大规模种植生物能源作物或能延缓气候变化

俄勒冈州的杨树林场是一个快速增长的生物能源来源。照片来源:SEAN BAGHSHAW/GETTY IMAGES

去年10月的一个阳光明媚的日子里，近40人聚集在美国波兹曼市蒙大拿州立大学(MSU)的一间薄荷绿色的小教室里，只是为了看一眼未来。有些是科学家，但大多数是与这片土地有某种联系的人:与农民一起工作的推广人员和代表自然保护协会等组织的环保主义者。他们都知道气候变化将在未来几十年重塑该地区，但这不是他们在这里讨论的。他们想讨论的是试图阻止气候变化同样深远的影响。

MSU生态学家保罗·斯托伊(Paul Stoy)穿着一件粉色和蓝色的衬衫和牛仔裤，在白板前踱步，描述了由农业主导的景观是如何被一场不同的绿色革命再次改变的:种植大量从天空吸收二氧化碳的作物。“我们已经有了这种新的能源经济，这对于避免危险的气候变化是必要的，但是它看起来像什么？”斯托伊问道。

2015年，《巴黎气候协议》设定了将全球变暖控制在2℃以内的目标。在*间气候变化专门委员会的最新报告中，研究人员调查了实现这一目标的可能路线图，发现了一些令人不安的事情。在大多数模型场景中，仅仅减少排放是不够的。为了限制变暖，人类也需要负排放技术。到本世纪末，这项技术将从大气中去除比人类排放更多的二氧化碳。英国东安格利亚大学的气候变化科学家内奥米·沃恩说，网络将为整个社会赢得时间来控制碳排放。"这些技术允许人类排放更多的二氧化碳，并在以后回收。"

这项技术是否可行成了一个问题。

这个想法是否可行是另一个问题。一些网络相当于一个巨大的空气净化器，许多技术都有比事实更多的虚构成分。目前，很少有网络能够在商业层面上运行。一些研究人员担心，他们为政策制定者提供了一个危险的借口，故意拖延气候行动，以便未来的干预措施能够清理混乱。"从很多方面来说，我们只是希望会发生一些不可思议的事情。"支持大幅减少排放的斯坦福大学气候科学家克里斯·菲尔德说。在其他人眼里，人类别无选择——我们浪费了太长时间，仅仅通过勒紧裤带来实现《巴黎气候协定》的目标。"我们可能需要更强有力的即时措施来缓解气候变化，外加一些负排放技术."阿伯丁大学的土壤科学家和生物能源专家佩特·史密斯说。

然而，多亏了全球模型，一种特定的技术悄然出现了。波兹曼市可以随时采用上述技术。这个想法是种植快速生长的草和树来吸收大气中的二氧化碳，然后在发电厂中燃烧产生能量。然而，这些作物中的碳不会再次释放到大气中，而是会被捕获并提取到地下。这项技术被称为生物能源结合碳捕获和储存技术(BECC)。

参加波兹曼会议的大多数人都没有听说过BECC，并且对此持怀疑态度。这听起来像是一个牵强的计划。在会议间隙，世界野生动物基金会的地区主任玛莎·考夫曼想知道BECC是否会侵占用于放牧的土地。她说，在类似的草原上，“这是人们维持生计同时维持栖息地的主要方式。”

考夫曼不是唯一对此持谨慎态度的人。尽管BECC在理论上相对便宜且可行，但该模型的大规模操作已经引起了许多研究者的注意。在未来的一些情景中，到本世纪末，BECC将从大气中清除1万亿吨二氧化碳——约为工业革命开始以来人类二氧化碳排放量的一半，并将提供全球1/3的能源需求。这一壮举需要在一个面积至少与印度相当、可能比澳大利亚还大的地区种植生物能源作物——相当于人类已耕种土地的一半。“只要说，‘让我们做吧，好吗？“这很容易，但实际发生了什么却不得而知。斯托伊说。

从大气层到地下

正如BECC通常设想的那样，生物能源作物将被种植在闲置的农业用地上。在密苏里河上游的盆地，这可能意味着征用美国农业部土地休耕保护计划(CRP)指定的土地。该计划将向农民提供补贴，以便让一些土地因环境影响而休耕。如果给予适当的激励，当地农民可能会将这些土地重新投入生产——随着对玉米和大豆需求的增长，这样的事情已经在一些地区发生了。“农民和其他人没有什么不同。我们都受利益驱使。”当地农民DaleFlikkema说。

在蒙大拿州，农民种植生物能源作物的选择目前有限。只有少数像Flikkema这样敢于冒险的种植者试图种植油菜和其他油籽。然而，随着气候变暖，预计整个地区将变得更适合柳枝稷、毛白杨和其他植物的生长。这些“第二代”生物能源作物通常被视为生物能源的未来，因为作为多年生植物，它们比玉米和油菜等传统燃料作物更擅长在土壤和生物质中储存碳。它们也可以生长在肥料和水较少的边缘土地上，所以它们不太可能与粮食生产竞争。

一旦收获，这些作物将被卡车或火车运送到发电厂和其他工业设施。在那里，它们与粮食作物和森林采伐产生的废物一起燃烧，产生热量或电力，或者转化为乙醇和其他液体生物燃料。不管哪个过程排放二氧化碳，它都会被吸走并压缩成液体。浓缩的二氧化碳被抽走并进入地下多孔岩层，这些岩层在密苏里河上游的盆地中非常丰富。由于该地区生产石油和天然气的历史悠久，所以有许多油井。参与该项目的MSU化学家李·斯潘格勒正在研究是否有合适的管道将碳注入蒙大拿州东部科尔提发电厂附近11000口井的地下。最终结果是碳从大气中重新转移到地质油藏。

在未经确认的规模上进行测试

BECC不是实现负排放的唯一途径。然而，其他方法，如通过化学反应直接从大气中捕获二氧化碳或通过添加到土壤中的矿物吸收二氧化碳，才刚刚开始初步的实地试验。沃恩相信这些技术有一天会超过BECC，但是现在，它们的成本要高得多。"从某种程度上来说，BECC可以为自己买单，因为它生产能源."

BECC不是一项新技术。目前，它的两个组成部分——生物能源和碳捕获与存储(CSS)已经在一定程度上实现。世界各地的发电厂都在燃烧生物质来发电。尽管CCS进展缓慢，但十几个项目正在进行中，包括在北美大平原的几个试点项目。许多项目将来自化石燃料发电厂的二氧化碳泵入正在减少的油井，从而将剩余的石油排出。运行时间最长的项目位于北海。在那里，挪威国家石油公司从天然气中分离出二氧化碳，并将其封存在地下20多年。

然而，为了减缓气候变化，这些工具必须在完全未经证实的规模上进行测试。

当Flikkema从油菜田开车回家时，蓝色小货车在狭窄的灌溉渠中间驶过。“这是我们的生命线。”他说。水在蒙大拿州是一种稀缺商品。灌溉作物是当地水源的最大消费者，尽管最近石油和天然气工业对水的需求在增加。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的碳循环模型专家本·保尔特说，BECC将消耗一些宝贵的水，这些水本可以支撑农作物或当地的生态系统。“水已经决定了西部地区的土地用途，并注定成为一个主要问题。”保尔特说。根据一项全球评估，使用柳枝稷来隔离37亿吨二氧化碳消耗的水几乎与密歇根湖一样多。(宗华编译)

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