更永續也更環保？ 生質燃料已「進化」三代

依據歐盟定義，生質燃料指的是直接或間接從「生物質」產生的燃料，其中包含「固體生質燃料」（來自柴薪、木屑、動物排泄物、植物材料等）、「液態生質燃料」（如生質汽油、生質柴油及生質航空燃料等）和「生物燃氣」（製造自生物厭氧消化等過程）。如果用更直白的方式解釋，任何由農作物、有機廢棄物生產的燃料皆屬於生質燃料的範疇。

生質能屬於再生能源的一種，由於生質燃料一直被視為更永續、環保的燃油替代品，過去數十年吸引不少資金投入。國際能源總署（IEA）的數據顯示，近10年全球對液體生質燃料的投資約為40億美元，而2021年這個數字直接翻倍，來到80億美元，催生生質燃料的世代革命。

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隨著科技進步，傳統上用玉米及甘蔗等經濟作物、糧食作物直接生產的「第一代生質燃料」（First-generation biofuels）不再是唯一選擇，第二代生質燃料可以用無法食用的作物及農業廢料生產，而最新的第三代生質燃料，則可以用更快速生長的藻類生產，大大減少開闢農田造成的伐林及生態破壞問題。

過去為了生產生質燃料，許多地區需要將原本作為糧食的作物投向生質燃料生產，甚至特意毀林開闢為農地以擴大甘蔗、玉米、黃豆或棕櫚的種植面積，同時，透過工業化肥增加土地生產力及使用以化石燃料作為動力的機具進行採收、提煉，為了作物生長而投入的殺蟲劑也造成環境污染，實際碳排量反而比直接使用化石燃料還更高。

在第二代、第三代生質燃料的生產方式問世後，部分業者開始選擇再生能源作為生產動力，帳面上的碳排量大幅下降，甚至幾乎降至零排放，發展生質能似乎成為更佳的選擇，尤其對印度、巴西及印尼等新興經濟體而言，作物產能充足、低生產成本及政府政策鼓勵，在追求穩定能源的前提下，IEA預估需求會持續上升。

甘蔗、玉米等作物仍是生質燃料的最大宗原料。圖片來源：sarangib／Pixabay

運輸業需求高 低投報率迫各界撤資

不過，環境媒體《Mongabay》引述IEA數據指出，2021年全球液態生質燃料需求約為1592億公升，主要用途為運輸產業，包括航運、貨運及一般大眾運輸等，只是絕大多數的原料仍為玉米及甘蔗；非農作物原料則來自於使用後的烹飪廢油，產出的生質燃料為乙醇。

即使全球最大的幾間油氣開發公司與各國政府都看好第三代生質燃料，並投入了上百萬美元的研究資金，但在化石燃料價格回穩、未來投報率不明的情況下，埃克森美孚（ExxonMobil）在2023年步上了殼牌（Shell）、雪佛龍（Chevron）等公司的後塵，終止了第三代生質燃料研究計畫，最終生產仍是回歸到第一代的農作物原物料，第三代生質能源歷經多年的開發與研究，目前仍停在理論階段。

不過這並不代表第三代生質燃料的未來已經「壽終正寢」，較無商業考量的政府機關及部分企業仍在進行相關研究，美國軍方就曾在2012年初將生物科技公司TerraVia（舊名Solazyme）生產的藻類製生質燃料Soladiesel，與F-76軍用柴油進行1比1混合，使美軍的派里級巡防艦（USS Ford FFG 54）成功航行了1228海里。

此外，俄烏戰爭造成全球穀物、飼料價格大漲，連帶帶動生質燃油漲價，美國的價格約為270美元桶油當量（boe），比正在漲價的原油貴上近70美元，而進階生質燃油的價格更是比2020年飆漲了70%，2022年已達到350美元至400美元1boe，打擊了市場競爭力。

同為玉米生產的乙醇，不同計算方式卻能得出完全不同的碳排放量。圖片來源：Couleur／Pixabay

碳排計算無定論 生質燃料是否環保仍存疑

除了技術瓶頸外，生質燃料的另一個困境在於碳排計算方式沒有定論，容易得出完全不同的結果，高估或低估碳排放都有可能發生。

以玉米為原料的生質乙醇為例，2017年美國農業部（USDA）的一份報告認為，玉米燃料乙醇比汽油碳排量少43%。不過，2022年美國明尼蘇達大學的一份研究則認為，美國的生質燃料生產模式因高肥料密度及大量用水，讓玉米燃料乙醇的碳排量不亞於汽油，甚至高出至少24%。

倫敦帝國學院環境政策中心負責人伍茲（Jem Woods）強調，其實很大一部分的碳排放都要算在土地利用變更上，特別是間接的土地利用變更，才會讓玉米燃料乙醇的碳排放高於汽油。這種計算方式仍多有爭議，這也是為什麼使用生質燃料對環境衝擊很難完全釐清的原因。

非營利環境智庫國際潔淨運輸理事會（ICCT）燃油計畫負責人希爾勒（Stephanie Searle）則表示，逐步淘汰化石燃料固然是件好事，但各界仍須認清一件事，那就是生質燃料仍然有其環境衝擊及風險。

參考資料

IEA（2023年6月），Will energy security concerns drive biofuel growth in 2023 and 2024?

IEA（2023年2月），Biofuels in Emerging Markets

IEA（2022年11月），World Energy Outlook 2022

AP（2023年9月7日），What are biofuels and why is it so confusing whether they are a source of clean energy or not?

Mongabay（2023年3月20日），A liquid biofuels primer: Carbon-cutting hopes vs. real-world impacts

Bloomberg（2023年7月6日），New Biofuel Targets Are the End of the Road for Renewable Diesel

Climate change news（2023年9月21日），Sugar rush: how farmers spurred India's G20 biofuels alliance

EU Glossary: Biofuels

PNAS（2022年2月14日），Environmental outcomes of the US Renewable Fuel Standard

USDA（2017年1月12日），USDA Releases New Report on Lifecycle Greenhouse Gas Balance of Ethanol

USDA（2017年1月），USDA Factsheet: Lifecycle Greenhouse Gas Emissions of Corn-Based Ethanol

※本文轉載自《低碳生活部落格》，內容由台達電子文教基金會及台灣環境資訊協會共同企劃。