行业看法 | 植物源生物质温室气体排放的剖析研究

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行业看法 | 植物源生物质温室气体排放的剖析研究

宣布时间：2023-10-16 浏览次数：3112

一、简介

植物源生物质是指植物生长历程中自然形成的含碳化合物或在人工谋划的农林渔业历程中获取和使用的含碳化合物。生物质作为一种可再生资源，其通过牢靠大气中的CO2举行生长。使用植物源生物质作为燃料、化工质料以及其他生产质料，可以替换化石燃料等不可再生资源，镌汰CO2、CH4等温室气体的排放。

ISO 14067:2018中的附件E.3产品中的生物碳贮存中提到，大大都农产品，包括谷物、水果、蔬菜、牲畜、家禽和相关产品，寿命较短且会被快速消耗。另一方面，一些产品具有较长时间贮存碳的潜力，例如木料或其他生物质衍生的修建产品[1]。

盘算历程中需要思量到随时间增添贮存于生物中碳的稳固性，可是凭证ISO 14067中6.4.8划定，应该在评估期最先就将其盘算入内。在没有特殊划定的情形下，若是使用阶段和/或放弃物处置惩罚阶段爆发的温室气体排放量和扫除量爆发在产品投入使用后10年以上，则应在LCI中详细说明相关于产品生产年份的温室气体排放量和扫除量的时间[1]。
若是在使用或放弃物处置惩罚阶段有碳的排放，则盘算植物生恒久间的碳去除和随后的排放。若是将大气中的碳去除包括在系统界线内，则在放弃物处置惩罚阶段，燃烧生物质或其衍生物碳足迹为0（除去转化为CH4的部分）。若是产品放弃物处置惩罚阶段被重复使用或接纳，当生物碳流转移到后续产品系统时，这也可能导致对CFP的净孝顺为零。该诠释将为生物质能源或生物质质料的的碳排放提供依据。

二、农产品碳足迹核算规则

农产品涉及植物源有机固废处置惩罚界线如下图所示。凭证《RB/T 095-2022农作物温室气体排放核算指南》与《RB/T 175-2018 生物质能可一连性认证要求》，可分为两个系统，即农田生态系统（下称系统1）与有机固废处置惩罚系统（下称系统2）。凭证我国农林业生长情形，系统1与系统2通常由差别组织肩负功效，因此系统1的产品为完整农作物，植物体中有机固废部分可作为有机固废处置惩罚系统原质料。

有机放弃物的碳排放当量经盘算分派后，可直接用于系统2中核算。若之间爆发运输、贮存等化石能源与外购电力消耗，也应一并计入有机放弃物的碳足迹中。
系统1和系统2可享有相互自力周期。

图1 系统划分与界线

二、1 农田生态系统

凭证《RB/T 095-2022农作物温室气体排放核算指南》，在农田生态系统中，核算气体为二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O），排放源如下表所示[2]。

关于单作、一熟作物，可以以自然年做为核算期；多年生、轮作、间作等重大系统，以植物生恒久作为核算期，时代休耕期田间管理所爆发的温室气体排放计入核算期中生长的作物CO2e。

系统1的温室气体排放核算公式为[2]：

E₁ = E_Rice + E_Fert + E_Fuel+ E_Elec + E_Heat + E_Str – ΔC_Soil

总排放 = 稻田排放 + 肥料排放 + 燃料排放 + 购入电力排放 + 购入热力排放 + 堆肥排放 – 土壤碳库转变

其中，E_Fert应凭证植物各组分含氮量举行同比分派，其余排放凭证含氮量举行分派。凭证RB/T 09-2022中划定，年度土壤碳库转变以及其他排放，也应凭证差别作物或作物生长情形举行分派。由此可盘算出有机放弃物例如秸秆、麦麸的最终温室气体排放。

二、2 有机固废处置惩罚系统

凭证ISO14067 3.1.7.1划定，农田生态系统爆发的有机固废均认定为生物质[1]。以能源作物或有机放弃物作为质料，系统1与系统2之间若经由质料网络、质料预处置惩罚、商业环节，需要单独盘算因运输、贮存、处置惩罚等办法爆发的化石能源消耗、电力购入等温室气体排放，并计入有机放弃物的温室气体排放中[3]。

凭证处置惩罚方法，系统2中，有机放弃物一样平常可分为生物质能源途径与生物质质料途径。

二、2.1 生物质能源

生物质后续需经由产品转化/生产，产品商业/存储，产品应用/消耗。该历程中会消耗电力转化、加工、贮存，因运输爆发化石能源消耗，因产品应用/消耗不完全爆发甲烷排放等[4]。通过BECCS生物质能和碳捕集封存手艺，可网络温室气体并稳固封存。

核算公式为：

E_2.1 = E_Fuel + E_Elec + E_CH4– ΔC_BECCS

生物质能源排放 = 化石燃料消耗 + 购入电力 + 未完全使用或转化成的甲烷排放 –生物质能和碳捕集封存的碳汇

凭证IPCC国家温室气体清单指南目录第 4 卷 12.1中形貌，由于生物质在农林和土地使用部分AFOLU中被思量在内，因此在能源部分中，为能源的燃烧生物质所爆发的二氧化碳释放不纳入能源部分总排放。 (不过，为了QA/QC 目的，将生物燃料爆发的二氧化碳排放报告为备忘条目)。用于能源的生物质产品爆发的甲烷和其他气体排放纳入能源部分[3]。
凭证ISO 14067附录E.3，生物质体内的碳可以视为从大气中移除的碳，则燃烧或使用历程后对CFP的净孝顺可为零：即植物从大气中吸收CO2后，一部分用于自身净生长，另一部分通过干枯物、枯死木或根系渗透有机质等形式将碳转移进土壤碳库。而燃烧历程则是将植物体的碳重新释放回大气。若是土壤碳库坚持动态平衡，则现实吸收→燃烧这一历程相当于CO2经由植物这一介质重新回到大气中，现实对CFP孝顺为零[1]。

二、2.2 生物质质料

生物质质料，例如甘蔗渣、麦麸经由加工后可制成植物基包装。包装可通过接纳、再加工实现循环使用。当无法再次使用后，可通过完全燃烧将已牢靠CO2释放会大气，也可通过掩埋、微生物剖析等方法将含碳有机物牢靠在非大气碳库中。

核算公式为：

E_2.2 = E_Fuel+ E_Elec + E_Rec – ΔC_C-Pool

生物质质料排放 = 化石燃料消耗 + 购入电力 + 循环使用历程排放 – 非大气碳库转变

关于植物基质料，能否爆发碳汇的要害是最终产品是否能稳固存留于土壤或其他碳库中。若是植物基质料易于剖析，应参照IPCC国家温室气体清单指南第 4 卷农业、林业和其他土地使用中第5章农地章节盘算是否爆发碳汇；若是植物基质料不易剖析，可于通例条件下稳固贮存，可参照第12章采伐的木料产品（HWP）举行盘算。

二、2.3植物源生物质产品碳足迹情形综述

ISO 14067 附录E.3划定：“……关于来自生物质的产品，碳贮存量盘算为植物生恒久间的碳去除量以及随后的排放量（若是生物碳在使用或寿命竣事阶段释放）。若是从大气中去除的碳包括在系统界线内，则生物碳流入和流出生物质衍生质料（这些质料在寿命竣事时燃烧）将导致对 CFP 的净孝顺为零…..若是产品作为报废场景举行再使用或接纳，当生物碳流转移到后续产品系统时，这也可能导致对 CFP 的净孝顺为零。……[1]”

碳足迹指产品系统中，总共的GHG排放量和移除量。若是在其全生命周期中，从大气中移除的温室气体多于其排放的温室气体，则该生物质产品应认定为负碳产品。生物质可以明确为，植物从大气中移除了碳，转移进了自身生物体内以及土壤碳库中，使用阶段会将自身体内的碳重新释放回大气中，即碳移除=土壤碳库增添+贮存于生物体内的碳。因此若是将生长历程中从大气中移除的碳盘算入CFP，则使用阶段与放弃物处置惩罚阶段需要盘算释放量；反之未在生长历程盘算，则使用与放弃物处置惩罚阶段亦不需思量，但无论哪种情形都需要思量土壤碳库的转变。

别的，生物质产品需要思量到碳排放在生物体内分派的问题，即生物体差别组织应归类为差别的产品，除非完整的植株可以统一进入后续阶段，以此来阻止重复盘算碳移除。
总而言之，若是希望通过生物质产品实现碳移除，并可宣传零碳或负碳产品，在手艺层面现在较为普遍且现实的做法为转移大气中的碳并封存于土壤碳库中，即怎样通过土地使用、森林管理与农田管理实现土壤碳汇增添，并再放弃物处置惩罚阶段可以有用捕获CO2，阻止释放到大气中。

三、农林和其他土地使用部分温室气体排放、分派和扫除概述

AFOLU部分据估算占总排放量18.4%[5]�；谏低程伎庾洌悦恐滞恋厥褂美啾鸬腃O2排放和扫除举行估算（其余温室气体应凭证特定气体和源类别的排放因子转化为等效CO2），核算公式为：

ΔC_AFOLU = ΔC_FL + ΔC_CL + ΔC_GL + ΔC_WL + ΔC_SL + ΔC_OL

AFOLU部分 = 林地 + 农田 + 草地 + 湿地 + 聚居地 + 其他土地

在农林和其他土地使用部分内 CO2 排放量和扫除量的估算通�；谏低程伎獾淖�。

这些包括地上部（AB）和地下部生物量（BB）、死有机物质（即死木DW和枯枝落叶LI）和土壤有机质SO，采伐的木料产品HPW（此碳库作为一种附加池）。以所有池转变的总和，体现某种土地使用种别中一个层的年度碳库转变的核算公式为：

ΔC_LUi = ΔC_AB + ΔC_BB + ΔC_DW + ΔC_LI+ ΔC_SO + ΔC_HWP

其中ΔCLUi 为某种土地使用种别中的一个层的碳转变 = 地上部 + 地下部 + 死木 +枯枝落叶干枯物 + 土壤有机质 + 采伐的木头产品。

用生态系统碳库总量的净损失来估算进入大气中的 CO2排放量，用生态系统碳库总量的净增添来估算大气中的 CO2扫除量。须要时可以思量池间的转移。直接通过清单要领或历程模式可以估算碳库转变。每种碳库或池可保存于恣意土地使用种别中，因而涉及到详细情形需要详细剖析。别的，碳库或池的损失可能为非CO2气体的排放，如甲烷、一氧化二氮、一氧化碳、非甲烷挥发性有机碳和其他气体。差别温室气体需要用不必的核算要领，并统一转化为等量的二氧化碳排放。

别的，在详细核算时也应思量除去一连历程（即植物生长，衰减等）外的离散事务（即扰乱，例如砍伐、火灾、虫害、动物迁徙、土地使用改变等）。凭证IPCC指南，扰乱应统一在爆发时便将未来预期爆发的排放一并盘算，而不是在后期分派至每年的排放中。详细核算也需要凭证详细用地情形举行剖析。

总之，AFOLU部分的碳排放主要通过土地使用转变碳库转变来核算碳排放量。土地使用转变是指森林等自然生态系统被转化为农业、都会化或其他人类活动所需的土地，这会导致土壤碳库的损失，同时释放大宗的温室气体。而碳库转变则是指通过林业活动或其他对土壤碳库的影响。最后通过准确测算土地使用转变和森林碳库转变对温室气体排放的孝顺，可以准确评估和监测AFOLU部分的碳排放情形，为制订有用的减排政策和步伐提供科学依据。

参考文献：

[1] ISO 14067:2018 Greenhouse gases — Carbon footprint of products — Requirements and guidelines for quantification

[2] RB/T095-2022农作物温室气体排放核算指南

[3] 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Vol.4 Agriculture, Forestry and Other Land Use

[4] RBT 175-2018 生物质能可一连性认证要求

[5] World Greenhouse Gas Emissions: 2016, Climate Watch, the world resources institute

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