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把生物燃料作物种植从陆地转移到海洋

Ricardo Radulovich说,种植海藻可以避免在陆地上生产生物燃料的环境和社会成本。

用生物燃料应对气候变化的梦想已经因为在陆地上生产生物燃料的热潮而被玷污。这不仅有严重的环境成本,包括毁林、消耗水、在生产全过程中产生温室气体、以及能效的限制,而且人们对于它影响全世界穷人的担忧也不断增加。随着陆地从粮食生产转为生物燃料生产,这已经驱使着粮食涨价,增加了那些最贫穷的人们获得粮食和营养的成本。

奇怪的是,除了在英国皇家学会近来的一篇关于可持续生物燃料的论文中曾简单提到过,海洋生物质生产的潜力在很大程度上被人们忽视了。

庞大的资源

海洋是地球上最大的活跃的碳汇,它覆盖了地球表面70%以上,预计随着海平面的上升,覆盖面积还会扩大。我们的海洋吸收全世界的阳光的比例比土地更多,特别是在土地更加稀缺的热带和亚热带。对于农学家而言,海洋是庞大而几乎未被利用的田野,拥有充足的阳光和水。

只是到了最近,人们才认识到海洋栽培(海水养殖)的全部潜力。淡水农业和海水养殖的“蓝色革命”正在以指数方式增长。

来自联合国粮农组织的统计数字表明海水养殖在亚洲和太平洋地区最繁荣。水产业自从20世纪50年代早期以来已经增长到了原来的60倍(达到了2004年的5940万吨),产值大约是700亿美元,而其中91.5%的水产品是在亚太地区出产的。

与之类似,每年海藻的产量是约800万吨,市场规模接近60亿美元,其中的99.8%来自亚太地区,特别是中国、日本和韩国。

作为燃料的海藻

在此之前,海藻主要被视为食物,但是也被用于肥料、动物饲料,最近还被用于不断增长的藻胶产业,这个产业生产褐藻胶、琼脂和角叉胶。但是它也可以成为主要的燃料。

大型海藻是在海洋中栽培的,主要是简单地把它们固定成行漂浮生长即可。海藻不需要土壤,而且它们已经拥有了所需的水,这与陆地生产生物燃料相比具有很大的优势,因为对于大多数农业扩张,水资源是最大的限制因素,尤其是在气候变化的情况下。

人们的一个担忧是,收获大量自然生长的海藻用于生物能源可能对大气二氧化碳浓度具有相当的影响,而且大规模的采收可能造成栖息地流失或者而造成栖息地破碎。但是栽培海藻就不同了。

哥斯达黎加和日本已经重新恢复了海藻养殖用于能源生产。它可以快速产出大量碳中性的生物质,可以燃烧它们从而发电。价值更高的成分——包括一些用于其它生物能源的成分——可以预先提取出来。

我们已经计算出,全面替代化石燃料需要利用全世界海洋的不到3%——这大约是目前农业用地面积的20%。而在这3%海域当中,只要一小部分海洋区域就足以全面替代陆地生物燃料生产。

对于陆地生产的生物燃料,它在减少二氧化碳方面的贡献可能来自减少等效的化石燃料燃烧从而降低二氧化碳的净增加。这是由于生物燃料——源于近来的光合作用的燃料——基本上是碳中性的,因为燃烧释放的所有的碳是最近从大气吸收的碳。

相比之下,化石燃料源于古代的光合作用,因此燃烧化石燃料释放出的碳此前已经贮藏了很长时间,带来的是大气碳含量的净增加。

大规模种植所需的主要投入是营养——因为大量的营养会在收获的时候被取走。常见的农业施肥——它既昂贵又耗能——可能为海洋增加大量的营养,其后果尚不清楚。

但是我们也拥有大量未被利用的营养源:民用废水或者其处理后的产物。利用来自废水的营养种植大规模的海藻田用于制造能源,这可能成为一种利用每天数百万吨未经处理即注入全世界海洋的的废水的经济的方式。而且海藻可以在这个过程中帮助清洁这些废水。

美国的科研机构的实验已经利用人类废水成功地检验了这个理论。这些机构包括Woods Hole海洋学研究所和Harbor Branch海洋学研究所。

就农业而言,考虑到生产用于制造粮食和其它产品的海藻很经济,因此对生物燃料和生物能源而言,至少某些利用海藻来生产的方式也会比较经济。然而,这种和农业的类比并非仅仅到此结束,不计后果的海洋农业可能和不计后果的陆地农业一样有害。

但是转向海洋生物燃料生产的一个最大副产品将是陆地重新恢复粮食生产,让全世界的穷人更容易获得粮食和营养。

Ricardo Radulovich是哥斯达黎加大学的海园项目的主任,该计划是由世界银行资助的。