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EDF研究 | 用海藻制品“固碳” 帮助减缓气候变化
目前,地球已进入“沸腾时代”,温室气体排放增加导致气温上升,全球海洋温度再创历史新高,各类极端天气频发。因此,除了进一步减少温室气体排放,人类还需要更为快速、有效的方法,从大气中移除更多的碳。海洋约占地球表面积的71%,每年可以吸收人类活动排放到大气中约30%的二氧化碳,被认为是最大的碳库。在今年的COP28期间,海洋角(Ocean Pavilion)汇聚了全球的主要海洋管理者和气候倡导者,通过70多场活动,深入探讨了应对气候变化的海洋解决方案,这也体现了海洋相关的气候议题正受到越来越多的国际关注。
随着人们对蓝碳认识的深入,以及对寻求基于自然的气候解决方案的需要,作为“三大滨海蓝碳生态系统”重要组成部分的海藻,引起了研究者的浓厚兴趣。海藻主要吸收的是溶解在海洋中的碳,而不是大气中的碳,许多海藻品种还具有生长速度快的优势。这意味着海藻在固碳、减缓气候变化方面具有很大的潜力,将开启一个充满前景的新型研究领域。根据FAO数据,相比2019年,2020年全球海藻养殖产量增长1.4%,达到3510万吨(以湿重计),贸易额增加至11亿美元(FAO,2022)。大部分海藻生产主要集中在东亚和东南亚国家,其中中国、印度尼西亚、菲律宾、韩国、日本和马来西亚的海藻产量甚至占到了全球养殖海藻产量的98%。中国具有悠久的海藻养殖历史,如今已经成为世界上最大的海藻养殖国——2020年的藻类养殖产量达到了262.14万吨(按干重计)。然而,由于海藻的固碳量受到很多因素的影响,目前准确测量仍具有一定难度。在全球应对气候变化及中国“双碳”目标的推动下,蕴藏在海洋宝库里的海藻能否帮助中国乃至世界减缓气候变化,亟待进行深入研究。
基于这样的背景,EDF率先完成了《海藻制品分析》报告。该报告通过对海藻制品的全生命周期分析,更好地评估了海藻制品真正的环境影响,为如何让海藻最大限度地发挥气候效益提供决策依据。在缺乏商业公司数据的情况下,报告主要基于灰色文献信息,详细阐述了各类海藻制品的制造工艺及商业发展状况,探讨具有固碳潜力的海藻制品的商业可行性。
报告选择了以下6种海藻制品,从海藻的物种和来源、养殖和收获、干燥和提取、到产品的加工、运输等方面,全面展示每种产品从生产到零售阶段的完整流程:

01生物刺激素

海藻制成的生物刺激素具有多重农业效益,可以改善植物健康、提高作物产量。目前,海藻生物刺激素已经商业化,如果农民能够利用海藻生物刺激素替代部分化肥,将有效减少化肥施用的温室气体排放。

02动物饲料添加剂

牛羊等反刍动物消化过程中的肠道发酵会产生大量的甲烷,而甲烷是一种十分强大的温室气体。有研究表明,在牛的饲料中添加少量海藻可以减少40-99%的甲烷排放。然而,目前需要进一步研究更易养殖且具有抑制甲烷排放作用的海藻品种。

03生物燃料

海藻可制成高能量密度的天然气和生物柴油,替代化石燃料和其他温室气体密集型生物燃料来源(如使用化肥种植的玉米),减少温室气体排放。任何类型的海藻都可以用于生产生物燃料,但面临着养殖海藻需要时间、能源和资金的挑战。目前考虑生产成本和价格,应用案例较少。

04纺织品

目前海藻纺织业的规模还很小,市场上生产海藻纺织品的公司只有少数几家。由于生产成本高,海藻纺织品通常被作为高档商品进行销售。由于海藻纺织品的供应链过长和资金问题,不易吸引投资,因此该方面的市场潜力受限。 

05生物塑料

塑料生产的原料主要是化石燃料,而利用海藻生产生物塑料,可以替代塑料生产所需的化石燃料,减少温室气体排放。如今塑料市场非常庞大,随着减塑、限塑或禁塑的呼声越来越高,有些国家和地区已经开始禁止塑料产品的应用,这将增加对海藻制成的生物塑料的需求。目前,市场上已经有海藻生物塑料产品可供销售。相比于由玉米或甘蔗制成的可再生塑料,海藻生物塑料不存在与粮食生产竞争土地的潜在问题。

06建筑材料

海藻中的纤维素、海藻酸盐或灰烬作为纤维填充剂或粘合剂,用于制作海藻砖、绝缘材料、纤维板、水泥、灰浆、铺路石和内墙板等建筑材料,这些海藻建筑材料都可以存储碳。目前一些海藻砖和海藻保温材料已经投入商业使用,其他产品仍处于研发阶段。

天然海藻床和海藻养殖每年可能封存数亿吨二氧化碳,其中,一部分脱落的碎屑和渗出的溶解有机物被带到沉积物和深水中,被保留数个世纪。从这些角度来讲,海藻已经起到减缓气候变化的作用。然而,由于海藻的自然固碳量难以量化,利用碳融资来扩大其规模具有挑战性。相比之下,用生产海藻制品的方式来捕获碳,可以显著提高天然海藻床和海藻养殖的气候减缓效益,所产生的气候效益也相对容易量化,将可能使基于海藻养殖的高完整性气候减缓碳信用变得可行。

然而,受加工能力和技术限制,中国海藻加工长期局限于食品等少数几个领域。尽管液态肥和固态肥、海藻纤维、海藻药物制剂等海藻深加工产品已经在中国得到开发和推广,但海藻在饲料添加剂、生物燃料、建筑材料等领域的应用仍相对较少,关于其固碳效益的研究也不够充分。随着人们对海藻的生态和经济效益重视程度的提升,希望该领域能够获得更多资金支持,并且能够有更多科学家投入到海藻固碳相关的研究工作中,进一步探索海藻在减缓气候变化方面的潜力。

参考:

FAO. 2022. The State of World Fisheries and Aquaculture 2022. Towards Blue Transformation. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cc0461en

农 业 农 村 部 渔 业 渔 政 管 理 局. 2021年中国渔业统计年鉴. 农业出版社, 北京

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