 响 (1)竞争土地与农业影响 可用于能 源生物质 种植 的 土地面积是有 限的 ．能 源生物 质种植可能 同现有 的农 用土地 构成竞争．并可能造成本应被 保 护 的残存 自然景 观被 利用 。 与此同时．尽管种植能源作物 为世界贫困人群聚居的地区带 来工作机会，但由于种植规模 往往较大．意味着小规模种植 的农 民可能 因工业化农 业生产 而失去赖以生存 的土地。 美 国佛 罗里达 大学开 展的 一 项研究显示，取代整个美国 的汽油供应将需要所有可耕地 的60％。这项研究还估计 ，欲 实现欧洲能源消费生物燃料比 例 占5．75％的 目标 ，将需要征 用 多达 13％的欧盟 国家农业 用 地 。2006年7月2日美 国 《华盛 顿邮报》刊登了一篇题为 《生 物燃料的虚假希望》的文章 ， 认 为生 物燃 料不是一个满 足美 国对交通燃料需求的长期而实 用的解决方案。即使 目前美 国 3亿公顷耕地都用来生产乙醇， 也不能供 应美 国交通所用 的全 部汽油和柴油 ．只能供应2025 年需求量的一半，可是这对土 地和农业 的影响将是毁灭性 的。 与农业有关 的其 他 问题包 括：①可能倾向于单一种植能 源效益高的作物 (甘蔗、油棕 榈)而不是轮作 ．这会造成农 业生态系统单一化。②为增加 产量和能 源效益 的转基 因能 源 科 技 经 济 透 视 作 物出现可能会造成 与野生亲 缘的交叉授粉，从而影响生物 多样性。③为了增加产量和满 足对生物燃料不断增长的需求， 具有杂草物种特性的能源作物 (如麻风树)可能有变成侵入性 物种的潜在风险。 (2)生物多样性丧失 能源作物种植渗入 自然景 观这一后果显然将导致栖息地 破坏和割裂．从而直接造成生 物多样性的丧失。若生物质的 种植和管理过程中采用不可持 续的农业做法 (如过度使用化 肥 ：耕地 可能造成土壤 流失或 板结)．则可进一步造成生物多 样性丧失 。 由于适用 的土地面 积有限．能源生物质也可能扩 展进入河岸区、留置区或树林 中．这些地带均发挥着重要的 生态作用。荷兰环境评估署和 联合国环境规划署共同开展的 一 项有关 全球 生物多样性 展望 研究 中探讨 了生物能源在 减少 CO 排放当量方面重要作用的模 拟 情 景 。 在 模 拟 情 景 中 ，到 2050年将实现能源消费的大量 削减 ．且生物燃料将 占到全球 能源供应的23％。但同时 ，由 于减少燃烧化石燃料而实现的 气候变化减轻 和氮沉积减 少所 造 成 的 生 物 多 样 性 增 加 (+1％)，不足 以补偿 由于全球 农业用 地 的1O％用于生 产生 物 燃料作物而造成的 自然栖息地 丧失 (一2％)，这造成额外大约 1％的生物多样性丧失。 据泥炭地 、生物多样性和 气候变化全球评估报告，泥炭 地 (peat land)对 生物 多 样性 全球科技经济嘹望 保护必不可少 ，支持着特殊物 种和独特 的生态 系统 。报告还 表示 ．对泥炭地进行保 护 、恢 复和明智利用必不 可少 ，并且 是长期减轻和适应气候变化及 保护生物多样性的低成本、高 效益的措施。另一份报告显示： 印度尼西亚木材 和油棕 榈租种 区 的27％位 于泥 炭 地 。因此 ， 生 物燃 料生产 的扩大 可能会实 质上抵消与使用这些生物燃料 有关的温室气体减排潜能。根 据千年生态系统评估和 《全球 生物多样性展望第二版》，气候 变化 是造成生物多样性 和生态 系统 变化 的驱动力之一 ，并且 影响力增加最快。 (3)室气体排放争议 农业是温室气体非能源排 放的一个主要来源。根据英斯 特恩评论，预计 ：总农业排放 (不包括森林减少 、也不考虑生 物燃 料生产 的增 加 )在2020年 前将进一步增加30％。这一增 长 多数 是 由于增加施用 化肥 (特别是在热带地区)造成氧化 亚氮排放增加所造成的。此外 ， 诸如犁地这样的农业做法也会 造成 土壤 中碳排放 。对 生物燃 料需求增加可能引起大规模耕 犁非农用地和草场，、从而造成 大量碳排放 。 在退化土地上使用低投入、 高多样性的系统实际上可实现 负碳排放，这是由于土壤有机 物含量上升造成 的碳 吸附现象 。 但是．如果生物燃料来 自低产 作物，这些作物种植在先前荒 凉的草地上和树林中，并需要 投入大量的化石能源将这些作 2007年第11期 总第263期 51 维普资讯 http://www.cqvip.com 科 技 经 济 透 视 全球科技经济嘹望 物加工成燃料．那么这一过程 就有可能产生更多的温室气体 排 放。有专 家指出 ，除 巴西燃 料 乙醇生产 以外 ．多数生物燃 料在温室气体减排方面的实际 作用低于其潜能．有时甚至荡 然无存。 泥 炭 地 是 至 关 重 要 的碳 汇。虽然泥 炭地只 占世界地表 面积的3％．但其所容纳的碳 量等 同于所有 陆地生物质并相 当于森林生物质的两倍 。由于 生物燃料扩 张造成 的泥炭地退 化可引起大量碳排放。印度尼 西 亚通 过排 干和 焚烧 泥 炭地 ． 种植大量油棕榈以满足欧洲激 增的棕榈油需求 ．这使得每年 释放出大约20亿吨CO ，相当 于每年全球使用化石燃料排放 量 的8％ ．再 加上 东 南 亚 大 片 面积 的雨林被夷平 和化学肥料 的过度使用 ．印度尼西亚一举 成为世界上第三大温室气体排 放 国。因此 ，生物燃料生产 的 扩大实质上可能会抵消与使用 这些生物燃料有关的温室气体 减排潜能。 (4)森林资源退化 除开荒用 于农业 可能造成 森林丧失以外 ，对纤维素生物 质越来越浓厚 的兴趣 可能 由于 收获薪柴 (特别是 在发展 中国 家)而增加对森林现有 的压力。 此外．收获森林资源用于生产 生物燃料可能与减少温室气体 排放的 目标背道而驰．因为每 年排 放到大气 中温室气体 的 25％～30％是 由于森林减少而 引 起。印度尼西亚原始森林在地 表 生物质和枯枝落 叶层 中平均 每平方公顷容纳306吨碳．而成 熟 的油棕榈种植 园每平方公 顷 只容纳63吨碳 ．并且其预计寿 命最多不超过25年。 生物燃料作物可能破坏一 些世界上幸存的热带生态系统。 生 态学家告诫说 ．大规模 的巴 西大豆作物正在蚕食亚马逊流 域的外缘。大规模使用棕榈油， 可能会导致相似 的问题 ：东南 亚的热带森林给砍 掉了 ．用来 开辟棕榈园 (5)威胁粮食安全 今 年以来 ．全球范 围 内粮 联合 国给生物燃料热潮 “泼冷水” 52 2007年第1 1期 总第263期 食和食 品价格 上涨引起广泛 关注 。在全球 商 品交易市场 上 ．玉米 、小 麦和大豆等粮 食 的价格迅速 上 扬 ． 粮 、 蛋、肉的零售 价 格 也 在 攀 升 ．消费者花 在食 品上 的开 支 明显增加 。 一 段时间以来 ．世界上许 多地 区的食 品价格都大幅度上涨。 在中国．食品价格比一年前上 涨了6％；而德国 、意大利和英 国的食 品价格也有所上扬 ：在 美 国．2月份粮食价格指数 比上 月上涨了4．6％．食 品价格 比一 年前上涨了3．1％。引发全球粮 食价格上涨的原因之一便是生 物燃 料发展导致能源工业 与食 品工业争粮。 联合国在 《可持续能源 ： 决策者框架》报告指出，生物 燃料 的生产会通过 占用土地 和 其他所需资源．进而影响粮食 足量供给．而且那些生产生物 燃料的农作物往往需要最好的 土地 、大量水资源 和化 学肥 料 。 2007年7月4日国际经济合 作组织 (OECD)和联合国粮农 组织发 表 的 《2007-2016农业 展望》报告指 出：生物燃料产 量在未来l0年迅速增加 ．将使 用 于制造生物燃料 的谷物 、油 料 、糖类作物等农产品的需求 量 大幅增 加 ．进而导致农产 品 市场出现重大结构性变化 。这 种变化将使相关农产品价格在 今 后 l0年增 加20％～50％ ．油 、 肉、乳制品的价格也随之提高， 造成农产 品纯进 口国和城市 中 贫困人口的负担加重。 我 国在发展燃料 乙醇之初 ， 很 大程度 上考虑的并不是 能源 问题 ．而是如何消化陈化粮。 经过 几年的集 中销售后 ．国有 粮食部门储存的陈化粮已到达 低位 ．燃料乙醇业的发展与生 产原料之问的矛盾 日益突出， 维普资讯 http://www.cqvip.com 粮食安全面临风险．粮食结构 面l临失衡的危险。第一代生物 燃料和食物链之间出现竞争 ， 在以非粮作物为原料的第二代 生物燃料出现前，生物燃料对食 品的竞争问题难以解决。 (6)对水的影响 扩大 用于生物 燃料生物 质 的生产可能会增加对水的需求 ， 对需水量大的作物尤其如此 。 许多地区已经缺水 ，并成为进 一 步农 业扩张的主要 限制性 资 源因素 。这一问题引起严重 的 关注 ，因为内陆水域生物多样 性丧失的速度超出任何其他重 要生态系统 ，并且 由于粮食生 产和城市化等直接驱动因素 ， 对水资源的压力已经处于快速 增长中。 还 应 当考虑 到 ：生物 燃料 生产在加工阶段对水的使用和 污染 。未经处理 的油棕榈 加工 废水 含有化学品 ，可造成 水污 染。与能源作物生产中蒸散丧 失过程相 比，将生物质转 化为 液体燃料 的过程耗水量很少 。 但是 ，用于生产燃料乙醇的发 酵过程产生的废水量可能相当 大 。因此 ，除与农业 有关 的污 染外，若加工技术中使用的水 在排 回环境之前未进行 适 当处 理，对水资源造成的污染和由 此造成 的生物多样性丧 失还会 引起进一步关注。 2．生物燃料发展前景 为了使生物燃料对世界能 源经济作 出巨大可持续 的贡 献 ，政府需要 出台长期 的协 调一致 的政策 ，并且要让相 科 技 经 济 透 视 关 利 益 者 广 泛 参 与 ．这 包 括 建立一个健全 的财政激励 机 制和对私人投 资的支持 、基 础设 施 的开发 以及 能够使用 新 燃 料 的 交 通 工 具 的 环 境 ， 使生物燃 料政策关 注于市场 开 发 ：必 须 坚 持 可 持 续 发 展 原则 和保 持土壤生 产力 、水 质和其 它生 态系统体 系 ，这 对于保护 资源 以及保持 公众 对生物燃 料价值 的信 任是至 关 重 要 的 ；开 发 一 个 严 格 符 合规则 的国际燃料市场 ，消 除 阻 碍 生 物 燃 料 贸易 的顺 利 进行的贸易 限制 ，促进 国际 可 持续 生 物 燃 料 贸 易 ；以及 合 理分配经济 利益 ，确保农 民 能 够 分 享 利 益 是 问 题 的核 心 所在 。 解决生物燃料生产所带来 的种种负面影响其根本还在于 加 速向下一代技术转化 ，利用 第二代 生物质原料 (包 括纤维 素原料 )生产生物燃料 。生物 燃料长久不衰的潜力在于使用 非粮食原料 ，其中包括农业废 弃物、城市垃圾和林产废料以 及柳枝稷等多纤维质的速生能 源作物。随着科学研究的逐渐 深入 和工 业技 术 的不 断进 步 ． 以后利用纤维质生物资源生产 生物燃料 技术和新一代 生物燃 料转换技术 (其中包括使用酶 和人工合成柴油的生产)在没 有补贴 的情况 下将能与传统 的 汽油和柴油燃料相竞争。因此， 各 国应根据 国内实际 的农林业 状况，在做到不与农业争粮争 地以及不破坏 生态环境 的前提 下，制定适合国情的生物燃料 全球科技经济嘹望 计划和目标。■ 参考文献 ： (1)石元春．生物质能源破解 中国 “世纪难题”．嘹望 ，2007，8—9：87 (2) 严陆光，陈俊武．中国能源可持 续发 展 若 干重 大 问题 研 究，2006，htp：／／ v，、vw．worldwatch．org／taxonomy／term／445 (4) UN—energy．Suatainable Bioen— ergy ：A Framework for Decision Making [R／OL]，2007，htp：／／esa．un．org／un—en— ergy ／pdf／susdev．Biofuels．FAO．pdf (5) Moreira，N．，Growing expecta— tions — new technology couldturn fuelinto a bumper crop．Science News，2005，168 (14)：218 (6) James Jordan and J~mes Powel1． The False Hope of Biofuels[N／OL]， W ashingtonpost，2006， http：／／www．wash— ingtonpost．com／wp —dyn／content／article／ 2006／06／30／AR2006063001480．html (7) New and Emerging Isues Relat- ing tO the Conservation and Sustainable Use of Biodiversity[R／OL]．Subsidiary Boay on Scientific，Technical and Technological Advice，UNESCO，2007，http：／／www．cbd． int／doc／meetings／sbstta／sbstta 一12／o~cial／ sbstta-12-09-en doc (8) Global Biodiversity Outlook 2． SCBD (Secretariat of the Convention on Biological Divemity) ：Mon~eal，Canada， 2006， http：／／www．biodiv．org／doc／gb02／ cbd—gb02．pdf (9) Stem，N．Stem Review：The E— conon'fics of Climate Change． Cambriage University Pres：Cambriage，2006 (10) Tilman， D．， Hil，J． and Lehman， C ， Carbon —Negative Biofuels from Low——Input High——Diversity Grassland Biomass，SEP—Waste Technologies 2007， http：／／www．globalbioenergy ．org／fileadmin／ user_upload／gbep／docs／2007_even~／Pado— va_2OO7／Clini．pdf ( 12) World A culture towards 2015／2030： An FAO Perspective FAO／ Earthscan Publishers：Rome，I y，2003，http： {{ ．fan ．org／docrep／004／y3557e／ y3557e00．htm 维普资讯 http://www.cqvip.com 

生物燃料生产的负面影响评述

http://ir.las.ac.cn/bitstream/12502/467/1/%e7%94%9f%e7%89%a9%e7%87%83%e6%96%99%e7%94%9f%e4%ba%a7%e7%9a%84%e8%b4%9f%e9%9d%a2%e5%bd%b1%e5%93%8d%e8%af%84%e8%bf%b0.pdf

生物燃料生产的负面影响评述

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

National Science Library,Chinese Academy of Sciences