无碳污染世界的生物经济

到达在巴黎设定的气候目标将需要经济的所有部门在几十年的时间里采取巨大的行动。而能源而且运输是美国最大的排放源，但未来的气候在很大程度上也取决于生物碳循环。二氧化碳通过光合作用从大气中吸收，并在植物、树木和土壤中储存数月、数十年甚至数千年，后来当植物死亡和分解以及土壤中储存的碳被氧化时，二氧化碳又回到大气中。这种循环使大量的碳被排除在大气之外，这被称为碳汇。18bet开户生物燃料、生物能源和其他生物基产品处于能源和交通燃料排放以及生物碳循环的交汇点，因此我们必须同时考虑这两者，以了解它们在无碳污染世界中的作用。

为了减缓并最终稳定全球气温，气候科学发现，我们需要将捕热气体的净排放量降至零，通过增加森林、土壤或地质储存中的碳封存来平衡持续的排放。去年在巴黎，世界各国承诺在本世纪下半叶实现这一净零目标。这篇文章是基于我上个月的一次演讲在一次关于罗格斯大学的生物经济学．我探讨了生物经济在净零世界中的作用，特别是使用生物产品生产低碳产品和使用土地进行碳封存服务之间的竞争。我的结论是，通过明智的土地利用战略，生物经济不必是零和游戏。

实现净零需要低碳产品和碳去除服务

我称之为生物经济(生物燃料、生物能源和生物产品的简称)的倡导者认为，在一个低碳世界里，我们将需要大量低碳产品来替代目前由18bet开户化石燃料制成的产品。生物燃料和生物能源的一个关键原因是，它们具18bet开户有比它们所取代或补充的化石燃料产品更低的生命周期排放的潜力。但实现经济净零需要更高的雄心。与现状相比，经济的各个方面都不能简单地减少排放，而是要在本世纪下半叶将净排放量降至零。实现净排放为零需要稳步扩大碳汇，既要抵消不可能实现零排放的经济部门，又要在本世纪下半叶实现与气候稳定相一致的净负排放。这些目标如下图所示，蓝色条的下降反映了大幅减排的必要性，而黄色条的增长表明了增加碳汇的重要性。

今天的生物经济主要是低碳产品

今天，生物经济支持向净零经济过渡的主要方式是提供低碳密集型的生物基燃料和产品，以取代碳密集型的化石燃料和产品。这有助于降低蓝色条的高度。但是，生物产品的生产也会争夺原本可以用于扩大生物碳汇的土地，最显著的是通过保护、增强或扩大可以固碳的森林。这意味着生物经济也会影响黄条。

在估算生物燃料的土地利用变化排放的背景下，生产生物燃料和保护森林18bet开户之间的权衡一直是相当多的分析和辩论的主题(见这是之前的文章有关详情)。但在通往净零排放的道路上，还有另一种方式来看待同样的基本权衡。土地部门作为碳汇的能力可以被认为是生物经济提供的碳去除服务。碳去除服务可以作为一种主要的土地利用策略，例如通过扩大森林土地的数量。但是，碳去除服务也可以与其他生物燃料或生物产品的生产相结合，随着经济走向净零，这些碳去除服务的作用将会增长。18bet开户

净零排放意味着超越燃烧

深度脱碳战略的两个基本要素是稳定增加风能或太阳能等非燃烧来源提供的能源份额，以及稳定地将能源的最终用途从基于燃烧的技术转向电气化。对于交通运输来说，这意味着以风能、太阳能和其他低碳电力和氢资源为动力的纯电动和燃料电池汽车。金宝博的网址超越燃烧的转变需要时间，而且在某些领域会比其他领域发生得更快。例如，目前电动乘用车已经上市，而长途卡车的电气化挑战更大，航空业更是如此。

随着燃烧以外的转变发生，生物经济必须适应。一个策略是将目前的重点从生产低碳生物燃料转向生产碳去除服务。18bet开户随着汽油需求的下降，与汽油混合的乙醇需求量也会下降。但生物燃18bet开户料设施也处于进入碳去除业务的有利位置。事实上，这是最早的碳封存之一项目在伊利诺斯州迪凯特的一个乙醇工厂，捕获CO₂在乙醇发酵过程中释放出来并将其隔离在附近砂岩中的盐库中。

发酵和许多其他重要的生物和化学过程产生CO₂作为他们过程的副产品。因为公司₂从这些过程中释放出来的一氧化碳几乎是纯的，从这些来源中捕获它比从燃烧的废气中(其中CO₂只有10-15%)或来自空气(哪种CO₂仅为0.04%)。捕获并隔离CO₂从生物经济可以补充现有的低碳燃料生产，随着时间的推移，碳去除的价值可能最终超过生物燃料或生物产品。18bet开户最近的一次研究美国西部如何实现净负排放电力系统到2050年，使用生物质能加上地质固碳发现，在大多数情况下，碳去除的价值超过了能源产生的价值。因此，随着汽油等液体运输燃料需求的下降，生物燃料行业可能会演变成碳隔离和生产可回收的生物塑料来取代燃烧燃料。18bet开户

生物经济有很大的土地足迹，他们没有更多的土地

在很大程度上，生物经济依赖耕地。美国的土地基础基本上是固定的，所以如果我们在生物经济上使用更多的土地，我们就会在其他方面使用更少的土地。美国48个州的土地面积约为19亿英亩，其中约6亿英亩是森林，6亿英亩是草地/牧场，约4亿英亩是农田。

18bet开户生物燃料已经是作物组合的主要组成部分

美国已经有相当一部分农田在生产生物能源。美国几乎一半的农田只种植两种作物，玉米(9400万英亩)和大豆(8400万英亩)。这些作物中有很大一部分已经被用作运输燃料(约40%的玉米被用于生产乙醇，25%的大豆油被用于生产生物柴油)，考虑到对食品和动物饲料的竞争需求，其他来源将不得不大幅增长。

第一代生物燃料的生产与动物饲料的生产相结合，因为生物燃料的使用18bet开户消耗了大约70%的玉米和20%的大豆，其余的用于动物饲料。进一步将生物燃料生产整合到现有的农业生产中是可18bet开户能的，例如从玉米秸秆等作物残渣中生产纤维素生物燃料，否则这些秸秆会被迅速氧化。使用作物秸秆作为燃料可以在不扩大农业足迹的情况下扩大生物燃料生产。18bet开户然而，收获作物残余物必须非常有选择性，因为残余物还发挥着保护土壤免受侵蚀和保持土壤碳的重要作用。过度从田间收获秸秆可能会减少土壤碳，或错失增加土壤碳的机会。必须仔细监测残留物的使用，以了解其利弊。采用有限收获残渣的方法覆盖作物等做法可以减轻这些权衡．

将多年生能源作物纳入农业景观为生产生物燃料和提供碳去除和其他环境服务之间的协同作用提供了另一个重要机会。18bet开户然而，使用大面积土地种植多年生作物并非没有权衡。例如，美国大部分土地面积被确定为适合能源作物的生产能源部最近更新的十亿吨研究与被世界资源研究所确定为可能重新造林的土地．

今天，无论是扩大多年生能源作物，还是在主要是牧场的土地上重新种植森林，都可以带来气候效益，而对粮食市场和其他竞争性土地使用的影响相对较小。但是，一种土地使用的增加显然是以另一种土地使用的减少为代价的，它们带来了低碳商品与碳去除服务之间的不同平衡。

在森林管理中，也有类似的权衡。设法为生物燃料或生物能源提供最大生物量的森林可能会以更短的循环为代价，从而以最大限度地增加森林18bet开户中储存的碳为代价。不同的产品组合将提供不同的减碳和其他环境服务组合，例如，轮作时间较长的森林将生产更多的木材，也会储存更多的碳。

子油田规模的智能土地利用机会

另一个正在出现的协同机会来自于最近将精准农业工具应用于保护目标的努力。使用细粒度数据来评估子油田规模的产量、利润和其他结果，研究人员发现，在玉米利润微薄的小块农场上进行常年覆盖是有机会的．一个相关领域的研究表明，在行列作物系统中战略性地布置多年生植物可以提供不成比例的效益在农田的10-20%上种植草原，可以减少80% -90%的水污染和水土流失．综上所述，这些研究表明，通过巧妙的放置，将芒草等高产多年生能源作物整合到目前由行作作物主导的景观中，不仅可以为低碳生物燃料生产提供原料，而且可以减少行作农业的污染，同时作物在深层根系中吸收大量碳。18bet开户满足生物燃料原料18bet开户的需求多年生作物可以显著减少水污染，从而减少墨西哥湾的缺氧区．

扩大多年生植物以获得多种好处

最初，当只有一小部分土地被常年覆盖时，收获和收集的物流不太可能支持大规模的生物炼制原料需求，因此这些战略最初的动机主要是为了它们提供的环境服务，特别是减少水污染。但随着生物质原料供应链的演变和增长，多年生原料可以在生物经济中发挥更大的作用。的下面的视觉序列是由爱荷华州立大学的研究人员制作的．它提供了爱荷华州景观如何演变的可视化代表，从目前以行作物为主的状态，到越来越大的常年土地覆盖份额。我补充的评论强调了我们走向净零对生物经济的影响。

政策必须支持低碳产品和碳去除服务

通过对碳封存和减少水污染的适当政策支持，有利于气候的战略也可以提高农民的盈利能力。鉴于目前美国大约40%的玉米和25%的大豆油被用于生产生物燃料，在目前用于生物燃料生产的土地足迹范围内，有很大的机会通过碳去除和其他环境服务来补充低碳产品的生产。18bet开户

当前的政策格局通过各种与生物燃料相关的气候效益机制提供了支持。18bet开户但在大多数情况下，与生物燃料生产竞争或补充的基于土地的碳去除服务，如重新造林或增加土壤碳的农业实践，目前无法获得相同水平的支持。18bet开户这种政策支持上的不对称不太可能产生最佳结果。

在一个净零的世界里，土地部门有很多贡献，但它不能做所有的事情。我们需要能够带来多种好处的明智政策，我们需要现实地认识到，在拥挤的环境中，我们有多大的生物经济空间。不同类型的土地将适用于行作作物生产、农业秸秆生物能源利用、种植覆盖作物或将特定地区转变为多年生覆盖或森林的不同组合。此外，土地所有者或管理者的偏好在很大程度上取决于政策支持、市场准入以及支持不同方法的知识和技术的可用性。分析人士需要提供数据、见解和工具来指导这些选择，而政策制定者应该提供一个政策框架，支持适当的产品和碳去除服务组合，以应对净零挑战，并为子孙后代稳定气候。