食物系统与气候变化:如何在食物系统中减少温室气体排放

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图片来源:Pixabay
 

食物系统中有大量被忽视的温室气体排放

 

食物系统——从食物生产的准备到食物最终消费的整个过程,与气候变化息息相关。从耕地和牧场的准备、农作物种植和畜禽养殖的展开、到食物的加工、包装和运输零售、再到食物的烹饪和餐厨垃圾处理等,每一个环节的活动都会产生不同的温室气体。此外,随着人口增长、城镇化的加速以及居民饮食结构的调整,对食物种类和生鲜程度也提出了更多要求,这些变化都在广泛地影响食物的生产和消费活动,由此也推动了这些环节温室气体排放的持续上升。
 
来自《科学》期刊的最新研究显示,全球食物系统一年产生的温室气体多达160亿吨二氧化碳当量,占全球总温室气体排放的1/3左右。由于食物系统的排放源分散在不同的环节,单一环节下的排放和其他行业相比并不显著,因此这一领域的排放并没有得到足够的关注。这里我们将从整个食物系统的视角来聚焦中国食物相关温室气体排放和减排路径。
 

中国食物系统温室气体排放源多,非二氧化碳温室气体排放高

 
食物系统的温室气体排放大体可以划分为4个主要阶段,每个阶段的温室气体排放不尽相同。图1显示了食物系统的分阶段排放以及排放的主要来源,具体包括:

 

图 1:食物系统界定和分阶段主要温室气体排放活动

 

 

食物生产准备

 

土地利用类型的改变,例如从林地到耕地的转化导致的森林碳汇的流失以及森林土壤固碳的降低,由此带来二氧化碳和少量甲烷以及氧化亚氮排放。

农场生产

 

包括生产农业投入品(例如化肥、农药、农膜等)的二氧化碳排放和氧化亚氮排放、农业机械能耗、植物性食物(水稻、小麦等粮食作物)和动物性食物(畜禽养殖)生产过程中的甲烷和氧化亚氮排放。

农场到餐桌

 

包括食物加工、包装、运输和零售环节中的排放,例如食物加工和食物运输中的能源消耗,包装材料生产的能耗和生产过程中的排放,以及生鲜食物冷链运输中制冷剂使用带来的含氟温室气体排放。       

食物消费

 

包括食物烹饪、餐厨垃圾运输和处理的能耗,以及餐厨垃圾处理中产生的甲烷排放。
 
参照食物系统分阶段的温室气体排放范围,中国食物系统2015年排放约为24亿吨二氧化碳当量,约占中国全部温室气体排放的20%。其中排放占比最高的环节来自农场生产,其次是从农场到餐桌环节以及食物浪费的排放。
 

图 2:中国食物系统温室气体分阶段排放

 

此外,中国食物系统下非二氧化碳温室气体排放占比不容小觑。如下图显示,食物系统中二氧化碳排放占比45%,其余的55%的排放主要来自包括甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)和含氟气体(F-gases)在内的非二温室气体。其中占比最高的是甲烷排放,主要来自农场生产过程中水稻种植和畜禽养殖。

图 3:中国食物系统不同温室气体排放
 

中国食物系统减排的机遇

 
基于食物系统排放的主要来源,我们将重点关注排放占比较高的三个阶段,分别是农场生产、农场到餐桌、和食物消费。并聚焦可以减少食物系统排放的方法。
 

农场生产:减少畜禽养殖和水稻种植的甲烷排放

 

食物系统中排放最高的环节是农场生产,其中排放最多的温室气体是甲烷,其次是氧化亚氮和二氧化碳(如图4所示)。因此减少农场生产过程中的甲烷排放是关键。

图 4:中国食物系统农场生产环节温室气体排放

 

甲烷排放主要来自畜禽养殖和水稻种植。一方面是来自奶牛、肉牛以及山羊等反刍动物肠道的微生物在分解和发酵食物过程中产生并排出大量甲烷,以及来自畜禽粪便在贮存、处理过程中有机物在厌氧微生物作用下产生甲烷。另一方面是来自水稻种植过程中,淹水的土壤中的有机物被产甲烷菌分解的过程。
 
中国已经采取了畜禽规模化养殖、畜禽粪便等资源化利用措施,可以推动来自畜禽粪便的甲烷排放控制。未来通过加强动物肠道发酵和水稻种植领域的减排,可以进一步降低农场生产的甲烷排放,例如推广饲草料和添加辅料(日粮中添加谷物,干草或青贮饲料)等措施来减少动物肠道发酵产生的甲烷,以及选择低排放品种水稻、施用添加剂(甲烷抑制剂和硝化抑制剂)、改进稻田灌溉方式(例如间歇性灌溉)和土地管理(免耕直播和水旱轮作)等方式来减少稻田种植带来的甲烷排放。

 

 

 
模型研究指出,在没有新的政策和技术干预的情况下,来自动物肠道发酵和水稻种植的排放持续增长,到2030将分别达到3.07亿吨和1.73亿吨CO2e。在采取相应的减排措施的情况下,两者的减排潜力到2030年将分别达到每年减排3333万吨和 5841万吨CO2e
 

农场到餐桌:简化回收食物包装,推广低GWP制冷剂使用

 
中国食物系统中排放仅次于农场生产的排放来自从农场到餐桌的环节,其中排放最突出的是食物包装,而增速最快的则是食物运输带来的排放(如图5所示)。因此这一环节减排关键在于减少食物包装和运输中的排放。
 

图 5:中国食物系统农场到餐桌环节的温室气体排放

 

食物包装的温室气体排放主要来自包装材料(例如塑料、玻璃、纸盒和铝制品等)生产的能耗和生产过程的排放。而增速最快的食物运输排放主要是冷链运输中制冷剂使用的含氟气体排放和交通燃料的二氧化碳排放,尤其值得关注的是高GWP值(Global Warming Potential,全球变暖潜能值)制冷剂运行中由于泄漏产生的排放。
 
食物包装的减排既需要简化包装材料和使用环保包装材料,同时也需要提高对包装材料的回收使用。一项针对食物包装温室气体排放的研究表明,以每份食物的包装为单位,纸盒的排放要明显低于塑料和玻璃,单人份的食物包装排放也明显高于多人大份食物包装。当然,纸盒并不能完全替代其他食物包装,并且纸盒包装的推广也会带来更多纸盒生产和由此导致的能耗、水耗和温室气体排放。
 
随着中国食物外卖的盛行,关于外卖食物包装带来的环境影响的分析显示,尽管用纸质餐盒来替代塑料餐盒可以减少外卖食物中49%的碳排放,但是同时带来大量的纸盒垃圾产生,而采用共享餐盒的模式——由可重复使用和可回收的餐盒来替代传统的外卖餐盒,所有餐具由消费者返回给统一餐具收集点进行清洗的情况下,将带来包括97%碳排放的减少以及其他环境污染物67%-93%左右的下降。
 

图片说明:“共享餐盒”已在国内某高校试点,工作人员在清洗共享餐盒,来源:摆脱塑缚

 
食物运输的减排主要方法包括推广低GWP值制冷剂在冷链中的使用。尽管冷链运输的增加可以延长易腐食物保鲜期,因此可以减少由于食物变质引起的食物浪费,但是另一方面也由于更多高GWP值制冷剂(例如HFC-134a, HFC-404A, HFC-407C, HFC-507A等)泄漏带来了很多含氟温室气体排放。一项针对在撒哈拉以南非洲地区来复制北美和欧洲冷链发展模式研究显示,当新增冷链仍然采取高GWP值制冷剂的情况下,制冷剂泄漏带来的排放仍然高于由冷链使用所避免的食物浪费排放。因此,在冷链运输中推广低GWP值制冷剂仍有必要。中国已经批约的《基加利修正案》对HFC生产和消费的控制将在其中发挥巨大作用。
 

食物消费:减少浪费,推行垃圾分类和居民膳食结构调整

 
 
食物系统的最后环节——食物消费的温室气体排放仍然占整个系统排放的20%,主要来自食物烹饪和餐厨垃圾的处理。食物烹饪的排放主要来自用电和其他燃料的排放,餐厨垃圾的排放则来自其在收运处理和填埋处置过程中产生的甲烷。
 
随着建筑用能电气化水平的提高,食物烹饪的排放将得到有效控制。食物消费环节的减排将主要在减少食物浪费以及加强对餐厨垃圾的资源化利用。中国近期刚通过的反食品浪费法和已经实施的垃圾分类措施将可以助力这一环节的减排。
 
2021年4月29日全国人大常委会表决通过了《中华人民共和国反食品浪费法》,新法将对食品浪费系列标准的制定和出台提供法律支持。此外,中国各地区相继出台的生活垃圾分类管理政策,有利于提高易腐有机垃圾的资源化利用率,使其产生的甲烷得以回收利用而减少排放。来自绿色创新发展中心(iGDP) 的分析表明,中国在2020-2030年间由垃圾强制分类政策所带来的累计减排量将达到8082万吨二氧化碳当量的排放,接近2014年来自废弃物领域的全部甲烷排放。   
 

图片说明:食品龙头企业纷纷入局人造肉行业,来源:Gizmodo
 
针对食物消费环节的排放,通过居民食物消费方式和膳食结构调整也可以降低这一环节的温室气体排放,同时可以倒推食物系统上游——食物生产模式转变。针对中国1996-2010的饮食结构调整对温室气体排放的研究显示,以肉类主导的动物性食物消费日趋增长,并贡献了食物消费中58%左右的温室气体排放,而按照中国营养学会推荐的平衡营养膳食的饮食结构情景来控制肉类消费将减少温室气体排放
 
一份关于全球人均碳足迹的研究显示,为了实现全球温控1.5度目标的情况下,食物消费的碳足迹在2030年将控制在人均每年725千克CO2e,在2050在350千克CO2e,参考研究中中国2017年食物消费,则需要到2030年和2050降低30%和66%的排放
 
与食物相关的温室气体排放正在因人口增长、经济发展和生活方式的改变而持续增长。其中既有二氧化碳的排放,同时也包括甲烷、氧化亚氮和含氟温室气体等大量非二氧化碳温室气体排放,且不同排放分散在包括能源供应、农业、交通、工业和废弃物等不同领域。尽管排放源众多,随着政策和技术发展,食物系统减排路径日渐清晰。其中农场生产排放最高,又以甲烷占比最大,因此农场中的甲烷减排是关键。此外,农场到餐桌中的排放增速最快,因此尽早关注食物包装和食物运输中的减排将可以避免未来排放的快速增长。
 
关于作者
 

 

陈美安,绿色创新发展中心高级分析师,主要研究领域包括中国气候变化政策分析和工具开发、碳市场、非二氧化碳温室气体排放等。负责或参与的研究项目包括《全球甲烷倡议以及气候与清洁空气联盟:国际技术和支持服务项目》、Policy Mapping 低碳政策数据库、《全国碳市场委托拍卖框架设计研究》、《东北亚低碳城市同行评议和比较研究》、《中国城市能源转型和碳排放达峰:现状与展望》、《中国NDC进程及展望: 迈向全球碳中性的未来》、《重庆碳中和路径与绿色金融路线图》。陈美安于2016年获得美国俄勒冈大学政治学博士学位,主修国际关系和环境政策。

 

 

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文章来源:对话2049