Science封面：因为烧这个东西，科学家开始闹大分裂

煤炭、石油作为化石能源，储量有限不可持续，其制品无论是工业使用还是家庭使用，都会大量排放温室气体、颗粒污染物、硫氧化物、氮氧化物。在我们周围日益严重的空气污染问题，让寻找清洁、可持续、廉价的能源成为了全社会关注的热点。从最早期的人类开始，木材这类生物质在很长时间之内都是人类社会的主要燃料。看起来，生物质似乎比煤炭、石油“可持续”一些，毕竟树木砍掉了，还再能生长出来，但大量消耗木材作燃料是否可行？Science杂志以封面文章的形式对现在的争论进行了报道，X-MOL编译于此，希望能带来一些启发。

图片来源：Science

一粒小小的橡树种子想要在北卡罗来纳的阔叶林中成长为一棵参天大树，差不多得花上半个世纪的时间。然而，想要把这棵好不容易长成的大树变成欧洲发电厂的燃料，时间仅以秒计。

在巨大的轰鸣声中，令人不寒而栗的巨型伐木机将一棵棵巨树推倒，再切割成一段段木料。剩下来的那些枝枝桠桠，连同一些小树，则被处理成木质颗粒，飘洋过海送到英国，用作火力发电的燃料。

伐倒的树木被制成木质颗粒送往发电厂用于发电。图片来源：Katie Bailey

Bob Abt是北卡罗来纳州立大学的一名森林经济学家，在他看来，这种跨洋木质颗粒贸易如今之所以越来越繁荣，主要是因为一些政治家、工业集团和科学家持有这样一种观点：烧木头发电，可以有效遏制二氧化碳的排放。在他们看来，比起煤炭或天然气，木头算得上是低碳燃料。而且，老树被砍掉，新树会顶上，所以对气候不会造成大的影响。

森林经济学家Bob Abt。图片来源：Katie Bailey

Abt还是美国环境保护署专家委员会的成员，他表示，从这种角度看木头燃料相当不错，“很自然地构成了一个碳循环。”

如今，全球不少国家都把木头视为碳中性燃料，并在税收、贸易等方面予以倾斜，这也引发了各界的热议。批评者认为，碳循环绝非表面看起来那样简单。他们认为，烧木头不仅没有遏制碳排放，反而还增加了碳排放。比起木头燃料，风能和太阳能更为清洁，对气候更为有益。一些科学家更是忧心忡忡，认为这样一来会让不少人打着保护环境的旗号，大肆砍伐树木，严重破坏生物多样性。

世界自然资源研究所高级研究员Tim Searchinge直言不讳地说道：“这会给刚果或印度尼西亚这样的国家留下这样一种印象：砍伐森林以供能，这可是一件利国利民的大好事！”

一些英国电厂表示，之所以用来自北卡罗来纳的木头来发电，是因为觉得燃烧木头时释放的二氧化碳较少。毋庸讳言，这种看法其实很片面。事实上，在某些情况下，比起烧煤或烧天然气，烧木头有时候反而会释放出更多的二氧化碳。不过，由于欧盟在2009年制订了一项野心勃勃的计划——到2020年，20%的电力将来自可再生资源——所以，那些掌权者便将木头列为了碳中性燃料。

结果便是，一座座新的燃木发电厂在英国、比利时、丹麦、荷兰等国拔地而起，还有部分燃煤发电厂被改造为燃木发电厂。当然，英国属于最积极的。

为了获得燃料，以Drax为代表的发电厂将目光投向了全球各地的森林。于是，很多地方纷纷开始种植生长速度比较快的树种。各种来源的木质颗粒源源不断地被送往各个发电厂。美国出口的木质颗粒几乎都来自东南部，2005年时出口量还几乎为零，到了2016年，则猛增至650万吨，到2021年这个数字有望增至900万吨。

木质颗粒。图片来源：TATYANA ALEKSIEVA-SABEVA/ALAMY STOCK PHOTO

如此盛景自然也引起了美国当局的注意。事实上，在森林产业界某些人士的鼎力支持下，美国国会的一些人已经提出议案，希望紧跟欧盟的步伐，把木质颗粒列为碳中性燃料。这事要真成了，必会促使美国的众多发电厂改烧木头。不过，目前这些议案尚未获得批准，其中部分原因是奥巴马政府里有人对此持怀疑态度。

值得指出的是，以木头为原料来发电是否值得提倡这一问题，已导致了环境保护团体和科学家的大分裂。2016年2月，65位科学家上书参议院领袖，警告说若给木头贴上碳中性的标签，将会导致滥砍滥伐，进一步促进温室气体的排放。然而，仅仅一个月后，又有100多位科学家发出了不同的声音，他们认为烧木头发电是好事，可以有效降低碳排放。

Abt等人希望能够把这些针锋相对的观点来一个系统的整合。身为一名林务员的儿子，Abt博学多才，既懂伐木，也懂计算机建模。研究者们认为，这个问题其实相当复杂，涉及森林生态学、土地拥有者的经济行为以及时间范围的设定等。伊利诺伊大学环境经济学家Madhu Khanna表示：“因为统计方法不同，所以答案各异。”

其中一种模型聚焦于生物学图景，计算的是燃烧生物质时会释放出多少碳，以及一个生态系统要吸收掉这些碳又得花多长时间。这种统计方法看似简单明了，但很多细节仍值得商榷——砍伐的是什么树？重新种植的树生长速度如何？——所有这些对结果都会造成一定影响。

由于释放与吸收存在一定的时间差，因此，利用这种方法进行的研究常常会得出这样的结论：燃烧木头燃料导致的效应会持续相当长的时间，促使全球变暖。自然资源保护委员会（NRDC）所参与的一项研究显示，比起烧煤，起码在头几十年里，烧木头的发电厂净碳排放量更高。还有一些研究也得出了类似的结论。

实际上，时间范围怎么设定非常重要。美国环境保护署的专家们设定的时间段比较长，如100年，他们认为，只有这样才能完全评估温室气体排放的整体影响。时间这么长，新种的树完全可以成长起来，重新捕获碳，如此一来，木头燃料看上去倒算得上碳中性。

然而，另一些科学家却提出了异议，认为时间段划得如此之长实际上掩饰了这样一种风险：短时间内燃烧大量的木头导致的直接危害。“打个比方，如果我们在20年内把北极的冰都给化了，那么这些冰就再也回不来了。”生物地球化学家William Schlesinger这样说道。

鉴于争论如此激烈，林业科学家Sami Yassa给出了忠告：在制定、推动相应政策时，要慎之又慎。他说：“我们的信条是：为了规避可能的灾难，必须先解决那些不确定性。”

与此同时，Abt等人还在设计一种模型，这种模型将把经济学乃至人类行为对森林的影响等因素都囊括在内。在极端情形下，被砍伐的林地可能会变成农田或住宅区，这样就没有树来吸收碳了。当然，也可能存在另一种极端：受利益驱使，人们把农田或牧场变为林地，结果碳效益大增。

利用Abt的研究方法，某研究得出了一个颇有些违反直觉的结论：从长远来看，美国东南部木质颗粒产业的迅速发展或许会提供碳净收益。出现这种情况的原因是：这会刺激当地人种更多的树，导致更多的碳储存。此外，Abt等人在2015年的一份研究报告中还指出，将木质颗粒输往欧洲用于发电，无论是在经济上还是环境上都有一定的意义。从整个循环周期来看，将生产、运输等因素均考虑在内，比起烧煤，烧木头的碳排放量减少了74%—85%。Abt表示：“你不能仅仅从生物学的角度考虑这个问题。如果忽略了市场因素，你必定会走错路。”

北卡罗来纳州木材供应商Tommy Norris对Abt的观点表示认同，他认为，从长远来看，对木头的需求会刺激人们积极造林，而不是把土地用作其他。他说：“如果没有市场，傻子才会种树呢！”

不过，对于北卡罗来纳州生态学家Asko Noormets来说，他还在担心另一件事，即砍伐林木（不管是用作燃料还是木材）的行为正在不断蚕食林地土壤内蕴藏的碳资源。数据显示，以Noormets所调查的那片森林为例，每秒钟就有约125克的碳被释放出来。Noormets担心，如果这种势头得不到遏制，这块沃土将变成一块贫瘠的荒地。

Noormets还调查了其他森林，发现情况大同小异。虽然他并不确定原因究竟为何，但他认为，破坏土壤、滥砍滥伐等行为，或许会促使土壤里的微生物释放出二氧化碳。Noormets坦诚自己第一次意识到这个问题时深感害怕，因为土壤里蕴含的碳是整个森林系统碳储存的重要组成部分，随着时间的推移，这种现象将会对气候造成重要影响。

另一些研究则表示不必过于担心，因为并没有多少证据证明森林土壤里的碳在逐渐流失。尽管如此，Abt还是表示，如果进一步的研究能够支持Noormets的发现，那么人们就得仔细掂量一下要不要使用木头燃料了。“只考虑地表的碳，或许会给出错误的答案。”

罗阿诺克河国家野生动物保护区里，林木郁郁葱葱，这里生活着200多种鸟，以及很多哺乳动物， 包括麝鼠和黑熊。然而，就在离保护区不远的地方，则呈现出完全不同的景象。美国西部地区的森林大多归国家所有，东南部地区则大不一样，这里超过80%的森林都掌握在私人手上。环境保护专家Adam Macon担心，受经济利益驱使，当地民众会乐于砍掉长得慢的树种，转而种植那些长得快的树种，严重破坏生态多样性。

有研究显示，由于对木头燃料的需求不断增长，到2050年，北卡罗来纳阔叶林生态系统或萎缩10%，与之相应的是多样性的下降。“我们认为，这种产业对森林构成了巨大威胁。” Macon这样说道。

不过，木制品行业的官员们却声称，根本没必要担心动物的栖息地被破坏。他们表示，欧洲市场对木质颗粒的需求猛增这一说法压根儿就缺乏实证。

从数据来看，2013年，美国东南部所砍伐的木头中，仅有3%被用于制造木质颗粒，远低于用作纸浆或者木材的量。然而，Forisk咨询公司提供的信息却显示，未来5年，这里至少又有7家木质颗粒厂投入运营。

对于木头燃料来说，不管是鼓吹者还是反对者，如今所有人的眼睛都盯着即将就任美国新总统的特朗普。随着共和党人入主白宫并控制了国会，来自林业资源丰富地区的企业家和政界名流很有可能会以促进经济发展为由，极力推动把木头纳入碳中性的运动。不过，鉴于特朗普欲退出巴黎气候协议等种种举措，最终结果究竟如何还真的难说。

从全球来看，已经有越来越多的国家乐于使用木头燃料，比如日本和韩国，它们对这种燃料的需求正在不断增长。欧盟也大体持欢迎态度。尽管如此，关于木头和气候之联系的争论，短时间内仍难以争出个所以然。所以，还是让事实证明一切吧！

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The burning question

Science, 2017, 355, 18-21, DOI: 10.1126/science.355.6320.18

编译自：

http://www.sciencemag.org/news/2017/01/wood-green-source-energy-scientists-are-divided