你可能听说过，天然气正在许多发电厂取代煤炭，这一转变降低了发电产生的碳排放。但还有另一种能源正日益被用于取代煤炭：木材。
木屑颗粒是一种可再生能源，在某些情况下，木材能源可以减少净二氧化碳排放。然而，转向利用生物质发电会改变林业经济，并引发若干有时颇为复杂的环境问题。
欧洲要求每个成员国增加可再生能源使用量并减少温室气体排放，由此为大规模木屑颗粒生产创造了市场。一些较老的发电厂通过与煤炭混烧木屑颗粒来替代煤炭。此外，欧洲电网还新增了专门燃烧木屑颗粒的发电能力。美国东南部的森林在2014年向欧洲发电企业供应了近 四百万吨木屑颗粒 。
然而，森林能否在满足现有造纸业需求的同时，为发电提供燃料？燃烧生物质是否优于燃煤？美国和欧盟当前的政策是否充分应对了森林可持续性问题？为回答这些问题，我们一直在研究森林的生态和经济运作方式。
木材在减少碳排放方面是否优于煤炭？
一方面，燃烧木材发电产生的碳排放量比燃煤 高出10%至35% 。也就是说，发出一千瓦的电，燃烧木材产生的碳排放会多于燃煤。另一方面，如果树木采伐地仍保留为森林，新树在生长过程中会吸收碳（树木大约一半是水、一半是碳），从而减少此前采伐造成的净碳排放。
但要计算森林能减少多少排放十分复杂。关于种植和采伐树木用于各种用途可能造成的碳影响，相关研究文献数量庞大且仍在不断增加。比较一种潜在用途相对于另一种用途的优势，需要分析产品整个生命周期内的净影响。追踪这些不同路径的碳影响，已发展成为一个名为生命周期分析（LCA）的科学分支。
碳偿还期
树木被采伐并随后燃烧发电时，会形成有时被称为“碳债”的影响——原本被封存的碳（在树木中）被释放到大气中。森林再生情况决定了碳偿还期，即森林重新吸收的碳量达到燃烧发电所排放碳量所需的时间。
碳偿还期会受到木材替代用途、森林生长速度、被替代燃料类型，以及供应链、制造、运输和发电活动效率的影响。评估碳债时，究竟按每一英亩采伐地计算，还是把整个森林景观作为整体来考量，也很重要。这是因为价格上涨的应对措施可能会增加林地，或改变未被采伐地块上的林地管理。
因此，如果我们采伐树木制成木屑颗粒用于发电，并把这些树木生产和使用过程中的所有碳排放（包括竞争性用途）都纳入考量，那么在某些条件下，木材的排放可能低于煤炭。挑战在于制定以科学为依据、公平且合理的方法，衡量木材使用在实践中是否确实减少了净碳排放。
林业经济
从技术角度看，木材面积和生长量完全足以同时为现有造纸业和新兴的发电需求提供原材料。
然而，新增用途也有代价。值得注意的是，用于造纸和生产木屑颗粒的小径木价格可能会因需求增加而上涨。如果你是土地所有者，这会是好事；如果你经营造纸厂，则未必是好事。
不过，无论小径木价格上涨多少，企业从锯材木——即砍伐后用于制成木材的树木——获得的收入，仍将是决定森林采伐规模的主要因素。
木材价格上涨时，买卖双方可能会根据自己认为涨价是暂时还是长期的，改变各自的行动。如果只是暂时变化，尤其是在锯材木和能源生物质价格都较低的时期（目前正是如此），木材买家可能会多砍伐一些中等大小的树木，也可能从距离木材加工厂更远的地方采购木材。
如果买卖双方认为价格将长期上涨，森林所有者可能会调整森林管理方式，使其更有利于小树生长，也可能在边际农业用地上种树。价格上涨还可能缩短采伐周期，特别是在来自较大树木的锯材木价格仍然低迷时。此外，小径木价格上涨可能会削弱美国南部造纸业相对于其他地区和国家的竞争力，从而促使木材行业调整资本投资的规模或地点、开发更高效的技术，或投资降低供应风险。
美国南部森林有着长期的利用历史。过去50年间，木材采伐量和木材蓄积量均增加了50%以上。尽管同期林地面积基本保持不变，但美国南部的城市化正威胁着这一稳定状态。
增加木屑颗粒生产的采伐量，可能会使更多土地用于森林而非农业，因为价格上涨时，土地所有者能从木材中获得更多收益，因此采伐后更可能继续将土地保留为森林。然而，尽管增加能源木材采伐可能带来更多林地，也可能造成森林更年轻，并可能改变森林类型，因为价格上涨会促使土地所有者将天然林转变为人工林。
值得注意的是，即便木材不用于生物质能源，土地仍会与农业和城市发展竞争，这将继续减少美国南部的森林覆盖土地面积。
政策问题
无论在美国还是欧盟，我们是否已经制定了适当政策，以确保任何能源木材利用都能让森林保持健康和可持续？
答案取决于你问谁，而且在很大程度上取决于如何定义健康、可持续的森林。如果目标是保留较为古老、但木材产量较低的天然更新森林，那么当前以市场为基础的政策令人担忧。
如果目标是维持甚至增加用于高产且有盈利能力的森林经营的土地面积，那么当前以市场为基础的政策应能提供适当的激励。
欧盟成员国新近制定的 可持续性 政策 对美国东南部森林的影响尚未经过检验。美国尊重私人土地所有权控制权的传统和法律，也使得出台任何新的美国政策不太可能。
这意味着，当前和过去一样，决定森林如何变化的是对更多林产品（包括生物质）的经济需求，而非土地利用或环境政策。
本文由 The Conversation合作发布。本文的发布并不代表世界经济论坛认同其中观点。
订阅我们的每周通讯，及时了解议程动态。
作者：Robert C Abt 是北卡罗来纳州立大学林学教授。Karen Lee Abt 是美国林务局研究经济学家。
图片：阳光映照在烟囱喷出的滚滚烟雾后方。路透社/Stringer。
