《【牛津通識課02】再生能源》：所有對環境衝擊的擔憂，都逐漸轉移到「第二代生質燃料」上

文：尼克・傑利（Nick Jelley）

生質能

從人類開始過定居生活以來，牛津就會種植作物和獵殺動物來吃食，通識並且燒木取暖。課再這些生命物質中存有能量，源所有對憂都有的環境在燃燒時會釋放熱量，有的衝擊則是以食物的形式供我們和動物食用。而這類能量的擔到第代生最初來源都是太陽，是逐漸轉移質燃植物透過光合作用捕捉陽光，將空氣中的料上二氧化碳和地上的水轉化為碳水化合物。隨著全球人口不斷增加，牛津土地資源正急劇枯竭中。通識種植生質能所需的課再作物必須使用到大量的土地，這為生質能的源所有對憂都發展打上問號，因為發展這類能源可能會與種植糧食和保護生態系互相衝突。環境

目前，衝擊生質能占我們消耗的總能源的十％左右，主要透是燃燒木材、木炭、糞便或農作物殘留物來產生熱能，將其用於烹飪和取暖，另外就是以食物的形式產出，這所提供的能量與前者大致相同。在開發中國家，這種傳統生質能仍是許多人的主要能量來源。

一九七○年代爆發石油短缺的危機，這激發世人種植燃料作物的興趣，想要以此來替代汽油和柴油這兩種石油衍生燃料。生質燃料主要有兩種，一是乙醇（即酒精），這可以透過玉米等含糖植物的發酵過程產生；另一是生物柴油，是用棕櫚油這類植物油提煉而成。另外，也有人對開發木材和農業廢棄物來作為生質能感興趣，這些可以用來替代煤炭或天然氣，用於發電或需要大量熱能的工業製程。由於在種植和收穫過程中所釋放的二氧化碳量很少，可忽略不計，因此這些生質能源作物可算是一種低碳的永續能源。

在光合作用中，太陽能轉化為生質能的效率很低，約為一％。這意味著需要大片土地來種植生質能源作物。以日本為例，就算用盡所有的耕地，所產生的生質燃料也只能替代三十％的每年汽油消耗量。換言之，為生質能尋找合適的土地可能是一大問題。

傳統生質能

傳統的生質能源目前為開發中國家將近二十五億的人口提供能源。另有三億人是依賴煤炭和煤油。然而，在簡單的爐灶和明火中燃燒木材、木炭、煤或煤油會產生嚴重破壞健康的煙霧，每年約有三百八十萬人因此早逝，這主要影響的是婦女和兒童。他們通常得花上幾個小時收集木材，若是把這些時間省下來，孩童就可以去上學，而婦女則可用來從事其他活動。

在生活於非洲撒哈拉沙漠以南地區的十億人口中，約有八十五％依賴傳統的生質能源。當中大部分是使用木炭，特別是在城市地區，因為材質緻密，容易使用；傳統上，木炭是在缺氧的土坑或土窯中加熱木材製成的。由於人口成長，再加上有更多人往城市集中，預計這樣的需求將會持續上升。這股趨勢引起對森林砍伐和土地退化的擔憂。未加規範的木材採伐可能會對環境造成破壞，這樣的對比剛好可以從海地的伐林與多明尼加共和國保存完好的森林看出來。

Photo Credit: 日出出版

世界各地都在嘗試採用改良的烹飪爐灶，中國在一九八○和一九九○年代初期引進了一億三千萬台。但大多數對健康的益處仍然有限，因為在燃燒燃料時仍會排放出帶有微粒的煙霧以及一些一氧化碳。要去除這些有害排放物，需要達到完全燃燒。這可以透過加熱燃料上方的空氣來達成，但這往往會增加燃燒爐的複雜性，而且造價較為昂貴，在農村地區沒有多少人負擔得起。不過還是有些簡單的信貸計畫，讓一些低收入戶可透過手機來申請優質的爐灶。

這些潔淨的生質能源爐灶的生產成本需要降低，而集中化的工業生產可透過規模經濟來協助達成。由於太陽能板和電池的成本急劇下降，電爐可能很快就能成為另一個解決方案。

不過有許多人不願意嘗試新的烹飪方法，也沒有意識到這些對健康的好處。在一些貧困社區，還得擔心有人會偷盜這些新設備，遭竊的恐懼可能也會推遲對這項新技術的投資。

生質燃料

自十九世紀末以來，世人開始對生質燃料產生興趣，當時狄塞爾（Rudolf Diesel）在巴黎的一個展覽會上展示了他研發出的第一台以花生油當燃料的引擎。後來在一九二○年代，福特（Henry Ford）也嘗試過用可發酵的農作物所產生的乙醇來發動拖拉機。然而，在二次世界大戰後，隨著中東廉價石油的供應，對生質燃料的興趣也日益減弱。等到一九七○年代，石油供應受到威脅時，世人又開始重燃這方面的熱情，許多國家制定出鼓勵生質燃料成長的政策；最初是為了保障能源安全，後來也是基於遏止全球暖化的考量。

其中最成功的一項生質燃料計畫是在巴西，那裡的甘蔗種植園非常廣大，在一九二○年代後期就是在這裡開始生產乙醇的。這種方式的能量產量很高，因為在種植和收穫作物期間，以及在製造乙醇時所使用的能量都相對較少。大面積的可耕地再加上良好的天氣條件，得以種植大片甘蔗田，現在，乙醇占巴西汽車燃料的三分之一左右。

然而，在其他國家的生質燃料計畫則不太成功。在美國，鼓勵農民用玉米製造乙醇，但能源產量很低，因為生產玉米需要大量能源。此外，美國生產的生物乙醇量僅占其汽油消費量的十％左右。若要再提高十％的產量，需要的土地大約是十五％的美國農田。

在歐洲，歐盟鼓勵生質柴油，而植物油的產量也有所增加，特別是在本世紀的前十年。這些油必須先進行化學處理，才能用於現代柴油引擎，因為它們比柴油燃料更濃稠。生質柴油對棕櫚油的需求導致印尼和馬來西亞的伐林增加，並且放乾了大面積的泥炭地。這導致泥炭分解，引發火災，釋放出大量二氧化碳，而這將需要種植很多年的生質燃料作物才有辦法抵消。