Piotr Borawski，Aneta Beldycka-Borawska，Elzbieta Jadwiga Szymanska，Krzysztof Jozef Jankowski，Bogdan Dubis，James W Dunn

(1. University of Warmia and Mazury in Olsztyn,Faculty of Land Management and Agriculture,Department of Agrotechnology,Agricultural Production Management and Agribusiness,Olsztyn 10-719 ,Poland；2. Warsaw University of Life Science-SGGW,Faculty of Economic Sciences,Department of Logistics,Warsaw 02-787,Poland；3. Pennsylvania State University,Faculty of Agricultural Sciences,Department of Agricultural Economics,Sociology,and Education,University Park,PA 16802,USA)

世界經(jīng)濟(jì)的動(dòng)態(tài)發(fā)展導(dǎo)致了能源需求的增長。中國、美國和歐洲等世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展必然會增加能源消耗。這就是為什么從根本上減少碳排放的技術(shù)推廣是一個(gè)挑戰(zhàn)。能源部門是企業(yè)和現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長、發(fā)展和競爭力的支柱之一。實(shí)現(xiàn)能源安全和環(huán)境保護(hù)是注重可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。共享舉措可以對環(huán)境產(chǎn)生積極影響?？稍偕茉?RES)的發(fā)展將減少對化石燃料的需求。此外，與2005年相比，溫室氣體排放量將減少約十分之一。

為了滿足氣候保護(hù)和資源效率，需要開發(fā)基于生物資源的可持續(xù)生物能源市場。如Zielinski 等指出，需要尋找非食物生物質(zhì)以重新平衡對生物燃料生產(chǎn)的支持?？稍偕茉吹陌l(fā)展對經(jīng)濟(jì)很重要，因?yàn)樗鼈兡鼙Ｕ夏茉窗踩?015年，可再生能源與進(jìn)口化石燃料相關(guān)的結(jié)余為15百萬歐元，到2030年應(yīng)為58百萬歐元?？稍偕茉词悄茉床块T脫碳的關(guān)鍵因素。歐盟的可再生能源在創(chuàng)新中具有至關(guān)重要的意義，其擁有30%能源相關(guān)的世界專利。但是，歐盟的許多公司都難以實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。因此，在業(yè)務(wù)模型級別進(jìn)行創(chuàng)新升級顯得十分必要，以此調(diào)整激勵(lì)機(jī)制和收益機(jī)制，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展解決方案。

據(jù)估計(jì)，城市地區(qū)占全球氣體排放量的70%。預(yù)計(jì)到2050年，城市將容納全球66%的人口，這對于可持續(xù)性領(lǐng)域的決策者來說是一個(gè)大問題。農(nóng)村地區(qū)排放的全球溫室氣體占比較少，但是農(nóng)民可以在農(nóng)場上進(jìn)行必要的投資，主要是在新技術(shù)上，這將有助于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。但是，由于對食品的需求不大，這些嘗試并未增加收入，因?yàn)閷τ谑称返男枨笕狈椥?，而農(nóng)業(yè)原材料的價(jià)格有彈性。結(jié)果，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量邊際收益下降，迫使生產(chǎn)者投資于更有效的技術(shù)以維持盈利能力。

1 可持續(xù)發(fā)展及其對當(dāng)前和未來可再生能源發(fā)展與市場的影響

可持續(xù)發(fā)展的概念是在1975年聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)管理計(jì)劃第二屆會議上提出的。它假設(shè)“這種必然的、令人滿意的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程會干擾人類生活環(huán)境，并且導(dǎo)致生物圈退化，這將破壞自然、經(jīng)濟(jì)和文化規(guī)律”。

1987年的《布倫蘭德報(bào)告》提出并制定了下一步措施，其中包括可持續(xù)發(fā)展的思想。1992年和2002年，在里約熱內(nèi)盧和約翰內(nèi)斯堡的全球峰會推進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。在里約熱內(nèi)盧首腦會議上商定了最重要的國際文件，其中就包含《21世紀(jì)議程-行動(dòng)綱領(lǐng)》。它介紹了與環(huán)境經(jīng)濟(jì)相一致的開發(fā)和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的方法?！翱沙掷m(xù)發(fā)展旨在確保當(dāng)今和子孫后代的所有人在地球自然力量的限制內(nèi)具有足夠高的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會文化水準(zhǔn)” 。

起初，可持續(xù)發(fā)展基于經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境領(lǐng)域之間的批判性再思考和動(dòng)態(tài)平衡，以實(shí)現(xiàn)更好的未來。 然而,Ramos主張?jiān)诳沙掷m(xù)發(fā)展的概念中應(yīng)包括道德、美學(xué)和文化、自然幫助和團(tuán)結(jié)等方面。政府當(dāng)局必須保護(hù)環(huán)境，應(yīng)利用政治為今世后代提供生態(tài)安全。生態(tài)效率的提高是導(dǎo)致自然保護(hù)的基本因素。歐盟已經(jīng)制定了旨在可持續(xù)能源生產(chǎn)、競爭和能源安全的能源政策。風(fēng)能、太陽能、水和生物質(zhì)能等可再生能源的發(fā)展必須被視為歐盟最重要的內(nèi)部能源?？沙掷m(xù)發(fā)展的最重要問題之一是能源供應(yīng)，這是社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問題。

可持續(xù)發(fā)展的概念與可再生市場的發(fā)展緊密相關(guān)，使市場成為可持續(xù)經(jīng)濟(jì)體系的一部分是非?？扇〉?。市場的經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性目標(biāo)，特別是對于企業(yè)，農(nóng)民和其他參與者而言。引入創(chuàng)新需要激勵(lì)和收益機(jī)制來利用可持續(xù)解決方案。引入生物燃料需要有關(guān)可持續(xù)發(fā)展的新思路。生物燃料的生產(chǎn)取決于許多因素。根據(jù)《京都議定書》，歐洲聯(lián)盟有義務(wù)減少溫室氣體的排放，全球氣候變暖是一個(gè)世界性的問題。其中許多影響與原料種植引起的土地利用變化(LUC)有關(guān)，例如森林砍伐和相關(guān)的溫室氣體排放增加，生物多樣性喪失以及與糧食生產(chǎn)的競爭。理想情況將包括更換傳統(tǒng)燃料，這會影響人類生活中的生物燃料，有助于氣候恢復(fù)。來自可持續(xù)能源的生物燃料的使用應(yīng)減少溫室氣體的排放并降低石油的重要性。這些可以通過藻類生物燃料實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗哂懈吣芰亢?，低排放和無污染的特性。此外，生物燃料通常是本地可得的，可獲取的，可持續(xù)的并且是可再生來源獲得的可靠燃料。生物燃料在生長時(shí)可以從空氣中吸收二氧化碳。當(dāng)生物燃料燃燒時(shí)，會釋放出二氧化碳，但與植物生長時(shí)吸收的碳相同。在此基礎(chǔ)上，生物燃料似乎是零凈排放者。當(dāng)前，考慮到工業(yè)的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r，使用生物燃料是唯一的解決方案。2014年，生物燃料占?xì)W盟交通運(yùn)輸燃料使用量的5%。生物燃料的生產(chǎn)必須符合可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)?？沙掷m(xù)的生物燃料可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸中使用生物燃料10%的既定目標(biāo)。以下條件包括：1)生物燃料不是來自生物多樣性高的地區(qū)(原始森林，保護(hù)區(qū))；2)生物燃料不是來自煤炭豐富的地區(qū)(潮濕地區(qū)，森林地區(qū))；3)用于生物燃料的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量是通過保護(hù)自然的良好農(nóng)業(yè)規(guī)范來實(shí)現(xiàn)的；4)與化石燃料相比，可持續(xù)的生物燃料必須至少減少35%的溫室氣體排放。

參與生物燃料供應(yīng)鏈的企業(yè)應(yīng)通過以下方式達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)：1)向國家系統(tǒng)提供生產(chǎn)、認(rèn)證數(shù)據(jù)和其他信息；2)使用允許進(jìn)行合規(guī)性認(rèn)證的系統(tǒng)；3)符合歐盟的認(rèn)證要求。

可持續(xù)發(fā)展涉及的另一個(gè)問題是氣體排放。Czy_zewski and Kryszak發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同的國家，資本和勞動(dòng)的生產(chǎn)率以及投入的強(qiáng)度對溫室氣體排放的影響不同。研究發(fā)現(xiàn)，在最貧窮的國家中，可持續(xù)發(fā)展的重要障礙是機(jī)械化。在中度富裕國家，缺乏實(shí)施節(jié)能技術(shù)的動(dòng)力。但是，在最富裕的國家中，希望減少機(jī)械化和化學(xué)化，而采用節(jié)能技術(shù)。

能源部門的可持續(xù)性可以從環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會和政府方面進(jìn)行衡量。在環(huán)境方面，化石燃料對自然產(chǎn)生負(fù)面影響以產(chǎn)生所需的能源供應(yīng)。Garcia-Alvarez等的研究指出，丹麥、荷蘭、法國、葡萄牙和英國實(shí)施了可持續(xù)政策，有助于確保能源供應(yīng)的安全。其他歐盟國家也必須采取強(qiáng)化措施，以對子孫后代產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境影響。經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性包括企業(yè)對能源部門的看法。庫珀的研究指出根據(jù)《巴黎氣候變化協(xié)定》，電力、交通運(yùn)輸和工業(yè)領(lǐng)域需要脫碳經(jīng)濟(jì)學(xué)。社會可持續(xù)性與商業(yè)生存能力有關(guān)?？沙掷m(xù)發(fā)展社區(qū)應(yīng)集中精力發(fā)展新能源基礎(chǔ)設(shè)施。需要合理的用電量才能為客戶、零售商和營銷渠道的其他合作伙伴創(chuàng)造收益。政府的可持續(xù)性基于決策者。他們的工作應(yīng)著眼于一項(xiàng)長期計(jì)劃，這項(xiàng)計(jì)劃能清潔環(huán)境、改善該國的化石狀況和可再生能源供應(yīng)。

可持續(xù)發(fā)展的概念需要全民教育，這也需要學(xué)院和學(xué)者的投入?？沙掷m(xù)發(fā)展教育應(yīng)側(cè)重于個(gè)人資產(chǎn)、知識和技能，這些可幫助人們過上現(xiàn)代生活，而無需開發(fā)自然資源并將其保存給子孫后代。大學(xué)水平的可持續(xù)發(fā)展教育應(yīng)該是學(xué)習(xí)所有人如何做出決定并考慮所有社區(qū)的長期經(jīng)濟(jì)，生態(tài)和社會福祉的過程。教育的新視野應(yīng)有助于學(xué)生更好地了解他們所生活的世界。在大學(xué)應(yīng)教授以下問題：環(huán)境惡化，性別不平等，健康，貧窮，浪費(fèi)性消費(fèi)，城市衰敗，人口增長，沖突和侵犯人權(quán)的威脅我們的未來。這項(xiàng)教育應(yīng)包括全面、跨學(xué)科的方法，以培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展所需的知識和技能。

關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的辯論包括經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境領(lǐng)域之間的平衡，以創(chuàng)造更美好的未來。這就需要一種新的教育方法，這需要在教學(xué)方法上進(jìn)行創(chuàng)新，并納入可持續(xù)發(fā)展的概念。在客戶尋求信息的決策過程中，環(huán)境意識也很重要他們應(yīng)該生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品?？沙掷m(xù)發(fā)展的概念在歐盟很重要，并且在共同農(nóng)業(yè)政策(CAP)中得到越來越多的關(guān)注。它還提及與社會資本，社會包容性和社會凝聚力相關(guān)的社會責(zé)任補(bǔ)貼(綠箱補(bǔ)貼)。環(huán)境政治的社會意義比可持續(xù)發(fā)展的同等建設(shè)性要素更為重要。

2 歐盟的可再生能源

主要有3種能源：化石燃料，可再生資源和核資源。通常，能源是通過燃燒化石原料獲得的。但是，石油和化石燃料資源的供應(yīng)有限。另外，它們的燃燒伴隨著溫室氣體的排放以及許多污染物和粉塵的排放，這需要大量的能量。不可再生自然資源的一個(gè)目標(biāo)是減緩其儲備的枯竭速度，并有可能在將來用其他無限資源替代它們，例如用太陽能、風(fēng)能等替代能源部分替代石油，天然氣或煤炭。在這種情況下，可再生能源(RES)的重要性增加。許多國家面臨能源安全和建立競爭性能源市場的問題。能源(如空氣和水)對于現(xiàn)代社會至關(guān)重要。當(dāng)能源不僅可以用于當(dāng)前，還可以用于子孫后代時(shí)，能源管理將變得高效，同時(shí)減少對環(huán)境的負(fù)面影響。在城市和農(nóng)村地區(qū)，可再生能源的使用越來越受到關(guān)注。城市選擇了對居民的生活條件產(chǎn)生環(huán)境影響的不同策略。這些策略可能包括最環(huán)保的舉措。如今，主要的環(huán)境影響因素包括產(chǎn)品、過程和活動(dòng)。

由于高產(chǎn)品種的引入和農(nóng)作物生產(chǎn)的機(jī)械化，農(nóng)業(yè)是能源需求增加的部門之一。大規(guī)模的高強(qiáng)度生產(chǎn)會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。但是，采用減少化學(xué)品投入的做法取決于多種因素，例如：農(nóng)民的年齡，農(nóng)場總收入和信息來源。而且，農(nóng)民必須面對病蟲害的問題。他們應(yīng)該做出明智的決定，無論是農(nóng)作物還是牲畜。他們面臨風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗麄儾恢牢磥淼奶鞖鉅顩r或經(jīng)濟(jì)狀況。他們的農(nóng)場資源包括植物、化肥和可能無法回收的耕地。農(nóng)民對其生產(chǎn)有很大的不確定性。

這就是為什么目前的農(nóng)業(yè)政策應(yīng)包括新的和傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)目標(biāo)的互補(bǔ)，它不僅是經(jīng)濟(jì)的一部分，還是人和動(dòng)物生活的地方，也是農(nóng)村和自然資源的來源。農(nóng)村活動(dòng)不僅應(yīng)考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且還應(yīng)考慮農(nóng)場、村莊和地區(qū)可能的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境要素發(fā)揮了非常重要的作用，這對農(nóng)民和小農(nóng)戶產(chǎn)生了積極的社會影響。

使用可再生能源將改善有機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)和能源供應(yīng)的可靠性，改善生活條件，增加可持續(xù)發(fā)展和綠色經(jīng)濟(jì)中的就業(yè)水平。歐盟對促進(jìn)和生產(chǎn)可再生能源感興趣。歐洲能源政策的出發(fā)點(diǎn)有3點(diǎn)：應(yīng)對氣候變化，限制歐盟對進(jìn)口碳?xì)浠衔锏耐獠恳蕾嚕龠M(jìn)增長和就業(yè)，從而為消費(fèi)者提供安全且負(fù)擔(dān)得起的能源。一種來源可以是生物質(zhì)，它可以提供熱量和電能。歐盟法規(guī)要求能源生產(chǎn)商使用秸稈等能源來獲取農(nóng)業(yè)生物質(zhì)。此類產(chǎn)品應(yīng)可持續(xù)生產(chǎn)，并應(yīng)滿足特定要求。生物質(zhì)是用于液體、固體和氣體燃料的原材料。來自生物質(zhì)的液體燃料包括：天然植物油、生物柴油、生物乙醇和生物甲醇。由生物質(zhì)生產(chǎn)的固體燃料包括稻草、鋸末、樹皮、刨花和精制大包、顆粒和煤餅。氣態(tài)生物燃料包括污水污泥產(chǎn)生的沼氣、垃圾填埋氣以及動(dòng)物糞便厭氧消化產(chǎn)生的沼氣。

大多數(shù)生物質(zhì)來自木材，然而短輪作和多年生草本植物(PHC)也可以用于生物量生產(chǎn)。這樣的植物不需要高質(zhì)量的土壤，可以在不適合用于糧食或飼料的常規(guī)作物種植的土地上收獲。根據(jù)Pudetko等多年生能源和工業(yè)作物的可用土地面積高達(dá)160萬公頃。

3 歐盟的生物燃料

此外，歐盟依賴那些動(dòng)蕩國家的石油，而其運(yùn)輸基礎(chǔ)是柴油。這種不穩(wěn)定的情況導(dǎo)致尋找替代能源的需求升高，其中就包括生物燃料。關(guān)于影響生物燃料生產(chǎn)的決定因素的研究是由Borychowski開展的，作者指出生物燃料市場取決于體制因素、農(nóng)業(yè)原材料市場的狀況以及包括原油價(jià)格在內(nèi)的宏觀經(jīng)濟(jì)因素。根據(jù)Wicki的研究，可再生燃料的生產(chǎn)被認(rèn)為是生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方向，因?yàn)樗鼘⒔档臀廴九欧拧?/p>

生物燃料在可再生能源生產(chǎn)中占有很大份額，并且對環(huán)境友好。使用生物燃料不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)，并且不會對發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)面影響。將生物柴油與常規(guī)燃料混合達(dá)到7%無需對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝。生物燃料可分為4類：

(1)第1代生物燃料可以由油菜籽、谷物、甜菜根和土豆生產(chǎn)。這些生物燃料由油基植物、淀粉作物和糖構(gòu)成。燃料行業(yè)不得不與營養(yǎng)行業(yè)和飼料行業(yè)開展競爭。

(2)第2代生物燃料是由非營養(yǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)的，主要來自稻草、桔梗、莎草和高能人工林，主要來自農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘留物，

(3)第3代生物燃料是由藻類生產(chǎn)的，藻類可能是未來的生物燃料。他們不與耕地上的糧食作物競爭。藻類可以在廢水和其他殘留水中培。

(4)第4代生物燃料包含藻類的基因工程。第4代生物燃料中的生物質(zhì)來自微藻類、大型藻類和藍(lán)細(xì)菌。

能源部門的發(fā)展機(jī)會是生產(chǎn)第2代生物燃料。木質(zhì)纖維素植物是第2代生物燃料的來源，可以在質(zhì)量較低的土壤和退化地區(qū)生長。

目前，歐盟唯一使用的生物燃料是生物柴油(76%)和生物乙醇(20%)。Demirbas的研究表明，生物燃料和石油原料之間的最大區(qū)別是氧氣含量。生物燃料的氧氣含量從10%到45%，而石油基本上不含氧氣，因此生物燃料的化學(xué)性質(zhì)與石油大不相同。大多數(shù)傳統(tǒng)的生物燃料都來自農(nóng)業(yè)糧食作物，例如玉米、小麥或甜菜中的乙醇，以及油料中的生物柴油。生物柴油由植物油生產(chǎn)，可通過酯交換過程轉(zhuǎn)化為(間)乙酯。就硫含量、燃點(diǎn)、芳烴含量和生物降解性而言，生物柴油優(yōu)于柴油燃料。生物乙醇是衍生自可再生原料的燃料。通常是植物，例如小麥、甜菜、玉米、稻草、木材。甚至家庭垃圾也可能在經(jīng)濟(jì)上轉(zhuǎn)化為生物乙醇。根據(jù)歐盟質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)EN 228，可以將生物乙醇與汽油的5%混合物用作混合燃料。這種混合物無需修改發(fā)動(dòng)機(jī)，并且受到車輛保修的保護(hù)。通過對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，可以以更高水平地使用生物乙醇，例如E85(85%生物乙醇)。

生物燃料的生命周期意味著從農(nóng)民到生物燃料生產(chǎn)商以及企業(yè)的整個(gè)供應(yīng)鏈都與營業(yè)額相關(guān)。2012年，歐盟指定用于生物燃料生產(chǎn)的總面積接近440萬公頃，占?xì)W盟耕地總面積的3%。

對生物燃料生產(chǎn)的最重要威脅是：1)將越來越多的農(nóng)作物用做能源，有利于農(nóng)作物單一栽培的發(fā)展；2)與傳統(tǒng)燃料相比，溫室氣體排放量減少的幅度很小，這是由于生物燃料的熱值較低且相對于汽油和柴油的消耗量較高(分別降低30%～40%和10%)；3)對農(nóng)業(yè)原材料和糧食價(jià)格的不利影響(價(jià)格上漲，包括對農(nóng)產(chǎn)品市場的投機(jī)活動(dòng))；4)分配更多的土地用于能源作物的種植；5)一方面是食品和飼料行業(yè)之間的農(nóng)業(yè)原料競爭，另一方面是生物燃料行業(yè)之間的競爭及其后果——對糧食安全的潛在威脅，以及在農(nóng)業(yè)原料生產(chǎn)中消耗大量水，這在波蘭這個(gè)水資源有限的國家尤其嚴(yán)重。

通常，與第二代生物燃料相比，第一代生物燃料的使用帶來的利益要小，這可能會在將來確定生物燃料市場的發(fā)展方向。

能源市場的另一部分由沼氣構(gòu)成，可以從幾種不同類型的農(nóng)業(yè)基質(zhì)中生產(chǎn)。沼氣是滿足全球經(jīng)濟(jì)需求的有前景的方式。根據(jù)Zielinski，et al提出沼氣具有多種環(huán)境效益，但是有效的沼氣生產(chǎn)將需要一些改進(jìn)，例如：對沼氣廠的投資，支持方案的立法，這些都取決于能源經(jīng)濟(jì)的政策。

波蘭、德國和其他歐盟國家的沼氣主要來自玉米。這在食品、飼料和能源部門之間造成了競爭。它將提高玉米和玉米產(chǎn)品的價(jià)格，這對客戶不利。另一方面，沼氣廠的發(fā)展增加了可再生能源(RES)的產(chǎn)量。此外，沼氣廠產(chǎn)生的消化物可能是有機(jī)肥料，并增加了土壤中的氮含量，能源作物可以替代化石資源。尋找非糧食植物來滿足生物能源和生物燃料生產(chǎn)的需求正在增加，這樣的植物應(yīng)能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)出且營養(yǎng)需求低。(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所 王 健 譯自：Development of renewable energy sources market and biofuels in The European Union [J].Journal of Cleaner Production ,2019,228:467-484.)