木炭作为全球商品 ： 它是可持续的吗 ？

FOREFORESIS 1 科学部 August2022 030 早期预警，新出现的问题和未来 FORESIGHT Brief 木炭作为全球商品：它是可持续的吗？ 背景Introduction60 联合国环境展望简报由联合国环境规划署出版，除其他外，突出了环境变化的热点， 新兴的科学主题，或讨论当代的环境问题。因此，公众有机会了解他们的情况 不断变化的环境和日常选择的后果，并思考未来的政策方向。 环境署《展望简报》第30版考虑了越来越多地使用木炭作为能源和冶金应用对环境的影响。 Abstract 木炭通常是由树木制成的，被认为是一种可再生资源，在低收入和中等收入国家以及高收入国家都使用。 “可再生”木炭，主要是通过种植树木生产的，“不可再生” 通过森林砍伐产生的木炭。 即使是所谓的“可再生”木炭也通过使用单一文化对环境产生不利影响，这 因此，应更广泛地使用替代原材料，例如农业和其他有机废物（木屑，果壳，麦草等 ）来生产木炭。 数十年的创新通过增加太阳能和风能等现代能源替代品的供应和消费， 改变了全球能源格局（Jagamoha2021;美国国际开发署[USAID]201955 ）。在过去的十年中，可再生能源一直致力于减轻污染和降低二氧化碳 （CO2）排放，旨在应对气候变化的已知影响（国际可再生能源机构 [IRENA]2021）。然而，木炭消费在世界各地持续存在，在一些国家，50 它主导着能源结构，与电力和天然气激烈竞争，即使这些能源选择是现成的(Nabal和Gieré2019)。因此，全球木炭生产。 已从1995年的3600万吨（公吨）激增至2019年的5400万吨（45 木炭产量(Mt) 图1). 木炭通常由树木制成，并通过称为热解的过程获得，在此期间，原40 木在低氧条件下加热以去除水分和挥发性成分。而非洲作为一个大陆，占世界平均年木炭产量的近60％（图1），巴西产生的绝对量（6.5 公吨/年）是所有国家中最高的（联合国粮食及农业组织[粮农组织]35 2021年）。木炭被广泛用作烹饪和吸烟的能源商品（例如，在水烟 ，水烟和类似的水管上），是中低收入国家的重要家庭能源。 它也广泛应用于重工业，如冶金加工30 (Feliciano-Bruzual2014;Nogueira,CoelhoandUhlig2009;Scarpinellaetal.2011)。 欧洲大洋洲 1.2% 亚洲 17.9% 美洲 22.3% 0.1% Africa58.6% 图片来源：Shutterstock.com/deryabinka 199520002005201020152020 图1:1995年至2019年全球木炭产量以百万吨(Mt)为单位。Piechart显示了各地区占全球年均产量的份额(1995年至2019年期间的百分比)。来自粮农组织的数据(2021年)。 图片来源：CatherineNabukalu 为了减少木炭生产对森林和半干旱地区的有害影响，包括树种的潜在灭绝，例如索马里的相思（UNEP2018），替代原材料，例如大量的全球有机废物（Kaza等人。2018年），必须越来越多地使用，包括用于木炭制造，可以通过有效的政策来促进。 系统思维视角 污染 气候变化温室气体 人类健康 森林与生物多样性 木炭从废物 经济活动与城市化 木炭从树木 木炭需求 有机废物 木炭需求中的主要因果循环和需要考虑的替代方案。经济活动和城市化推动了对木炭的需求，进而推动了树木木炭的生产。树木产生的木炭减少了森林和生物多样性，增加了温室气体（GHG）的污染和排放，这加剧了气候变化并对人类健康产生了不利影响。鼓励从有机废物替代生产木炭的政策将减轻传统方法对温室气体的污染和排放，因此对环境和人类健康都更有益。这种方法反过来导致更可持续的木炭生产。（+）影响在同一方向，（-）影响在相反的方向。虚线表示废物到木炭政策的潜力。 1.7 1.3 2.5 3.7 3.5 1.3 1.9 6.5 1.4 1.5 Mt 6.49 平均产量(1995-2019年),单位:百万吨(公吨)。十大生产国突出显示其年平均生产价值:灰色区域:无数据可用年。平均数木据炭来产量自（粮百农万组吨织）(2021年)。 0.01 阿根廷巴西 中国古巴刚果民主共和国* 埃及埃塞俄比亚加纳印度印度尼西亚缅甸纳米比亚尼日利亚巴拉圭波兰索马里坦桑尼亚泰国 2,466 271 3,427 4,931 7,304 2,084 233 72 32 741 1,526 994 875 125 135 93 印度尼西 2,265 708 902 910 362 291 754 841 69 70 103 95 89 88 0 20% 244 40% 60% 8015%3 100% 212 非森林区域 94 564 林区 63 425 461 巴拉圭缅甸尼日利亚阿根廷 图5:十 347 164 8180 索马里波兰 78 71 60 古巴 纳米比亚中国 和出口商 森林面积。所有国家/地区的大小均归一化为100％，并且每个条形内以白色显示的所有值代表千平方公里 （km2)。埃及森林面积(1000公里2）太小，无法在此图表中显示。来自世界银行（2017a）的所有数据 。 *刚果民主共和国 为什么这是一个重要的问题？ 尽管木炭生产与森林砍伐之间的直接联系（Zorrilla-Miras等人，2018年）在文献中存在争议（Chidumayo和Gumbo2013；Tarter等人，2018年），但两者之间存在明显的次要关联，因为材料是生产的 从清理土地用途改变的地区砍伐的树木(图2)，如农业和城市化。 图2:在清理种植桉树的土地上生产木炭 图3:木炭的年 在乌干达中部Mityana区Kyegaliro(2021年10月)。 图片来源：CatherineNabukalu 主要的热带木炭生产国，如巴西、刚果民主共和国和尼日利亚(图3 ）已经失去了重要的生物多样性和森林覆盖（Okoth2022；世界银 % 大木炭生产商的森林与非森林地区比例 行2017a）。例如，在巴西和澳大利亚，对桉树生产用于生铁（粗铁）行业高炉的木炭的需求增强了大规模的单一栽培（Norgateetal.2012;Scarpinellaetal.2011),因此损害了生物多样性(世界银行2017b)。事实上,仅在巴西,超过521种本地植物物种已被确定为受到威胁(世界银行2017a)。 。每个国家的总规模是其森林面积加上非森林面积的总和 图4:木炭的十大出口国单位:千吨(kt)。数据代 表1995-2019年期间的年平均值。数据来自粮 农组织(2021)。 图片来源：CatherineNabukalu 木炭生产商(图3)和出口商(图4)，包括埃及、索马里、纳米比亚和埃塞俄比亚，其森林覆盖率远低于主要的热带木炭生产国(图5)。埃及、索马里、纳米比亚、 埃塞俄比亚也位于半干旱至干旱地区，由于植被稀缺，对生态系统的破坏与热带地区一样严重，甚至比热带地区严重，例如，受到威胁的树种证明，例如索马里的相思（Nabal和Gieré2019；UNEP2018），肥沃的土壤或耕地的流失以及荒漠化。为了减少对这些顶级生产和的有害环境影响。 -出口地区，必须推广使用广泛可用的替代原材料（例如农业废物，木屑），以满足全球对木炭的持续需求（Surono2019）。 木炭消费通常与贫困有关(例如Procedre，Adsah-Po和Taechi2019 ；Khdi等人。2011年；Schder和Bagchi-Se2019）和缺乏现代能源替代品（世界银行2018），因此具有“能源贫困”的假定概念 （Gozález-Egio2015）；在低收入和中等收入国家，“能源贫困”极大地影响了妇女和女孩的生活，由于她们的性别角色，她们花了最多的时间在这些污染燃料上，这最终影响了她们的健康以及年幼儿童的健康。然而，仍有大量木炭进口。 “能源安全”国家，包括德国，法国，英国，日本和美国（粮农组织2021年），这些国家拥有各种更新，更清洁的能源替代品（全球能源研究所2020年）。 在撒哈拉以南非洲（美国国际开发署2019年），木炭消费预计将在2030年（世界银行2018年；Schunder和Bagchi-Sen2019年）中保持突出地位。因此，这些趋势为大多数非正式木炭贸易维持了复杂的国际供应链（世界自然基金会2018年）。 事实上，木炭行业使一些人摆脱了赤贫，并提供了社会经济利益，包括就业和政府收入(Mabele2020；Sander，Gros和Peter2013；Tarter等.2018;Marsoem,Sulistyo,andIrawati2004).Theinternationalannualtradevalueofcharcoisexceedinglydifficulttoassessment,withestimatesrangefromUS$120million(FAO2021)to 14.2亿美元（经济复杂性观察站[OEC]2020），这清楚地表明了当前贸易计量报告的数据不一致。较低的价值无疑太低了，因为即使是索马里，印度尼西亚和海地等个别国家，也保持了数百万美元的木炭出口（Tarter等人。2018年；环境署2018年；Marsoem、Slistyo和Irawati2004)。上限值不包括再出口，即Procedres.，出口国不是最初的木炭生产国(另见世界自然基金会2018)。 木炭被视为可再生能源木炭通常被归类为可再生能源，因此，有人提议开放包括木炭在内的可再生能源的国际贸易（Steebli2005），木炭作 为全球市场上的合法商品交易。在冶金应用中，木炭已被证明比焦炭等化石燃料释放更少的CO2和硫化合物(Feliciao-Brzal2014;Mose等人 。2001年；索默菲尔德和弗里德里希2021年)。 在考虑碳信用和税收的地方，例如使用生命周期分析（LCA），木炭被视为重工业中更经济的替代品（Feliciano-Bruzual2014；Norgate和Jahanshahi2011；Norgate和Langberg2009；Scarpinella等。 2011年），因此，用木炭部分或完全替代化石燃料具有重要的前景（Feliciano-Bruzual2014；Norgate和Jahanshahi2011）。 例如，将铁矿石冶炼成粗铁，巩固了巴西作为世界最大木炭生产国的地位(粮农组织2021年)，其80%的产量用于工业加工(Scarpiella等人 。2011).冶金行业的木炭消费量激增，尽管其生产仍然非常初级，具有任意的生产标准（Norgate等人。2012年），窑炉效率低至15-26 ％（Namaalwa，Hofstad和Sahaya2009；Marsoem，Slistyo和Irawati2004）。相比之下，使用干馏窑可以达到32％的效率，空气污染较少，尽管它们的产量仍然很低（Aoa等人。2022年）。 主要发现是什么？ 木炭生产中的游牧民族 大多数树种可用于生产木炭（Katede，Birie和Tegaes2000） ，在包括乌干达在内的某些地区，为此目的砍伐树木可能是高度不分青红皂白的（Nabal和Gieré2019）。然而，植被的稀缺（Namaalwa，Hofstad和Sahaya2009；ServirGlobal2018）导致生产者转移到森林，燃烧木炭，并再次迁移以追求新的树木（Nabal和Gieré2019；Marsoem，Slistyo和Irawati2004）。高成本和将原木转移到单个生产点的负担使游牧民族在某些燃烧器中可行。 地区。例如，在乌干达，木炭是在土墩窑中生产的(Figures2,6）在砍伐树木的地点，从而消除了对原材料运输和固定窑炉的投资。在索马里和乌干达，木炭生产通常发生在公共和私人土地上 社会经济活动，如放牧和农业。 在乌干达