生物炭系統可以抵銷多少碳，需時多久？

伍迪的前言：

生物炭，這個詞從一開始就爭議不斷。雖然有蓋婭之父詹姆斯·拉夫洛克的支持。但是同時他也支持核能發電，以至於老先生的支持，對生物炭沒有加到多少分。反而成為反對者質疑這些支持的科學家，是環保推動者，還是科學瘋子的一個話柄。

IBI(International Biochar Initiative，國際生物炭倡議組織)的評價比較趨於一致。認為他們是願意以自身資產投入挽救人類未來的先鋒的，只有小小的聲音；絕大多數人會挑明了說，這就是些投入生物炭產業的業者組成的聯誼會。之所以用力鼓吹，無非就是為了這個產業早日成熟，並且搭上極可能實施的碳交易的便車，可以及早獲利！

伍迪覺得，IBI所帶來的商業與壟斷的聯想，不應該跟生物炭畫上等號。還是應該把兩者切分開來，看看生物炭是不是能對抗暖化，並具有農業促產的效益。然後才討論該不該由IBI這樣的組織來推動。

所以伍迪譯寫了這份IBI的文件(不是翻譯，伍迪的英文太爛，沒法做到那個程度)...疏漏難免，如果要知道文章原貌，請參照文章最後的網址自取。下面中文裡的錯誤，全歸伍迪，不能算到IBI帳上。

好囉！原文開始...

生物炭的生產與利用，與大多數生質能源系統不同。因為它是一種負炭製程：也就是可以從大氣中移除二氧化碳，並將其儲存在土壤中，形成炭匯。

生物炭跟生質能源都從都市、農業或林業生物質取得，並在對抗全球氣候變遷，做出很大貢獻。但是兩者是採用不同的途徑，在生物炭方面，創造的效益如下：

• 直接將炭封存於土壤中，形成炭庫
• 取代化石炭燃料的使用
• 從提高土壤肥力，增加全球基礎作物生產
• 減少氮氧化物的排放量

把生物炭埋進土壤中，還能創造其他對減排有益的好處。像是因為施用生物炭可以減少化肥的使用，也就減少了生產化學肥料過程中所需的能源損耗和排放量。而把生物質焦化，而不是裂解，也無形中減少了甲烷氣體的排放。

要評估生物炭系統對於氣候變化的影響，牽涉到許多複雜的因素。對於生物炭系統，可以永續性的清除碳的能力，科學界已經做出模擬。但是這樣模擬帶給我們的意義是甚麼？本文就是以問答模式，對這個模擬做初步的探討。

1.IBI(International Biochar Initiative，國際生物炭倡議組織)在進行模擬時，做了甚麼基本假設？

我們發展出從最保守到最樂觀的四種模式。評估的項目有：現代生物炭的製造技術、生物質量與土壤肥力的效果以及生物炭在土壤中的穩定性，計算在這當中會抵消掉多少碳。我們認為最大的效應是：直接封存、減少化石燃料的消耗、增加淨初級生產力(Net Primary Production,NPP.指生產者能用於生長、發育和繁殖的能量值，也是生態系統中其他生物成員生存和繁衍的物質基礎。)與減少氮氧化物。我們還分析了，將生質能源的生產，結合碳捕獲與儲存(CCS)結合的影響。

2.IBI對移除大氣中的碳，所設定的目標為何？

IBI目前聚焦於讓一個「楔子」的目標實現。也就是每年移除十億噸的碳。「楔子」是個術語，來自一份常被引用的分析(Pacala和Socolow,2004)。該報告顯示，如果要將2054年的排放量維持在2004年的水準，必須要每年移除七十億噸碳(也就是七楔子)才能達到。

3.到2054年，利用生物炭能達到一個「楔子」，也就是每年移除十億噸的目標嗎？

是的，在我們假設的四個基本方案中，我們發現了幾個方法，在2054年前達到至少一個楔子的目標。

4.你們所發展的四個方案，有甚麼不同？

我們所發展的方案中，主要是對生物質量的計算不同。指在全球在永續的前提下，可利用的淨初級生產力，可用的廢棄物包含的生物量數據，是依據Krausmann等人在2008年編制的數據。「保守」的假設是種植與林業生物質的廢棄物可供轉換為生物炭的部分，約佔總量的27%。「溫和」和「樂觀」的假設則分別認為，農林廢棄物轉換生物炭的比例，分別為50%和80%。

針對不同的基本假設，我們估計了所生產的生物炭數量，以及生產生物炭及間產出的能源可以抵銷的礦物燃料碳排放數量。也比較了生產過程裡可以額外被捕獲的二氧化碳排放量和燃煤設施可捕獲的二氧化碳的比較。

「最樂觀」的情況下，我們將因為把生物炭埋藏在土裡，得到很豐厚的回饋。包括對NPP的潛力增長25%和讓氮氧化物減量50%。我們對氮氧化物排放的數據，是依據Crutzen和Galloway等人，分別於2007與2004年的研究資料。

所有的假設，都基於慢速熱解的方法。這能取得40%的碳化效率。

5.生物炭的生產，能符合生態永續的標準嗎？

在我們的設想中，將只採用現有農林廢棄物並利用現代高裂解技術予以加工。並不需要將土地清理或轉作來種植特定植物，以便燒製生物炭。經我們評估耗用的NPP，最多是3.2%。如果要發展生質能源，並長期供應，估計將耗損的NPP將高達13%。該報告中另外有一個更高的預估值，是基於設置專屬的生質能源作物種植區。因為這樣的作法，有永續性的質疑，我們在評估時，將專屬種植區排除，得到了一個比較保守的結論。

6.按照你們的做法，將可從大氣中除去多少碳？

根據我們的推算，將大多數的條件都設為最保守的情況，只實施生物炭這樣一個手段，就能在2030年，移除2.5億噸的碳。最樂觀的設想是在2040年達到移除十億噸。當我們計算因為生產生物炭產生的替代能源，對燃煤的替代效果，在2025年，在大氣減少的二氧化碳，將可超過十億噸。最正面的反饋是在我們建構的「最樂觀」的情況，在此情況下，生物炭將持續作用，而其他假設中，都將生物炭產出後的效用歸零。「最樂觀」的情況下，在2050年，將有600億噸的碳，在這40年間被封存或抵消。

7.用生物炭作為抵銷碳的手段，甚麼時候會到達上限？

生物炭產生的積極反饋在於它對土地產量的增長潛力非常高。Haberl等在2007年指出，欠缺灌溉的農地的NPP通常會比第一次被開墾的處女地低。全球NPP在人類廣泛的採行農業手段前，大約低了10%(約是每年少60億噸碳左右)。將生物炭添加在土地中，將可能增加全球NPP的數值。在累積足夠的時間後，這些提高的產量可以繼續再用來製作生物炭。現在換算每年約610億噸碳的NPP，必須要滿足許多需求。相當大一部分必須保留原生森林與其它自然生物群落，作為生物燃料、林業產品與糧食生產。人口增長對資源的需求也將增加，但是資源卻是有限的，亟需更多的研究。

8.如何確定生物炭可以大幅抵銷掉化石能源的使用？

生物炭在製作的過程中，將同時會因裂解產生可燃性氣體(即使直接燒製生物炭，最終產物也不只有碳)，這些氣體可以成為化石燃料的替代能源。創造的效益會比單獨生產生物炭提高約50%。當然能夠抵銷多少化石燃料，取決於生物炭在製造時所使用的技術。例如：開發中國家常用的生物炭爐，能夠比較平均的產出能源與生物炭這兩項產品；而水熱碳化技術(Titirici等人, 2007)生物炭產量比起能產出的替代能源高出約6倍。

9.可以創造出多大規模的"CSS"

化石能源是燃燒自己本身。而用高溫裂解的生物炭，製造過程產生的氣體可以做為燃料，而「剩餘」的碳能被捕獲與安置於地下。這個過程稱為「碳」(C)的「捕捉」(Capture)與「儲存」(Storage)--簡稱CSS。其潛在的規模，是對化石燃料的取代率而定。

10.能從哪裡知道更多有關這項預測的細節？

有關詳細的假設，計算，說明和參考資料，以及本文的更新版本，可以從IBI網站取得www.biochar-international.org。