防止全球变暖与木材利用

释城

本帖最后由 释城 于 2009-4-23 09:22 编辑

日本《木材工业》2008年第2期刊登了外崎真理雄等人的文章，以“森林资源与木材利用”、“碳贮藏效果与采伐木材评价”、“节能效果”和“替代化石燃料的效果”，以及“通过林业和木材利用可能削减的温室气体量”为题，全面论述了防止全球变暖与木材利用的关系。
　　《京都议定书》的第一个承诺期于2008年开始，日本承担的义务是将温室气体排放量比1990年减少6%。但是，2007年通过的政府间关于气候变化的第四次报告表明，应对全球变暖需要更长时期的对策。
　　日本开展的模拟研究之一是，为将工业革命以后气温上升幅度控制在不使气候变暖陷于危机状态的2℃以内，必须使大气中温室气体浓度保持在475 ppm以下。为此，2050年全球温室气体排放量与1990年相比必须削减50%，从人均排放量平衡等观点出发，日本要削减70%左右。
　　今后数十年，社会结构和资源利用战略都将发生巨大变革。其中，木材利用应发挥怎样的作用，而且为防止全球变暖能做出多大程度的贡献，这就是本文将要探讨的问题。
　　一、森林资源与木材利用
　　为使大气中的二氧化碳实现净减少，必须通过扩大森林面积和提高单位面积蓄积量来增加全世界森林的碳蓄存量。但是，根据FAO2005年全球森林资源调查所给出的分析结果，全球森林的现状是：尽管温带林面积在增加，但由于热带林减少，全球森林面积有所减少；森林蓄积也是一样，温带林蓄积增加，但热带林破坏导致了全球森林蓄积量略有减少。
　　全球森林资源调查还给出如下分析结果，与天然林择伐等相比，由于生产力高的人工林资源的充实，即使中国等发展中国家的人口和经济持续增长、木材需求增大，目前也能持续地供应木材。
可以说，非枯竭性木材资源的潜力是今后人类应该充分依赖的资源。日本的森林已经没有扩大面积的余地，主要目标是通过对针叶树人工林进行适当间伐以充实未来的资源，同时可追求蓄积量的增加。
　　但是，进入老龄期的森林，由于树体呼吸量增加导致净生产量减少及枯死木分解等，预计二氧化碳收支（纯生态系交换量）接近于零。能使二氧化碳净减少的森林是开展可持续林业的森林，即以不超过森林生长量的程度将壮龄木和老龄木伐出，使森林中适量含有能大量吸收二氧化碳的幼龄木的森林。
　　来自可持续林业的木材碳是循环的碳，不会导致二氧化碳浓度上升。今后的课题是将通过木材利用促进林业投资与促进可持续林业和林业的相对经济优势结合起来。如果能做到这一点，就能够促进森林对二氧化碳的吸收及森林面积的恢复，实现二氧化碳的削减。
　　林业生物量与农业生物量相比，前者单位面积碳储量远远高于后者，并且还具有在生物量生产过程中能源投入很少的优势。
　　二、碳储存效果与采伐木材评价
　　最近，在煤炭火力发电厂等的二氧化碳隔离（Carbon Capture Storage）问题成为谈论的话题，但这仅仅是不使大气中的二氧化碳增加，而不会使其减少。然而，要将循环的木材碳隔离，增加建筑物等的木材制品碳储存就可以使二氧化碳净减少，这被称为木材利用的“碳储存效果”。
　　在第一承诺期，木材制品碳储存处于中长期不增不减状态，即投入量和废弃量相等。但现实是全世界的木材制品碳储存量正在增加，据初步测算，每年可削减约6 000万t碳。
　　在2013年《京都议定书》第一承诺期结束以后，各国削减排放的目标等框架依然不透明。但关于森林吸收源问题，除计算森林土壤及枯死木等的碳收支外，很可能将包括木材制品碳储存效果在内的全部碳储存纳入计算。
　　木材不同于不能移动的森林，它以原木、木片、锯材、胶合板及纸浆等各种各样的产品形式进入国际贸易市场，贸易量相当于全世界采伐的工业用材中约1/3的碳量。这些进出口木材的碳储存量应纳入哪一个国家的碳量计算？对此提出了3种评价系统界限不同的方法：蓄积变化法（SC）、生产法（P）和大气流动法（AF）。而且，其中的一种方法可能在2009年前后被采纳并应用于以后的评价中。
　　在蓄积变化法中，不管是国产材还是进口材，均将其国内的木材碳储存变化量作为该国的评价结果。生产法则是将从该国森林生产的木材在国内及出口目的国的变化量作为其结果。在大气流动法中，不管是国产材还是进口材，在该国排放的二氧化碳量为其评价结果。
　　表1　采伐木材制品相关数据测算（2002年；单位：1000t-C）
储存总量 储存
变化量 国产材占有率 测算值
2002年 2003年 蓄积变化法 生产法 大气流动法
采伐木材碳量 222 547 224 656 2 110 - 2 110 590 2 113
建筑部门 178 901 180 124 1 223 0.37 1 223 448 1 223
家具装修部门 14 806 14 909 103 0.25 103 26 103
包装部门 4 859 4 768 -91 - -91 - -91
卡车汽车部门 474 462 -12 - -12 - -12
纸部门 23 507 24 393 886 0.13 886 116 886
（参考）填平地 (11 027) (10 801) (-226) - (-226) - (-226)
木材出口量 - - 1 214
木材进口量 - - 17 820
各方法评价结果 2 110 590 -11 497

　　日本作为最大的木材净进口国，其碳收支因测算方法的选择有很大差别（表1）。例如，在蓄积变化法和大气流动法中，评价结果的差值超过1 300万t碳/年，相当于日本在第一承诺期内通过森林吸收削减的碳量。碳储存测算方法的选择不仅对日本，而且对全世界的林业、木材生产、木材贸易都产生很大影响。
　　在根据大气流动法进行的评价中，进口材失去碳中性，与碳平均能源效率低的木材燃料相比，使用化石燃料则排放减少。在锯材及纸浆生产过程中，木材所包含的碳约一半作为废材及黑液等排出。纵然是国产材也是以原木和木片的形式出口，再以制品的形式进口是有利的，木材工业成为碳排放产业。
　　在生产法评价中，通过进口材增加采伐木材制品碳储存的鼓励措施失去作用，对于以前使用木材不多的国家来说，不能调动他们使用木材的积极性，因此不能实现全球碳储存的增加，而且测算的可信度最低。
　　获得碳信用所产生的出口积极性，按照大气流动法、生产法和蓄积变化法的顺序依次下降，而进口积极性则正相反。从需求和供应的关系考虑，则木材价格在采用蓄积变化法时达到最高。即使贸易量相同，在蓄积变化法下，可实现全球林业投资最大化。对日本来说，国产材价格竞争力的提高不是一件坏事。
　　无论采取哪种评价方法，其评价结果如何，在全世界促进林业投资、增加木材制品碳储存都将对削减二氧化碳做出贡献。但是，一味扩大采伐量不利于削减削减二氧化碳。因为包括枝叶、树根等树木的全部生物量是采伐干材量的约1.7倍，从原木到锯材的出材率约为50%~60%左右，即最终木材制品中的碳储存量只不过是树木生物量碳量的30%左右。因此，在森林蓄积量增加期间，通过森林增加碳储存量的效果要好于通过木材制品增加碳储量。
　　在全世界的森林面积得到最大限度地恢复，木材生产林的蓄积量在高水平下达到稳定状态之前，重要的是通过木材制品的长寿命化及剩余材物质的循环利用努力节省资源，同时增加碳储量。
      三、木材利用的“节能效果”
　　木制品的生产过程，无论是纸浆蒸解、木质板类热压还是锯材的人工干燥等，都是在不超过200℃的温度下完成的，这与1 000℃以上高温条件下生产的铁、水泥、陶瓷制品以及近800℃高温下生产的塑料制品相比，木制品的生产是节能的。当用木材制品替代这些高能耗材料时，就能减少整个生产过程中的能源消耗，从而减少二氧化碳排放，这就是木材利用的“节能效果”。
　　例如，从日本木材需求的主要领域——建筑行业来看，以节能的木质材料为主的木造建筑，其每平米所使用的建筑资材的生产能耗要低于钢筋混凝土、钢骨等建筑。据酒井等1997年的研究，按不同的建筑施工方法建造每平方米面积时的碳排放量为木造建筑59kg、钢骨建筑85kg、钢筋混泥土建筑133kg、钢骨钢筋混泥土建筑156kg。如果3层以下建筑都采用木造结构，就可以产生一定的减排效果，而且开发潜力很大。
　　在此，还应考虑到产品的寿命。如果生产能耗减少一半，但产品寿命也减少一半，则总能耗不变。但是，建筑物寿命未必由物理的耐用年数所决定，木造建筑的使用寿命并不比其他结构的建筑物短。
　　当然，包括木制品在内的产品生产必须投入能源。使用中的产品尽可能延长使用时间是第一位的，但当产品报废并重新投入生产时，能使用木材的地方就尽量使用木材，这样可以节省大量能源。
　　四、木材利用“替代化石燃料的效果”
　　通过木材在能源领域的利用，可减少化石燃料消费，减缓气候变暖，这被称为木材利用“替代化石燃料的效果”。在木材生命周期的所有时间内，林地剩余材、加工剩余材、产品废材及循环利用材等再次成为废弃物时，这些材料都是可以替代化石燃料的。
　　制浆造纸业、制材业等木材工业所产生的废弃物，如黑液、边皮木片等几乎都得到了有效利用。建筑物解体材等废材的发生量2005年接近2000万m3，对这类生物量利用的竞争也已经开始。然而，被丢弃山野的间伐材等大约1000万m3的林地剩余材，由于收集运输成本远远高于销售价格，目前很难推动这些剩余材在能源领域的利用。
　　为扩大林业投资，最理想的是生产锯材和胶合板等高附加值产品。但树木地上生物量的一半以上作为剩余物，均可用于生产纸浆及人造板等。而且如前所述，物质循环利用要优先于能源循环利用。但是，林业剩余物中的枝条、树皮和劣质材以及建筑解体材和其他废材中约一半的生物量只能用做能源，因此将这些废弃物毫不浪费地收集起来作为能源加以利用也是非常重要的。
　　五、通过林业和木材利用可能削减的碳量
　　日本战后营造的针叶树人工林依然处于生长阶段，即要增加森林蓄积，又要扩大国产材利用，这是难以并存的关系。但是，以间伐材利用为主，同时向单位面积蓄积较大的长伐期森林诱导，对削减二氧化碳具有重要意义。为此，推动木材利用，扩大林业投资十分重要。
　　关于林地剩余材作为能源的利用，对全木集材、在道边楞场进行制材和锯切成胶合板原木时产生的废材、枝条和劣质材等用做能源的可能性进行了探讨。将来国产材的采伐利用一旦兴旺起来，这类剩余物也会大量增加，通过剩余材替代化石燃料的利用，估计可削减1%弱的碳排效。
　　在木材利用部门，随着社会人口的减少，包括其他材料制品在内的全部产品的碳储量很难增加，因此必须在新产品生产中以木制品替代其他材料制品。由此，木制品碳储量逐渐增加所产生的“碳储藏效果”，与其他材料制品相比生产过程中的能耗差所产生的“节能效果”，加工剩余材和将来木质废弃材的增加以及这些材料的能源利用所产生的“替代化石燃料的效果”等3种效果都将逐渐提高。在总的碳储量固定的假设条件下，对建筑和家具行业的木结构和木制品率从现在的35%提高到70%时的减排量进行了测算，结果表明，即使木造率提高到70%，各种减排效果的潜力均在1%左右，合计可达到3%。这项分析仅限于建筑和家具行业，如果扩大其他行业的木材利用量，减排效果会进一步提高。
　　通过整个林业和木材利用实现的碳削减量约相当于1990年8%的部分，而且还有进一步提高的可能性。如果2050年削减目标为70%，那么可以期待10%以上的减排量将通过林业和木材利用来实现。
　　六、结束语
　　在木材利用的3种减排效果中，最根本的是“碳储存效果”。在碳储存处于饱和状态之前，减排效果的提高应通过推进木材替代其他材料获得。而且，随着大量剩余材和废材的产生，“替代化石燃料的效果”也将最大限地继续发挥作用。
　　为节省资源，产品耐久性的提高、物质循环利用技术的开发及分散型剩余材资源的高效能源利用系统的开发也是今后的重要课题。谋求森林蓄积最大化，同时必须科学地阐明何种程度的木材供应是可持续的。

（中国林科院）国家林业局政府网

绿联社

在这方面我们可得向小日本学习啊！