生物碳

在佐治亞大學農業大道附近，有一台非常獨特的機器。這台機器猶如一個錦囊，藴藏着解決多個環境危機的辦法，比如温室效應，能源危機，以及食品和水資源短缺。作為國際上少數幾個致力於探尋碳源循環利用途徑的科學家，Brian Bibens驕傲地説：“這台製造加工生物碳的設備，是我們研究成果的結晶。”

Brian Bibens是“生物碳”領域的專家。在提煉生物碳時，Brian Bibens將生物量裝在八角形的金屬桶內以高温加熱。在熱化學效應下，生物量被高温分解，成為可用做肥料的類似於碳球狀的物質。很多科學家冠以生物碳“黑色黃金”的美譽。

隨着全球氣候變化加劇，每個人都希望能夠找到一種途徑，以快速、經濟地降低碳的排放量，至今仍然未有一個理想的解決方案。不過，這並不意味着就沒有通往“碳零排放”的捷徑。生物碳就是一個相對簡易的方式。

植物在生長過程中會吸收二氧化碳。但是，一旦它們被砍伐或燃燒，它們所吸收的碳就又會被排回大氣中。保證樹木生存，尤其是熱帶地區的樹木，是存儲碳的一種方式。但是，如果植物被砍伐並在一個可控的、低氧環境中燃燒，就會生成木炭。木炭是碳的一種穩定的固體形態。如果你將生物碳與某種土壤混合在一起，就可以減少大量的從土壤中釋放出來的甲烷和一氧化二氮等温室氣體。《自然-地理科學》一項最新研究發現，生物碳可以抵銷全球12%的碳排放量。 ^[1] 

由植物形成的，以固定碳元素為目的的木炭被稱為“生物碳”。土地中自然存在大量的碳元素，但是這些碳是不穩定的，受氣候影響會釋放二氧化碳。而生物碳則可以固定碳元素長達幾百年。更重要的是，其生產過程中產生的副產品，對人們具有很大的吸引力。生產中，大約1/3原料變為生物碳，1/3變為可用於發電的物質，另1/3則形成原油。因此科學家表示：“生物碳使我們能夠一次性解決三個重大危機：氣候變化危機，能源危機，以及食品和水資源危機。”

地球本身擁有一個碳循環系統，碳可以被植物，土地，海洋和其他自然過程沉積下來。然而這些系統目已經嚴重超負荷了。據統計，2000到2007年，全球環境體系共沉積了48億噸人類排放的碳，然而仍然有40億噸的剩餘。而生物碳每年可以沉積10到20億噸碳元素。它的這種神秘的特性，使其成為研究氣候變化最熱門的領域。

生活在巴西亞馬遜河流域的人們長期使用一種特殊的肥料。這種肥料來源於當地，具有恢復貧瘠土壤肥力的能力。當地人把它稱為“印第安人的黑土壤”。它多產、肥沃，與當地稀疏、貧瘠的土壤形成鮮明的對比。這種黑土壤在一些地區可以延綿幾公頃，但是還沒有人知道這些神秘的黑土壤到底是什麼。有人猜測它是火山岩，或者是古代湖泊的沉積物，又或者是很久以前植被腐爛後的殘留物。但很少有人會認為它是人為製造而成的。

現代研究證明，黑土壤是2500年，甚至6000年以前由生活在亞馬遜流域的人們製造的。一般認為，他們使用的材料包括動物糞便，魚，動物骨頭和植物廢物。但是生產黑土壤最關鍵的原料，也是黑土壤之所以呈現黑色的原因，是木炭的使用。

黑土壤中的木炭可以使土壤肥力維持一個世紀之久。幾個世紀以來，生活在南美亞馬遜流域的人們都靠這些原生態材料製造“黑土壤”來肥沃土地。幾千年過去了，那兒的土壤不需耕耘灌溉，依舊十分肥沃。

佐治亞大學的科學家Steiner解釋道： “千百年過去，這個區域依舊沃土依然，那是因為土壤中富含碳元素。” 因此，生物碳這一科學概念的提出，使人們看到了無需砍伐森林也可開拓農耕地的希望。

但在生物碳科技大規模投入運用之前，該技術仍進一步改良和完善。工廠可向全球各地農場購買農耕廢料。這也是生物碳製造藴含的一大商機。

生物碳可以保護環境。鑑於其高含碳量和多孔的特性，它不僅可提高土壤蓄水儲養的能力，還可保護土壤中的微生物。它像一個地下碳水槽，鎖住二氧化碳，最終達到增加作物產量的效果。

美國國家海洋與大氣局的統計數據顯示，從20世紀80年代開始，大氣中的二氧化碳含量就以驚人的速度攀升。八十年代的二氧化碳含量以每年百萬分之一點五的速度上漲，而自2000年以來，這個速度被改寫至每年百萬分之二.

而生物碳則可吸收有機物質腐爛時釋放至大氣的二氧化碳；並幫助植物有效儲存其光合作用所需的二氧化碳。通過這兩種方式，生物碳起到了潔淨空氣的作用。

Christoph Steiner是生物碳領域的學科帶頭人。他説：“土地中自然存有大量的碳元素，因此，充分利用生物碳可降低大氣中二氧化碳的含量。”

根據美國國家航空宇航局的科學家James Hansen的研究，如果生物碳可在全球範圍內有效使用，那麼大氣中的二氧化碳含量可在50年內降低百萬分之八。

生產生物碳過程中產生的副產品，對環境保護和能源生成也是大有益處的。生成過程中約1/3原料變為生物碳，1/3可被再加工用於發電，另1/3則可成為原油。生產時釋放出的氣體可被用於發電，而其他一些副產品可用於製藥。

生物碳是面向未來的，低成本，可持續性的環保能源。而它的起源則可追溯到幾千年前。

關於生物碳，還有許多未解之謎。例如，為什麼它能改善土壤？人類還不知道確切的原因。科學家認為，這可能是許多因素共同決定的。木炭結構疏鬆，有利於營養素的儲藏，就好像海綿能夠保存許多水一樣。另外，生物碳可以代替人工氮肥。而氮肥釋放的氮氧化物比二氧化碳對温室效應的影響要高300多倍。

但是也有人指出，任何期望僅靠生物碳就能解決施肥問題的人都是錯誤的。生物碳並不足以像黑土壤一樣作用於貧瘠的土地。黑土壤包含了許多其他來源的營養素，其中包括豐富的磷元素。毋庸置疑，生物碳在儲存這些營養素上扮演了重要的角色，保證了植物根莖營養的供給。但前提是這些營養素必須由其他途徑獲得。目前為止還沒有人能夠成功地複製黑土壤。

然而，即使生物碳的效果並不完全滿足人們的期望，它仍然是對付氣候變化的重要手段。因為在眾多降低大氣碳水平的方法中，很少有像生物碳這樣既簡單又廉價的。

但是大量應用生物碳還有一些問題需要解決。首先，人們需要開發一個生產生物碳的模型，確保它既能降低温室氣體，又能簡單方便的在不發達國家的農場中應用。此外，發達國家大型農場的運營模式也需要進行調整，從而提高人們收集和處理廢物的積極性，而這經常需要給與經濟上的刺激。相反，發展中國家也許更需要科學的管理方法和技術。這些經濟和交流方面的問題，是制約生物碳使用的真正阻力。