生物能源目前约占全球能源消费的7%，到2050年可能上升到18.7%。国际能源署强调生物能源是一种低碳能源，可能是天然气的替代品。这项技术将生物质热或生物化学转化为热能、电力或燃料，已经存在了几十年，现在人们对它的兴趣越来越大。
一位名为Counteract的先生认为，现在可能是时候概述我们对如何最好地开发生物质和生物能源的方法的想法了，以及采取能源优先还是碳优先的方法更合适。
什么是BiCRS，什么是BECCS？
具有碳去除和储存功能的生物质（BiCRS）被称为一种“混合”的二氧化碳去除方法（CDR），因为它将光合作用与技术相结合。这是一个总括性术语，包括利用生物质并将其转化为长期碳储存的各种方法（见下文的完整分类）。这些方法采用了碳优先的视角，并优先考虑高效和可扩展的碳去除。
理论上，具有碳捕获和储存功能的生物能源（BECCS）构成了BiCRS的一个子集。然而，在实践中，它需要一个能量优先的角度。传统上，BECCS将碳捕获和储存（CCS）技术应用于现有的生物能源工厂。主要目标是通过CDR生产能源，以此减少碳足迹。
你可能想知道为什么不让大自然单独封存CO₂? BiCRS的支持者认为，虽然生态系统恢复是当务之急，但大自然可以封存的碳量是有限的。随着时间的推移，生态系统达到了自然平衡。BiCRS解决方案旨在通过保持持续的生产力来防止碳固存的这种自然平台。此外，通过利用具有环境适应性的物种，BiCRS可以进入不适合恢复或不利于农业的“边缘”景观。
BiCRS将碳去除放在首位，而BECCS则强调能源生产。这总是以牺牲一些CO为代价的₂ 去除潜力。我们的分析表明，这些权衡往往是一笔糟糕的交易，其中产生的能源不值得错过消除碳的机会或在短期内加速排放的风险。例如，一个典型的带有CCS的木质燃烧厂只能封存50%的CO₂ 与简单的生物量掩埋相比，每吨干生物量。该数字假设碳捕获效率接近完美——这与现实相去甚远——并忽略了与碳捕获过程相关的能源损失。因此，考虑到为CCS提供动力的额外生物质和更长的运输距离，总体碳去除率可能会低得多。BiCRS设施可以位于任何地方，但我们已经看到生物质被运往半个地球的生物能源设施。
生物能源作为一种绿色能源解决方案得到了推广。然而，研究表明，生物质发电的单位电力排放量可能低于或高于化石燃料，这取决于生物质的类型、其反事实情景和运输距离等因素。这对生物能源的碳中和的地位和净碳去除潜力提出了挑战。
通过将主要关注点从生物能源上移开，解决方案可以优化和创新，以实现高效的CDR。事实上，随着碳的价值有望超过生物能源，BiCRS解决方案不必涉及能源生产才能可行。InterEarth和Charm Industrial分别证明了生物质或生物油掩埋是替代的非能源BiCRS途径的两个例子。
和往常一样，也有一些例外情况使这种权衡变得有价值。例如，气化产生的绿色氢气是一种高价值的碳负能源，为规模化提供了经济途径。Mote正是这样做的，同时注意避免围绕BECCS的一些问题。
为什么我们应该关心BiCRS？
IPCC在所有模型中都将BECCS作为将升温限制在1.5度以内的关键途径。
CDR是IPCC所有情景的一个组成部分，该情景将升温限制在1.5°C，需要去除700-2200亿吨（Gt）的CO₂到2050年。BECCS在气候模型中的流行表明，气候科学家相信它将在CDR中发挥根本作用。其他权威机构估计，它可能达到1.3-5 Gt CO₂/到2050年。
2.各国政府在其净零战略中优先考虑BECCS。
能源部门脱碳和去除一氧化碳的双重好处₂ 使BECCS在国家自主贡献中处于中心地位。由于经过验证的技术，与其他工程CDR解决方案相比，它将更容易部署。运行中的生物能源工厂可以使用CCS技术进行改造，而不是从头开始。例如，在英国，净零路线图表明未来十年将依赖BECCS的变化。初步数据显示，到2030年，用于发电的BECCS每年可贡献超过800万吨CDR，超过国家CDR目标的100%。。
3.商业BECCS项目规模较小，尚未消除CO₂.
如今，商业BECCS工厂主要通过燃烧或发酵进行碳捕获和储存。然而，BECCS的商业示范规模较小，从105吨CO到₂ （Drax发电厂）至100万吨（伊利诺伊工业公司，Archer Daniels Midlands）。尽管捕获了一些CO₂, 这些设施仍然是净排放国；为供应链提供动力的排放量超过了捕获的排放量。
通过首先瞄准生物能源，然后使用CCS进行改造——就像Drax或Archer Daniels Midlands的例子一样——我们可能会锁定生物能源项目，而没有一个强有力的经济模型来捕捉有意义的二氧化碳水平₂. BECCS开发商可能会放弃从我们有限的生物质资源中最大限度地实现碳捕获（和经济机会）的机会。
4.BiCRS正在出现新的创新和商业模式。
Counteract看到一系列BiCRS解决方案正在使其模型多样化，并开始优化CDR。这些技术在其发展路线图中比燃烧或发酵更早，并且面临着自身技术和商业规模障碍的挑战。
通过从不同的角度看待最佳能源/碳组合（可能根本没有能源！），我们相信BiCRS解决方案可以比BECCS“能源优先”方法的狭隘关注点带来更好的结果。
5.有可能出错。
去除5 Gt CO₂/到BiCRS年，将需要超过5 Gt的生物量。考虑到这一点，2021全球谷物产量为280千吨。采掘农业耗尽了我们的自然生态系统，没有更多的空间种植作物（对生物多样性没有严重危害），很难证明为实现BiCRS而转换土地的合理性。
即使谨慎对待，专门种植的BiCRS作物也有可能与粮食生产竞争，导致粮食价格上涨。改变森林和草原等物种丰富的生态系统不仅威胁到生物多样性，还可能产生碳债务，可能需要几十年才能偿还。同样，水需求也不应被忽视，因为不可持续的BiCRS作物种植可能会使脆弱社区陷入水资源不安全的境地。
考虑到上述不适应的风险，Counteract强烈认为，必须谨慎对待对任何BiCRS解决方案的投资。
我们的分类说明了构成BiCRS的所有输入、过程和输出/产品以及潜在的外部因素
没有一个一刀切的解决方案。就像我们相信我们将需要全系列的CDR解决方案一样，我们预计会有无数的BiCRS配置适合您的部署环境。
原料是BiCRS规模和位置的关键限制因素。废弃生物质是生态上最理想的原料，但与动物饲料或建筑材料等其他用途存在竞争。水稻作物每年产生约7.7亿吨废秸秆，其中一些用于畜牧业和建筑材料。然而，数百万吨多余的秸秆通常在田里燃烧，这使其成为一个有吸引力的原料目标。
最佳转换过程在很大程度上受到部署环境和市场对产出的需求的影响。例如，缺乏可利用的地质储存将使转化过程产生气态CO₂ 不可行。相反，项目可以生产生物炭(bichar)，这些生物炭可以沉积在周围的土壤上，以造福农业。
产出通常包括用于长期储存的碳产品和用于增加价值的能源产品。然而，并不是所有的转换过程都具有与能量相关的输出。生物质掩埋路径只能从碳去除中获得收入，因此必须具有高度的成本效益。
配置还与需要考虑的各种外部性相关联。通过热解，当使用废弃生物质时，可以避免分解产生的排放。其次，生产的生物炭会根据土壤的初始性质丰富或损害土壤健康。
反制措施正在考虑的一些问题
就像每一个CDR解决方案一样，BiCRS的扩展在各个领域都充满了挑战性的问题。
具有成本效益的分布式转换设施是什么样子的？它如何使新来者进入市场？
集中式转化设施具有碳中和节能的特点，但需要持续获得大量生物质资源。然而，合适的生物量——如农业废弃物——经常分散在一系列土地所有者之间。将少量生物质远距离运输到集中的转化设施似乎违反直觉。分布式模型可以帮助获取“搁浅”的生物质资源，但具有成本效益的转化是一个挑战。
我们如何通过商业上理想的（副）产品和服务来克服集中转换设施的资本成本？
BiCRS扩张的一个主要瓶颈是生物质转化的资金和运营强度。为收入堆栈带来额外价值的产品和随后的市场推动者可能是提高BiCRS经济可行性的关键。
在什么情况下，木材是一种可持续的BiCRS原料？
林业和林业废弃物在BiCRS原料中占很大比例。然而，木材的碳中和的状态受到了科学家和环保主义者的挑战。什么时候，如果有的话，使用木材作为原料有意义吗？或者不使用木材是一个更负责任的解决方案吗？Counteract花费了大量时间试图更好地理解这一领域。
发展中的可持续粮食生产市场将如何影响BiCRS及其优先模式？
到2050年，农业生产力需要翻一番，才能养活不断增长的人口。许多气候模型考虑到农业生产力的提高和向更可持续的饮食选择的转变，这应该会缓解土地压力。理论上，生产力的提高为自然气候解决方案或BiCRS腾出了土地。与此同时，对能够在以前没有生产力的地区生长的耐环境作物品种的研究越来越多。这挑战了人们的共识，即边缘土地可用于专门种植的BiCRS原料，但可能允许将BiCRS原料纳入轮作农业系统的解决方案。
从碳去除的角度来看，Counteract认为BiCRS战胜了BECCS。更广泛的视角有助于揭示BECCS忽视的一些具有挑战性的权衡和替代收入机会。以目前的形式，我们不确定BECCS配置是否能实现有意义的碳去除。更多地关注BiCRS的碳优先方法可能有助于为政策、投资决策和项目开发提供信息。
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