生物基经济与气候变化

广义的生物经济包含了以知识为基础的生物资源的生产和利用、创新的生物过程以及为所有经济行业不断提供商品和服务的原则（2015全球生物经济峰会，柏林）。对材料、商品和产品的生产而言，生物基经济具有重大意义。首先，生物基经济能够提供新型化学品、建材和具有新功能的聚合物；开发工业生物技术等新工艺技术；为环保的、可持续性的化学品和循环经济提供解决方案。再者，生物基经济用温室气体排放较少的材料替代石油化学品，以生物催化或发酵等生物过程替代化学处理，以减少对气候变化的影响。其次，生物基经济可以为农村带来新的商机、投资和就业；促进区域发展；并为中小企业发展提供支持。最后，生物基经济通过生物炼制的新理念来优化生物质的整体利用水平。

德国nova-Institute GmbH公司董事总经理Michael Carus在《工业生物技术》期刊发表综述性文章，主要概述了生物基经济与气候变化之间的各种重要关联及相互作用，及其面临的机遇和挑战。研究结果如下表所示：

生物基产品在减缓气候变化、减少温室气体排放和碳封存方面具有重要意义。虽然现在的能源行业几乎可以完全脱碳，但化工和塑料行业仍然依赖于碳，若采用可再生碳，将大大降低其对温室气体的影响。目前可再生碳的唯一来源就是生物质，不过未来也可能通过对二氧化碳进行碳捕捉获得可再生碳。

虽然生物基经济使用的是可再生碳，但生物基产品本身也并不是绝对有利于气候变化。从生物质生产到最终产品过程中，会产生额外的温室气体排放（除了在产品生命周期结束时公布的排放量）。如果要充分发挥生物基产品减缓气候变化的全部潜力，还需要改进农业和林业生物质的生产过程：首先，要使用可持续农业生产，例如精准耕作、水土保持及其他气候智能型农业生产方式，减少氮肥的使用量，从而减少化肥引起的温室气体排放；再者，要避免直接和间接的土地利用改变（LUC）。

对于所有生物质而言，现在已经有相应的认证体系以保证植物在环境、经济和社会影响方面的可持续栽培和收获。而从生物质到生物基产品的过程仍需要很大的改进，特别是知识依赖性的新生物技术过程，需要不断改进以提高效率。在过去十年中，全球都在进行基础和应用研究，寻找新的改良的转化途径。例如利用已经发现和经过改造的新细菌和酶，生物技术过程的效率不断提高。新的基因编辑方法如CRISPR/CAS9也为提高效率和分子靶向增加了可能。

影响生物基产品温室气体排放的最重要因素是产品使用寿命的长短，无论是重复使用还是终止使用后对其成分进行回收利用，后者被称为“级联使用”，即对作物的相同部分的顺序使用。生物质的级联使用，在级联的各阶段替代了多种化石产品，可以降低温室气体的排放，并提高资源效益和碳封存量。然而，为了充分发挥这些潜力，收集、分离和回收的能源投入必须尽可能地降低。除了优化转换方式，整个过程所用的能量也需考虑，采用能源效率更高的工艺，同时可选用如生物燃料、太阳能和风力发电来降低温室气体排放。

最后，还需要制定和实施针对不同生物基产品特性和应用的最合适的“终止使用方式”。生物基产品与常规产品相比有更多的终止选择，但也可以选用如焚烧等传统的处理方法。从环境的角度来看，根据产品的实际使用情况，并非所有的寿命期限都是有意义的。生物基产品与常规产品不同的是，它可以生物降解，也可以从中获得新的生物质使资源多次利用。例如生物基产品通过厌氧消化，可以产生沼气，剩余的残渣也可以作为农业肥料。然而，可再生能力也是可持续发展走向的一个重要因素，在决定最适合的生命周期时，还需要考虑处理过程的能源需求以及运输和堆肥设施等因素。

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