洞察力

阿拉斯加森林生态系统的可持续生物质能与土著文化福祉模式

• 摘要
• 简介
• 方法
• 阿拉斯加本土公司与可持续发展
• 可持续发展评估
• 阿拉斯加东南部的能源问题
• Wood-Biomass能源
• 阿拉斯加东南部的生物量潜力
• 三重底线分析
  • 经济效益
  • 环境效益
  • 社会福利
• 减缓全球气候变beplay竞技化和汤加斯国家森林
• 生物质能源的未来:连接本地和全球
  • 生态约束
  • 供应限制
  • 需求约束条件
  • 高生产成本
• 能源政策措施的作用:欧洲的教训
  • 投资补贴
• 建议
• 结论
• 对本文的回应
• 致谢
• 文献引用

介绍

能源是社会生态系统的命脉。如果没有当地的供应，人类社会必须依赖遥远的能源生产和分配系统，而这些系统通常具有显著的外部性、脆弱性和局限性。随着20世纪全球转向廉价化石燃料，许多偏远社区，特别是发达国家的社区，能够支持前所未有的发展。然而，这种发展造成了依赖，随着价格飙升和供应减少，这种依赖现在正在损害社区。然而，对这些人类和自然系统中的能源的研究仍然很少(Nader 2010)，有必要超越能源供应的经济和技术问题，更好地分析其社会和生态层面。

在石油出现之前，生物质能，特别是木材，是人类最重要的能源来源。它仍然是至少20亿人的关键能源来源(McQueen和Korhaliller 2011年)。生物质或生物燃料的广泛使用在世界各地一直是一个有争议的问题。使用生物能源代替化石燃料有其固有的优点，燃烧化石燃料会产生大量的净CO₂排放。生物质是一种可再生的、潜在的碳中和能源。以可持续方式收获的燃料植物可以重新生长，从而吸收大气中的碳(Lippke et al. 2011)。然而，一些研究表明，仅与直接和间接土地使用变化相关的排放就可能抵消生物燃料估计的气候效益，特别是当它们取代富含碳的生态系统和取代粮食生产时(German et al. 2011)。此外，生物燃料原料种植可能对依赖现有生物量和相关生态系统产品和服务的农村生计和传统土地权利产生影响。因此，需要更多的案例研究来理解生物质能的扩展所产生的复杂的社会和环境影响。

包括跨国公司在内的商业利益推动化石燃料和生物燃料的发展，往往将依赖土地资源但缺乏权属保障的当地土著人民和少数民族推到一边(生存国际2008年，Natcher等人，2009年)。然而，如果商业利益是一个有根基的土著公司，拥有自己的森林资本呢?我们以阿拉斯加东南部为例，评估了生物质能发展的潜力。在那里，由阿拉斯加公司(Sealaska Corporation)领导的土著企业，拥有超过27.9万英亩的林地，21000名主要是Tlingit和Haida股东，正试图发展一个可持续的生物质能产业。我们从两方面评估生物能源发展的可持续性:首先，根据Sealaska自身的可持续性价值观，它寻求在经济、社会和环境的“三重底线”内与东南部农村社区共同受益;第二，根据五个生物质能可持续性标准(见Helle et al. 2009)将东南作为一个社会生态系统。后者包括:(1)减少温室气体排放以减缓气候变化;beplay竞技(2)与当地粮食系统以及土地和资源利用的兼容性;(3)维持生态系统服务和人类福祉;(4)对关键文化价值的考虑;(5)生物区域层面的净经济效益。

阿拉斯加东南部是十几个特林吉特和海达社区的家园，他们被组织成母系氏族、部落、村庄和地区商业公司。由于全球油价不断上涨，在整个地区，依赖化石燃料发电和取暖的农村面临着巨大的能源挑战。与此同时，土著公司是该地区森林工业中最大的私人土地所有者和利益攸关方。Tlingit和Haida社区和他们的公司认为汤加斯国家森林是美国最大的国家森林，也是世界上最大的温带雨林生态系统的一部分，是他们的家园，他们依靠这里的狩猎、捕鱼和采集为生，并维持生计。汤加斯森林占地约1700万英亩，其中340万英亩被指定用于木材开发，但由于环境保护和其他限制，可使用的木材基地实际减少到约65万英亩。当地的公司在这些土地上发展了木材工业，这被证明是有利可图的，但不可持续。利用阿拉斯加东南部森林工业的生物质残渣能否满足当地的能源需求，以提高农村社区和森林生计的可持续性，同时减少该地区的气候影响?

方法

为了解决这个问题，我们采用了定性和定量相结合的方法，基于对生物质能和政策文献的回顾、对土著领导人、森林和能源专家的采访，以及一系列评估能源转型成本和通过减少碳排放带来的气候效益的计算。第一作者是一名训练有素的林务员，他在Sealaska公司进行了两个月的实地调查，并进行了大部分的采访。第二位作者在特林吉特人和海达人之间从事自然和文化资源管理问题的工作超过20年，包括木材、鱼类和野生动物管理，而第三位作者是阿拉斯加遗产研究所总统的成员，该公司董事会成员，以及专业的人类学家。这种综合的专业知识使该团队能够获得内外对生物质燃料及其作为该地区可持续能源发展战略的潜力的独特看法。

对美国林务局的17名研究人员和现场工作人员、阿拉斯加公司高管和股东以及非政府组织(包括环境组织)的代表进行了深入采访，他们致力于阿拉斯加东南部的能源和保护问题。采用定量方法计算使用木屑颗粒比使用石油的环境效益，包括各种气体的排放量。为这项研究开发的气候-能量公式可用于保守地计算在任何森林环境中从石油转换为木屑颗粒取暖或发电所实现的减排。

阿拉斯加本土公司和可持续发展

1971年的《阿拉斯加原住民索赔解决法案》(ANCSA)将原住民公司确立为阿拉斯加生物文化地区可持续发展的主要工具，其中特林吉特和海达是阿拉斯加生物文化地区的最南端。该法案是联邦印第安人政策的终止(1950-1960)和自决(1970 -)的混合体，旨在减少印第安人对联邦项目的依赖，从而避免与下48个州印第安人保留地相关的社会问题(Thornton 2002)。与此同时，ANCSA将公正地解决政府和私人实体从土著人手中没收土地的长期要求。该定居点终止了原住民的土地所有权，但允许原住民保留约4400万英亩的土地(大约是阿拉斯加的9%，但关键的是，不到3%的汤加斯森林，因为美国林务局对原住民的土地选择设置了限制，受制于强大的非原住民木材利益)，并获得9.625亿美元的土地补偿(大约每英亩3美元)。土地和资本被分配给12个地区和大约200个乡村和城市公司，大约8万土著登记为股东。随着石油工业的快速发展，ANCSA已经改变了阿拉斯加的经济，同时给阿拉斯加土著社区带来了深刻的社会和环境挑战(Berger 1985, Dombrowski 2002, Thornton 2007)。

值得注意的是，ANCSA只赔偿高地的索赔。国家拨款的海洋领土、海岸和潮间带资源没有得到补偿，而且，与阿拉斯加在安妮特岛唯一的(钦西安)印第安人保留地相比，没有输送海水。对于像特林吉特人和海达人这样的海洋民族来说，根据他们修订后的自然资本存量，这就需要从沿海渔业经济向高地木材管理公司进行重大调整。由于缺乏森林工业的专门知识，许多土著公司聘请了外部顾问，这些顾问根据当时流行的森林管理和木材经济范式为它们提供咨询，这些范式认为树木是一种再生作物，应在环境条例和市场价格的限制下根据最高产量原则收割。由于这一建议和一个临时的企业福利计划，允许土著公司将其木材业务的净经营亏损(NOLS)出售给盈利的非土著公司，以获得税收减免，但只有当他们砍伐树木时，大多数东南土著公司在第一代业务中就砍伐了宝贵的老生长木材。遭到了环保人士和当地股东的批评，他们的生存活动受到了密集采伐的不利影响(Dombrowski 2002, Durbin 2005, Alexander等人2010;n . Soboleff个人沟通2011)。

这些伐木行为对土著土地上的森林生态系统造成了压力，但即使采用更保守的方法，大多数公司也不可能维持有利可图的木材业务，因为他们的土地基地只有2.3万英亩。因此，大多数乡村企业在第一代经营中获得利润和亏损，然后分散到其他业务或投资。只有地区公司和最大的土地所有者，海阿拉斯加，保留了大量的木材业务，这些也被缩减了。

节约精神不是社会固有的或固有的，而是当一种资源被认为是重要的、有限的和可耗尽的，当资源具有弹性，并且用户有有效的制度和控制来调节它们以适应当前和未来的使用时，节约精神就会发展起来(Smith and Wishnie 2000, Hunn et al. 2003, Berkes 2008, Ostrom 2009)。传统上，特林吉特人认为树木是存在的(Emmons and de Laguna 1991)，甚至在砍伐大树之前举行仪式，用于独木舟和宗族房屋的建造，这些物体被概念化为类似的存在。虽然织工有意地没有收集所有受欢迎的云杉树的根，以让它们为后代存活下来，但围绕树木收割的强烈保护风气并没有发展起来。与鲑鱼或其他关键资源不同(Thornton和Kitka 2010)，占主导地位的森林物种(Sitka Spruce，云杉sitchensis和西部铁杉,Tsuga heterophylla)并不是可消耗的。然而，随着第一代工业伐木的经验，土著公司越来越认为当地木材是一种有限的资源，大规模砍伐在其有限和分散的土地基础上是不可持续的。随着乡村公司逐步减少木材业务，海阿拉斯加公司董事会成立了一个土地委员会，以评估其木材业务的未来。董事会决定通过土地立法，允许seaalaska公司在第二生长树地区选择其剩余的土地权利，作为实现其木材业务可持续性的一种手段。此外，他们开始探索他们的树木如何通过碳封存提供额外的好处。

这种重新审视促使人们在阿拉斯加东南部通过多样化的森林管理提供更可持续的生计。因此，该公司实施了一项新的可持续发展战略，以更好地服务其农村股东社区，致力于通过培育“农村社区内的新型可持续产业”来振兴区域经济(Sealaska 2012)。该公司设想可持续发展的四大支柱，以促进其成员的社会和生态福祉:(1)国家或陆海资产(Haa Aani:我们的土地);(二)祖传与命运(Haa Shagoon:我们的过去，现在，未来);(3)人的发展，通过脑力、体力和领导力Haa Latseen:我们的力量，我们的领导);(4)人在自然和社会中的平衡(Wooch。丫x、平衡、互惠、尊重)。图1显示了这些支柱如何协同工作，以平衡生态系统服务与人类需求和文化服务之间的关系。作为社会生态系统的一个模型，该示意图类似于《千年生态系统评估》(2005)中发现的广义模型，将生态系统服务，即支持、供应、调节、文化，与福祉、安全、物质、健康、社会关系和自由的具体组成部分联系起来。因此，它是一个很有前途的，尽管尚未完全实施的模式，以指导Sealaska的企业可持续发展和社会和环境责任的新兴范式。

2009年，该公司成立了以四大资产价值支柱之一命名的子公司:Haa Aaní， LLC。该新企业是由该公司董事会设想的，作为在阿拉斯加东南部创建可持续经济和社区的一种手段。董事会担心，由于缺乏就业机会，大量村民向城市中心迁移，可能导致土著村庄的消亡(见表1)。因此，Haa Aaní， LLC的使命成为振兴“阿拉斯加东南部的农村社区……遭受高失业率、失去传统工作和经济停滞”，并扭转“威胁农村社区健康和福祉的基本结构”的外迁(Sealaska 2012年)。由于认识到仅从仅有23 000英亩的村庄公司土地基地开发木材无法实现可持续发展，Haa Aaní战略计划的主要主题要求与村庄实体和其他土著组织合作进行村庄“兼容的生活方式”或小规模投资。最初的投资集中在海生蚝养殖、鱼类加工和木粒生物质能项目。

随着化石燃料价格的飙升，发展可持续的区域木材生物质能产业Haa Aaní， LLC成为稳定依赖石油供热和发电的农村人口损失和投资的战略优先事项(表1)。根据Haa Aaní总裁兼首席执行官Russell Dick (个人沟通2012年)，一个农村家庭高达80%的公用事业账单是基于石油的取暖费用。最初，Haa Aaní考虑了几种生物能源替代品，包括乙醇，然后将重点放在木球生产上，认为这是最可行的。Haa Aaní于2010年帮助Sealaska在其朱诺公司总部安装了木屑颗粒加热系统，作为展示生物质能源效益的第一步(图2)。该公司目前正在采取进一步措施，通过促进商业和住宅供暖系统的类似转换，并在区域锯木厂之间建立利用当地生物质残渣生产木屑颗粒的能力，实现改用木屑颗粒加热的效益。迪克指出，Haa Aaní正在与特林吉特和海达地区住房管理局合作，并得到了50万美元的国家拨款支持，“在Kake社区进行一项试点改造项目，将纳入17套住房……将它们从取暖油转化为生物燃料”(个人沟通2012)。同样，目前依赖昂贵柴油发电厂的土著村庄正在考虑用木动力发电机取代它们，从而将生物质能的好处扩展到电气化。

然而，尽管有这些战略机遇和试点转换，可持续的生物质工业仍然存在实际障碍，无法为该区域带来净经济效益。与此同时，与生物质能相关的环境问题包括空气质量和温室气体排放，以及与当地文化价值和福祉的兼容性。

可持续发展评估

评估可持续发展的一种方法是通过三重底线(TBL)方法，该方法关注可持续发展的三个轴:经济、社会和环境(Elkington 1997, Petryni 2011)。TBL是概念化和评估企业社会责任的流行框架。在这种方法下，在创造经济价值的同时创造环境和社会价值的公司通常被认为有一个可持续的底线。TBL可以成为制定和支持可持续性目标的重要工具(WCED 1987)，它关注利润(经济)、人(社会)和地球(环境)的相关维度。Sealaska采用这种三方决策模式，即财务、环境和社会许可，来指导木材开发活动的决策。

在阿拉斯加东南部，伐木活动和林业部门的就业已经下降(Alexander et al. 2010)。与此同时，森林工业产生的木材废料或残余物目前没有市场，因此仍然无人认领。这种测井副产品有可能被开发用于生物质能源的生产。反过来，将木材废料转化为能源，可以创造就业机会，减少无人认领的木材残渣对生态的不利影响，如火灾，并引入一种替代能源，以燃烧昂贵的石油取暖(N. Soboleff，个人沟通2011;纳什2001)。此外，木屑颗粒取代石油可以帮助社区避免大量温室气体的排放，从而减少他们的碳足迹。因此，TBL的可持续性框架强调了在该地区建立木材生物质能产业可能带来的关键经济、环境和社会效益。

阿拉斯加东南部的能源问题

作为温带雨林和海洋群岛，阿拉斯加东南部是一个自然资源依赖型经济，社区主要依靠狩猎、渔业、木材、采矿、旅游业和政府服务为生。该地区由人口从50到州首府朱诺的3万多的社区组成。这些社区的能源要么来自当地的水力发电站，要么来自从海上进口的化石燃料(石油/柴油)。尽管水电是该地区的主要电力来源，但大多数社区依靠石油取暖(Alexander et al. 2010)。农村社区化石燃料的高成本是该地区人口外迁的一个驱动因素，也是投资和社区可持续发展的障碍。正如阿拉斯加州参议员丽莎·穆尔科斯基(2012)所证实的那样:

当人们为取暖油和汽油支付每加仑6到11美元，而柴油发电反映了价格的急剧上涨时，任何人都很难在经济上生存下来。高昂的能源成本也影响到方方面面，从飞往乡村的机票价格到购买食品杂货的成本，从开办诊所的成本到为维持生计的狩猎做准备的成本。由于所有的商品都空运到社区，农村居民为生活必需品支付的价格高得离谱。高油价给农村生活的方方面面都带来了挑战。

石油能源成本的累积影响已使许多东南部农村社区陷入一个老年人所说的“死亡螺旋”(Tlingit和海达地区住房管理局，2011年)。

WOOD-BIOMASS能源

生物质是一种潜在的无限可再生资源，约为4500埃焦耳(EJ;1 EJ = 1018焦耳)。年生物量能量潜力约为2900 EJ，其中约1700 EJ来自森林，其余来自草原和农业地区(Hall和Rao, 1999，引用rosilo - calle等人，2007)。然而，由于生物质生产和利用的复杂性质，对潜在生物质能的估计有很大的差异。Faaij等人(2002年，引用于rosilo - calle等人2007年)估计，在没有可供能源种植的土地的情况下，林业和农业残留物可产生40至1100 EJ能量。工业伐木残留物可达地面上体积的15%-40%，而锯木活动产生的废物可达50-67%。潜在地，所有这些废物都可以用来生产能源，特别是当供应接近并与需求成比例时(Rosillo-Calle et al. 2007)。

林业和农业活动的残余物是一种目前未得到充分开发的巨大能源资源，有很大的潜力得到更好的利用。对残渣可用的能量潜力的保守估计约为70 EJ，其中仅林业残渣就有36 EJ (Rosillo-Calle et al. 2007)。麦格昆和Korhaliller(2011)计算得出，生物质能占世界一次能源总组合的10%，占世界一次可再生能源组合的77%。木质生物质占全球年度生物质使用量的87%。此外，在经济合作与发展组织(经合组织)国家，生物质能约占一次能源结构的3%，在非经合组织国家占22%。

阿拉斯加东南部的生物量潜力

目前，在通加斯国家森林内约40万英亩土地上的伐木和锯木厂作业产生的残留物没有市场价值，因此留在原地。这种物质逐渐分解并释放出储存在大气中的碳(N. Soboleff，个人沟通2011;纳什2001)。将当地森林残余物转化为木屑颗粒并燃烧这些木屑颗粒以提供热能，可以实现资源优化，并为目前依赖化石燃料的偏远社区提供潜在的经济、环境和社会效益。

根据保守估计，阿拉斯加东南部林地的当地生物质残渣每年可可持续生产174,400吨木屑颗粒(Mater and Miles 2009)。另一方面，Brackley等人(2010)计算出该地区每年的取暖需求约为268,000吨木屑颗粒。根据这些供需数据，很明显，高达65%的供暖燃料需求可以从当地生物质残渣中得到满足。

虽然目前的研究只分析了木质颗粒的生物质残渣，但最近的研究东南阿拉斯加综合资源计划为阿拉斯加能源管理局开发的(Black and Veatch 2011)估计，如果年轻的生长森林(40-50年)也被用于制造颗粒，在10年内80%的燃料油可以被生物质能取代。该报告进一步指出，在美国东南部，每年不到2000英亩的土地可以完全取代取暖用油的使用。阿拉斯加东南部约有50万英亩的年轻生长木材基地可供采伐，即不受保护或其他土地用途的限制，采伐率可以相当可持续，每年不到1%的木材基地。

无论从残渣或残渣和幼体生长中制造，木屑颗粒在成本和效率方面都优于生物乙醇或全木生物质能源。人们发现乙醇原料的加工过于昂贵(TSS咨询公司2000年，Nash 2001年)，中小型当地公司无法承担资本成本，而原木的效率太低，物流困难，因为它们需要大约10倍的颗粒面积来覆盖存储和干燥(Brackley等人，2010年)。

三重底线分析

经济效益

为了估计生物质能在阿拉斯加东南部的经济效益，我们比较了使用一种特定燃料所支付的单位能源价格。通过这种方式，能源成本可以根据不同的石油价格来确定;计算出具有竞争力的木屑颗粒价格，以产生相同的能量(图3)。

目前，进口木屑颗粒的价格约为每吨300美元，而目前阿拉斯加东南部的石油价格为每加仑4.17美元。如果石油价格为每加仑3.00美元，木屑颗粒价格为每吨345.60美元，这两种燃料的成本将相等。因此，在当前油价超过每加仑4.00美元的情况下，改用木屑颗粒取暖可以实现巨大的运营节约。尽管石油的成本在过去五年中急剧上升，但木屑颗粒的价格仍然具有竞争力，表明生物质能比石油具有明显的经济优势。

环境效益

排放因子值可用于估计可避免的CO₂转向基于颗粒的加热而产生的排放(Obernberger和Thek 2010年)^[1]．用木屑颗粒取代石油所避免的排放总量计算出174,400吨木屑颗粒的潜在供应能力(框1)。这表明在减少排放和由此产生的气候保护方面具有明显的优势。因此，在经济优势的同时，一种内在优势表现为CO₂作为使用木屑颗粒而不是用油加热的一个共同好处，可以实现和促进减少。空气质量是另一个问题。目前的颗粒供暖系统产生CO(一氧化碳)、NOx(氧化亚氮)、SOx(硫氧化物)和PM(颗粒物)的排放，与油基供暖相比，后两者的排放量更大(Helle et al. 2009)。这不是一个无关紧要的问题，因为山谷环境中偶尔出现的大气状况会导致不健康的烟雾积聚和木材燃料燃烧排放的颗粒物污染，特别是当这些供暖装置集中在城市地区时。然而，确定这些值的研究(Obernberger和Thek 2010)也指出，通过新技术的发展可以进一步减少排放。因此，可以这样说，盒1中的木屑颗粒的排放因子值，在有毒气体和颗粒粉尘的情况下，与未来部署的最新颗粒系统相比，被保守高估了。事实上，木屑颗粒锅炉在效率和内外空气污染减少方面已经比传统的木屑颗粒炉取得了重大进展。木屑颗粒燃烧产生的固体废物灰也必须考虑在内，因为它需要填埋空间，除非转换为其他用途，如填埋或土壤强化(Helle et al. 2009)。

社会福利

与经济和环境效益不同，由于该地区缺乏成熟的生物质能源工业，与该地区生物质能源工业相关的社会效益更具投机性。然而，对于居住在阿拉斯加土著社区的人来说，最明显的社会效益是，使用木屑颗粒而不是石油可以确认他们的核心资产价值Haa Aaní和Haa Shagóon，在利用土地的同时为子孙后代保护他们的资源和遗产。此外，“海洋阿拉斯加”正在评估如何发展生物质能产业，以减少气候变化的不利影响。beplay竞技

创造就业机会也是与区域木粒球工业有关的一项重大社会效益。Haa Aaní， LLC的首席执行官拉塞尔·迪克(Russell Dick)认为，他的公司可以从阿拉斯加生物区进口木屑颗粒，并将它们分销给零售店，雇佣适量的劳动力来管理该地区企业，从而实现盈利。然而，该公司的最终目标更加雄心勃勃。作为一家本土公司，Sealaska希望利用其资源和业务目标，在阿拉斯加东南部利用当地生物质残渣开发木屑颗粒生产设施和供应链，从而为当地生物质能源行业的本土股东创造更大的社会效益。然而，这一更广泛的目标将需要大量的长期投资和政策支持。

与生物质能相关的能源成本降低可以进一步刺激村庄的商业发展和就业，使村民能够留在自己的社区，而不是迁移到能源更便宜的城市中心，如安克雷奇和朱诺。Kake的一项试点试验将17户家庭从使用石油取暖转变为使用木屑颗粒取暖，这可能有助于阻止一个自2000年以来人口减少21.5%的社区的外迁和撤资。与此同时，改用木屑颗粒具有直接的社会效益，可以减少社区对石油的依赖，减少受油价波动和环境风险影响的脆弱性。

虽然还不清楚区域木材生物质能工业从长远来看能提供多少有报酬的工作，但这些工作将补充而不是取代林业部门现有的工作，因为残留物与正在进行的木材作业有关。与此同时，清除森林废物有可能增加那些寻求维持生计和非木材森林资源的人进入森林的机会，否则这些资源可能由于森林下层植被中堆积的木材残留物而无法获得。其他文化价值，例如森林的生存用途、遗产地点和经过文化改造的树木，可以根据标准环境评估和《国家环境保护伙伴关系协定》的现有规定加以保护。因此，区域生物质能产业似乎可以带来显著的正净环境、经济和社会文化效益，而不会对关键文化资源产生显著的不利影响。

缓解全球气候变beplay竞技化和汤加斯国家森林

在世界各地，森林被视为缓解气候变化的碳汇。beplay竞技另一方面，燃烧木质生物质获取能量会将储存的碳释放到大气中。因此，重要的是要考虑到促进木材生物质能的气候变化相关影响。beplay竞技关于可持续管理森林以减缓碳排放的好处，政府间气候变化专门委员会(IPCC 2007年)的结论是:“从长期来看，旨在维持或增加森林碳储量，同时从森林中产生木材、纤维或能源的年持续产量的可持续森林管理战略将产生最大的持续减缓效益。”beplay竞技

生命周期碳核算方法可用于比较化石燃料和生物质能的排放影响。Lippke等人(2011)利用这种方法发现，尽管森林是碳汇(存储池)，但当生物质作为燃料燃烧时，化石燃料的排放会被取代。虽然化石燃料的排放从深层储层单向流向大气，但燃烧生物质所排放的碳可以通过再生森林吸收，从而使其成为一种可再生能源。通过可持续采伐，即不去除比森林景观上生长的更多的生物量，森林碳排放与封存比不会发生变化。此外，这种森林碳中和并不局限于受规范的、年龄均匀的森林，也适用于多层森林和选择性采伐方法的使用。

因此，虽然生物质的燃烧不是碳中性的，但如果以不导致森林基础耗竭的方式获取，生物质就会被取代，仍然是一种可再生资源。正如美国林务局生物质和森林管理协调员丹尼尔·帕伦特(引用于《Condra 2012》)所言:“当你认为你不排除森林再生时——那……这些新树能重新吸收你燃烧的树释放的碳…yes there is a small price to pay for harvesting and processing and transportation, but biomass energy is about 95 percent carbon neutral.” In contrast, if saw-mill and logging residue lays unutilized as waste, eventually it decays, emitting CO₂在这个过程中。利用森林残余物取代取暖用油避免了这一浪费因素，同时也通过避免燃烧化石燃料显著减少了温室气体排放(JEDC 2011一个；n . Soboleff个人沟通2011)。

当与谨慎的森林管理相平衡，以保护关键的生态系统和文化服务，如碳封存、生物多样性和维持生计的土地利用，可持续木材生物质能可成为北方森林社区气候兼容发展的有效战略。通过减少对外地石油供应的依赖，并在可持续的当地森林经济中实现能源需求的本地化，农村社区可以增强对能源供应和价格冲击的抵御能力，同时减少碳足迹，发展更可持续的生计。

生物质能的未来:连接本地和全球

可持续地获取当地生物质的能力和用户转换的经济激励是阿拉斯加东南部木屑颗粒取代石油的重要因素。然而，在当地和全球范围内，要想发展可持续的木屑球团工业，还需要克服一些关键的生态、经济和政治限制。

生态约束

在全球范围内，生物能源的大规模利用造成了潜在的环境影响。这些问题包括:(1)由于越来越多的生物质能源的商业应用，如发电，可能对森林造成破坏;(2)土壤、营养循环和其他生态系统服务的退化，通过持续清除残留物获取能量;(3)运输大量生物质的不利影响，例如增加道路建设、交通和排放(Rosillo-Calle et al. 2007)。对于阿拉斯加东南部的木球工业来说，锯木厂和伐木作业的残留物是主要的原材料，而不是对直立树木的转化;因此，在目前的设计中，这些潜在的影响似乎不会构成重大威胁。然而，随着木材燃烧造成的空气污染水平，这些影响必须加以监测和潜在的监管，以避免对人类人口和生态系统造成不利影响。

供应限制

在过去20年里，该地区的伐木活动有所下降，该地区工业木材采伐的运营和法律成本(与反对派组织的诉讼相关)有所上升(Alexander et al. 2010;n . Soboleff个人沟通2011)。在林业工业不确定的未来下，原料的安全供应被认为是稳定、区域性木屑颗粒工业发展的主要障碍(a . Brackley，个人沟通2011)。大太平洋西北生物区生物质供应过剩，可减轻这一限制，因为该区域支持大片森林和一个重要的木材工业。

需求约束条件

尽管使用木屑颗粒比使用石油有明显的好处，但最终用户是否采用该技术还取决于其他几个关键因素。这包括加热设备的更换成本、环境法规和鼓励转换、易用性和燃料储存。因此，各种能源，特别是木质生物质能源之间的转换是复杂的，而燃料价格本身可能不是唯一的关键因素(Brackley et al. 2010)。

高生产成本

本地生产商在服务本地市场时，由于运输成本低于非本地竞争对手，因此可能具有运输竞争优势。然而，在阿拉斯加偏远地区，这种在当地运输成本方面的竞争优势被更高的生产成本所抵消的情况并不罕见(Brackley等人，2010年)。与此同时，交通公司今天必须“要么在这些[偏远的农村]社区收取明显更高的费用[因为成本]，要么就开始减少[服务频率]”(R. Dick，个人沟通2012)。Haa Aaní， LLC正在研究在该区域内的运输部门进行投资，以作为解决这些较高的物流成本和农村居民和市场的复杂供应链管理问题的机会。它进入运输部门可以想象地抵消整个区域较高的生物量生产和分配费用。

能源政策措施的作用:来自欧洲的教训

上述限制表明，在阿拉斯加东南部发展可持续的木材生物质工业将需要政策支持措施。尽管Sealaska拥有几十万英亩的森林土地，并管理着相当一部分的商业木材，但目前该公司利用木材残留物生产生物质能在经济上是不可行的。此外，尽管有一些国有资本，采用木屑颗粒转换的成本和其他障碍仍然很大。需要新技术、市场开发和机构伙伴关系。阿拉斯加的领导人认为，有利的政策，如对化石燃料碳排放征税(R. Harris，个人沟通2011年)，可能在该地区采用木屑颗粒作为能源方面发挥关键作用。促进从化石燃料向生物质的转变的其他措施可能包括为更换加热设备提供投资补贴、可再生能源的上网电价以及在社区、州和联邦各级更严格的环境法规。

在欧洲，这种政策措施已被证明是增加木屑颗粒需求的重要驱动力(Obernberger和Thek, 2010年)。例如，在荷兰，可再生电力的上网补贴(关税)系统使清洁木质生物质与煤的共烧成为一种具有经济吸引力的替代方法。比利时引入了绿色证书配额制度，要求电力供应商达到一定份额的可再生电力。这导致了燃煤电厂向木屑颗粒的转变。瑞典对取暖使用的化石燃料征税，这导致了区域取暖和热电联产(CHP)使用木屑颗粒的持续增加。大部分木屑颗粒是在国内生产的，但随着需求的增加，木屑颗粒的进口最近一直在增长。最后，在芬兰有一系列的举措，包括CO₂税收、投资补贴和研发投资促进了木屑颗粒的大规模采用(Nicholls等，2009年)。

除了用于转化的政策支持工具之外，北欧的经验还揭示了可持续生物质工业所必需的关键社会生态条件。这包括:(1)大型林业业务和利用生物质满足能源需求的潜力;(2)人口密度低，林地使用冲突较少;(3)能够在可持续的基础上满足生物量需求的大型森林基地，而不损害生态系统服务或生物区域以外的主要进口，这是欧洲的一个问题。这些条件存在于阿拉斯加，也可能适用于加拿大、俄罗斯和其他地方的偏远森林地区(Nicholls等，2009年)。

投资补贴

初始投资成本高是颗粒加热系统的主要障碍。例如，在Sealaska的58000平方英尺的四层公司总部，锅炉安装的总成本约为539,000美元(N. Soboleff，个人沟通2011)。尽管该系统的整个生命周期预计将节省大量的运营费用，但最初的一次性投资相当高，可能会使该地区的其他用户失去信心，尽管油价不断上涨。因此，投资赠款或技术转让税收抵免、低息、贷款或补贴可能是促进采用颗粒加热系统的有效政策方法(JEDC 2011b)．目前，阿拉斯加州的可再生能源基金帮助支付大型设施的费用，美国农业部、农村发展部和能源部的项目也为可再生能源项目提供支持。Sealaska得到了联邦政府Denali委员会新兴能源技术基金的援助。能源过渡政策，如芬兰和其他欧洲国家为促进使用生物质能而不是化石燃料所采取的政策，可以大大减少目前阻碍这一部门发展的限制。碳税、投资补贴和上网关税都是经过证实的政策工具，可以促进迅速采用木屑颗粒，解决区域能源安全和社区脆弱性问题，同时通过取代石油产生明显的环境效益。

建议

可持续木材生物质工业的好处是显而易见的，在阿拉斯加东南部有充足的、可持续的生物质供应，可以有效地取代石油作为取暖燃料，同时创造潜在的经济和社会文化效益。然而，要在阿拉斯加和其他地方有效和可持续地发展该工业，土著和非土著投资者都必须考虑:

1. 当地生物质资源满足能源需求的潜力有多大?在阿拉斯加东南部，森林残余物可以满足高达65%的供暖能源需求。这种规模的本地可再生能源可以带来真正的、可持续的经济、环境和社会效益。
2. 木材生物质能部门的发展将如何影响森林生态系统?决策者不仅需要考虑木材残渣的供应，还需要考虑其他物种如何获取、运输、加工和利用木材残渣，所有这些都对生态系统产生影响。
3. 向生物燃料过渡的关键经济门槛是什么?根据当地的价格配置，本研究中使用的公式可用于计算任何地区木屑颗粒比石油的环境效益。
4. 需要什么样的公私伙伴关系和政策来促进向可持续生物质能的过渡?生物质加工设施和木球加热系统的安装需要很高的资本投资。支持政策和共同融资以帮助支付过渡成本，对于促进向生物质能的转变至关重要。
5. 建立社区对生物质能的支持需要什么?汤加斯国家森林的阿拉斯加土著公司是向生物质能过渡的重要催化剂，因为它们认识到能源安全是其社区的一个关键脆弱性。此外，他们拥有强大的网络选民，明确的土地权利，以及大量的自然、财政和人力资本，以支持新的能源基础设施，这是其他农村土著社区和森林社区可能缺乏的。通过实现其可持续发展的核心价值，阿拉斯加土著公司的催化潜力得到进一步加强，这些核心价值越来越多地被阐明为未来商业计划的基础。

Yak-tat Kwaan Inc. (YTK，雅库特土著村庄公司)的首席执行官最近在一封信中总结了该公司的潜力和挑战，即投资资本，如果这些关键问题得到解决:

每个人都知道雅库特特的生活成本高。我们的生物质项目代表了一个令人兴奋的机会，以解决我们的高能源成本正面. ...[T]通过有效利用生物质资源，我们将减少对化石燃料的依赖，改善我们的土地，保护我们的环境，并刺激我们的地方经济。YTK在可再生能源的开发方面处于领先地位，开创了新兴的发电/供热的创新路径。YKT与城市、部落、林业厅同步，正在主导一项生物质项目。虽然还处于起步阶段，但我们已经达到了主要的定义标准，并正在为进一步的开发筹集资金(Bremner 2011)。

其他发展中国家和根据当地生态系统服务进行可持续发展的支持者可以借鉴Haa Aaní有限责任公司和Yak-tat Kwaan有限公司的经验，根据其可持续发展和福祉的文化模式，根据其森林资产和三重利益底线，试图开发一种可持续能源。

结论

为了解决依赖化石燃料的偏远北部社区日益增加的能源脆弱性，我们评估了阿拉斯加东南部潜在木材生物质能开发的成本和收益，以及当地企业及其新兴的可持续发展模式和社会生态福祉在推进生物质能转型中发挥的独特作用。对区域木屑颗粒工业的三重底线可持续发展分析表明，该行业有潜力增加阿拉斯加东南部农村地区的经济、环境和社会效益。最后，该研究明确了生物质能产业可能面临的主要制约因素，以及其他国家已经实施的政策支持措施，这些措施可能有利于太平洋西北地区的木屑颗粒产业。

然而，木材生物质产业的发展并非没有风险和环境影响。如果生物量的生产是以牺牲其他生态系统服务和人类需求为代价的，如自给自足的狩猎、捕鱼和采集，那么生态影响可能是重大的。还必须提供足够的可持续生物质，为该地区的生物质燃料生产和分配创造安全的规模经济(Benjamin 2010)。与棕榈油种植园和其他有争议的用于生物燃料发展的森林转换模式相比，阿拉斯加模式不需要扩大或转换现有的林地来满足对木屑颗粒的预期需求。相反，它利用了目前尚未开发的木材废料资源。我们的研究结果表明，与依赖化石燃料取暖或乙醇或木屑等替代生物燃料选择相比，阿拉斯加东南部可以通过战略和有效地捕获木材废料，以最小的环境影响开发生物质能。约265,000吨二氧化碳²每年消耗174,400吨木屑颗粒，取代阿拉斯加东南部的取暖用油，就可以避免排放，这对气候变化是一个显著的好处。

1971年的《阿拉斯加原住民索赔解决法案》为阿拉斯加原住民的经济和社会发展提供了机会，它在新发现的原住民公司中确保了原住民传统土地的一部分所有权，并确保了用于投资他们未来的财政资源(对被征用土地的补偿)。以Sealaska为例，在尝试了无法被证明是可持续的工业伐木后，该公司正在积极调整其业务方向，以支持替代能源和可持续生计，可能会利用自身木材业务的木材残渣，以及可持续的木材收获，并将其森林生态系统和文化服务货币化。为了保持在汤加斯的可持续发展，该公司已经在科学研究和管理规划上投入了近2000万美元，以克服ANCSA下分散的土地基地的限制。其他农村本土企业，如雅克达冠公司，也开始效仿。如果成功，他们的模式可以成为其他地方的土著和农村森林人民效仿和适应的模式，通过减少森林砍伐和森林退化排放(REDD+)和其他土著土地保有权、生存和可持续发展需求以及在森林治理中的作用尚未完全解决的计划进行发展(Poffenberger和Smith-Hanssen, 2009年)。

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^[1]Obernberger和Thek(2010)计算了集中供暖系统燃烧木屑球和油所排放的各种气体的数量。这些数值是根据奥地利框架关于燃料供应、分配和利用的条件计算的。因此，由于在生产燃料期间的能源消耗可能不同，预期不同国家的这些数值会有细微差别。然而，这被认为具有最小的绝对影响，在计算中被忽略了。

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