生質燃料: 暖化殺手?

當所有名詞冠上生物或生質是,是否就代表它們真有那樣天然或環保的功效?! 本篇介紹生質燃料並不是真的比一般燃料環保, 使用生質燃料反而增加溫室效應, 以下帶您一起揭開您所不知道的另一層面. 另外, 公眾在討論複雜的氣候變化時,很大程度上都在說碳:碳排放,碳足跡,碳交易。但其他化學物質也與地球的健康關係重大,其中受到越來越多研究人員關注的就是

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玉米是像墨西哥餅放在桌上比較合適,或是放在汽車油箱裡轉換成乙醇,和生物燃料?

墨西哥的反彈: 因為目前生質柴油的主原料目標為玉米,而玉米餅是墨西哥傳統主食,他們擔心以後玉米餅會變成奢侈品,更有學者說,低價糧食的時代已經過去了,以後「吃的代價」將很高昂。

生質燃料(biofuel)近年來環保聲名大噪,許多人相信它可以降低溫室氣體二氧化碳的淨排放量,理由是提供原料的甘蔗、玉米、油菜、小麥在種植過程中,會藉由光合作用吸收二氧化碳,因此燃燒這類燃料不會造成二氧化碳排放量的淨增加,有利於對抗全球暖化
然而這恐怕是一廂情願!

《經濟學人》雜誌報導,總部位於巴黎的「國際科學理事會」(ICSU,明年四月上任的新任主席是台灣前中央研究院院長李遠哲) 最近委託進行的一份報告顯示,生質燃料對於遏阻全球暖化不但沒有幫助,反而會火上澆油,關鍵在於另一種溫室氣體氧化亞氮(N2O)。



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種植生質燃料作物助長全球暖化

現代農業大量使用富含氮肥料,導致氧化亞氮排放量步步高升。

除了引起氣候變化,氮作為肥料具有更大且也可能更重要的生物學影響。斯坦福生態學家彼得·維托塞克(Peter Vitousek)在今年夏天的《自然》雜誌上發表合作論文,呼籲加深對氮迴圈的關注,並警告說忽視氮的影響有損碳效益。維托塞克說:某些事情的危險很大,像給玉米地過度施肥以促進生物燃料消費之類,氮造成的破壞遠遠超過了碳效益。

荷蘭籍的諾貝爾化學獎得主克魯琛 (Paul Crutzen) 早在二○○七年就已研究指出,科學界嚴重低估氧化亞氮助長全球暖化的能耐,而且種植生質燃料作物會釋放大量的氧化亞氮,完全抵消其環境效益,甚至還會產生負面效應。參與撰寫該報告的霍華斯博士指出,克魯琛的計算方法雖有爭議,但基本結論正確無誤。

氧化亞氮是自然界氮循環 (nitrogen cycle) 必然產物,但現代農業大量使用富含氮肥料,導致氧化亞氮排放量步步高升。玉米由於根部較淺,一年只有幾個月會吸收氮,被列為頭號「漏氮作物」。

以糧食作物為原料的第一代生質燃料除了助長溫室效應,還會影響糧食市場供需,造成部分地區糧食短缺。現在學界與業界正全力研發第二代生質燃料,改用廢棄木材或稻、麥、玉米稈、回收乳品等農業廢棄物,期望開創真正具有環保商業價值的替代性能源。


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誰比二氧化碳造成的暖化威脅更高?

依據京都議定書(下圖為正綠色為全世界簽訂京都協議書之國家)目前的管制規定的六種人為溫室氣體為二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氫碳氟化合物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)及六氟化硫(SF6)
(CH4)的暖化潛能是二氧化碳的25倍一氧化二氮(也稱氧化亞氮, N20)的暖化潛能為二氧化碳約為298倍

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氧化亞氮又名「一氧化二氮」,俗稱「笑氣」,有輕微麻醉作用,常用作改裝汽車的助燃劑。在全球暖化問題上,氧化亞氮的名聲雖遠不如二氧化碳,但其溫室效應是同質量後者的二九八倍。

溫室氣體

CO2

甲烷 氧化亞氮(N2O)
暖化效能*(以二氧化碳為基準) 1 25 298
1750年工業時代前大氣中的含量 280ppm 0.715ppm 0.270ppm
2005年大氣中的含量 379ppm 1.774ppm 0.319ppm
畜牧業佔總排放量的比率** 20﹪ 37﹪ 65﹪

資料:
IPCC Fouth Access Report, 2007, Table 2.14
Livestock's long shadow (FAO,2006)



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國際氮倡議 - 最終管理氮足跡

早在2008年維吉尼亞大學環境科學家詹姆斯·蓋洛威(James N. Galloway)撰寫的類似論文就在《科學》雜誌刊出。他是「國際氮倡議」International Nitrogen Initiative)前主席,該組織是一個提倡巧妙用氮的科學家群體。蓋洛威目前正在開發一種衡量個人氮足跡的通用計算器。他說:活性氮不是廢棄物。我們非常需要它。只是不能太多也不能太少。它僅僅是比碳更複雜一些。

同時美國科羅拉多大學教授湯森德正在研究人類對氮循環的影響,初步結果顯示氮循環變化的速度、幅度更高於眾所矚目的碳循環。湯森德與多位同儕發起「國際氮倡議」,目的是深入瞭解氮循環變化並降低其負面效應,最終要像管理其它污染物質一樣管理氮。



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生態系統中的氮成份 - 簡介

伍茲霍爾海洋生物學實驗室的高級科學家安妮·吉卜林(Anne Giblin)是阿拉斯加大學長期生態學研究專案的一員。整個夏天她都在位於北極圈和北 冰洋之間的野外實驗站研究湖床沉積物中的氮成分——不是占空氣體積80%的惰性氣體氮,而是蓋洛威提到的活性氮。它以硝酸、氮氧化物、氨和硝酸鹽等形式存 在,發揮著多種作用。

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氮是所有活生命體的組成部分。當植物和動物死亡後,它們體內的氮就會轉移到土壤中,而土壤中的氮反過來又能為陸地上的植物提供養分並滲入水體中。吉卜林之所以從事這項研究,是因為她認識到隨著北極暖化,永久凍土帶消融,土壤中的碳和氮就將被釋放到大氣中。

當一個生態系統中富含氮,引起的第一反應就是生命繁殖能力增強。魚更多,植物更多,一切都更多。但這很快就會演變成一種氮癌:水體渾濁,藻類氾濫, 形成有毒的死亡地帶。科學家將這一過程稱為超營養作用,也就是水體富營養化。這個問題給很多沿海地區帶來了威脅。路易斯安那大學海洋協會的執行主管南茜·拉巴萊斯(Nancy Rabalais)素有死亡地帶皇后之稱。每年夏天她都乘坐科研船巡遊墨西哥灣,查找富含氮的河水匯入灣中所造成的損害。 她估計今年水藻滋生的死亡地帶範圍將超過2002年的8500平方英里。

拉巴萊斯說,問題之一就是,密西西比河沿岸社區密集,需要更強有力的政府督導,但這並不在布希政府制定的政策範圍之內。作為由美國環保協會資助、美國國家科學院管理的一個國家研究委員會的成員,拉巴萊斯認為:(政府)說得太多,做得不夠。

當前人們對肥料的使用效率非常低下。一頭牛從飼養到屠宰,僅僅只有6%的氮得到了利用,其餘的都逸散到了空氣或者水源中。豬肉生產過程中的氮利用率為12%,雞肉為25%。牛奶、雞蛋和穀物的利用率最高,大約為35%



資料來源:
(1) 隱藏的溫室氣體-氮
(2)
生質燃料抗暖化 恐火上澆油
(3) 氮循環

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