前言：据国际能源署(IEA)的研究表明，甲烷的温室效应是二氧化碳的80多倍，对全球变暖的贡献率高达30%。如果在未来30年内减少50%的甲烷排放，将有助于在2050年前让全球平均气温下降0.2℃。在COP26期间，美国与欧盟发起了由105个国家共同签署的“全球甲烷承诺”。作为目前减缓气候变化见效最快的领域，甲烷控排受到越来越多的国家重视，预计今年COP28会议期间，甲烷会成为气候变化的关键议题之一。当前，有哪些有效的甲烷减排路径？未来又如何突破规模化瓶颈，提高甲烷控排效率？

温室气体仍然需要被保留在地球上有两大原因。其中一个原因是温室气体的温室效应在维持一个适宜居住的全球温度方面发挥了作用。根据科学家的说法，如果没有温室效应，地球的平均温度将从14˚C（57˚F）降至-18˚C (–0.4˚F)。另一个原因是，并非所有的温室气体都是有害的，例如，水蒸气和臭氧是六种主要温室气体中的两种，可能对地球起到有益作用（EIA，2022）[2]。然而，其他的温室气体如二氧化碳（CO2）、甲烷（CH3）、一氧化二氮（N2O）和其他合成的温室气体更不可忽视，会造成多年来不寻常的变暖。

 

根据国际能源署（IEA）的相关条例，甲烷被称为第二大危险的温室气体。美国环境保护署EPA（2022）[3]还引用了甲烷约占全球排放量的20%，是仅次于二氧化碳的第二大温室气体。因此，本文将重点讨论甲烷（CH4）话题。

 

— 01 —
甲烷从哪里来？

 

甲烷是在煤炭、天然气和石油的生产和运输过程中排放的。此外，甲烷排放还来自畜牧业和其他农业实践、土地使用以及城市固体废物填埋场有机废物的腐烂。

 

根据UNEP（2021）[4]，农业是甲烷生产的主要来源。牲畜粪便和肠胃炎排放的甲烷约占人类甲烷排放量的32%。此外，在水稻种植过程中，被洪水淹没的田地也可能为甲烷排放菌创造理想的环境，约占人类排放量的8%。

 

作为空气污染的有害气体，从长远来看甲烷可能成为污染的主要原因。在超过二十年的时间里，甲烷的升温能力是二氧化碳的80倍（UNEP，2021）[4]。尽管在2020年疫情相关的封锁期间二氧化碳的排放量有所减少，但大气中的甲烷却激增（NOAA，2021）[5]。

与二氧化碳相比，甲烷既是强大也是短暂的温室气体，因此实现甲烷的大幅减排将对大气变暖的潜力产生快速而显著的影响。

 

— 02 —
甲烷外交

 

2021年11月，《联合国气候变化框架公约》在格拉斯哥举办了著名的全球气候变化大会，即第26届缔约方大会（COP26）。实现《巴黎协定》目标的承诺已经取得了重大进展。而如果有一个结果超出了任何预期，那便是甲烷排放。

 

有史以来第一次，COP会议的决定包含邀请缔约方“考虑到2030年采取进一步的行动来减少其他温室气体排放，包括甲烷（Olczak和Piebalgs，2021）[6]。

 

《格拉斯哥气候公约》中的甲烷实施情况：共有105个国家，包括15个主要排放国，签署了《全球甲烷承诺》（GMP），该承诺旨在到2030年将甲烷排放量在2020年的基础上减少30%。（联合国，2022年）[7]。

 

而中国虽未正式签署《全球甲烷承诺》，但已于2021年与美国签署了《中美格拉斯哥联合宣言》，其中专门提出加强甲烷减排行动。美国单方面认为该联合协议缺乏具体细节，使美国既未能从中国那里得到一份精确的减排时间表，也没有为中国排放二氧化碳和其他温室气体的总量设定年度上限。2023年7月17日，美国气候问题特使约翰·克里（John Kerry）与中国气候变化事务特使解振华举行会谈，敦促中国与美国合作，减少甲烷排放并降低燃煤发电对气候的影响。今年12月，COP28会议将对缔约方应对气候变化国家自主贡献承诺与行动进行全球盘点，预计甲烷控排将会成为各国气候磋商的关键议题之一。

 

根据ETC的说法，30%的目标不足以将全球变暖限制在1.5°C，到2030年需要减少40%，即每年减少1.5亿吨CH4，以增加实现控温1.5°C目标的机会（ETC，2021）[8]。

 

在《全球甲烷承诺》（GMP）中，大多数国家的承诺都集中在减少石油、天然气和煤炭行业，而这些行业只造成了三分之一的人为甲烷排放。只有少数计划聚焦于解决农业甲烷来源问题，这占到全球温室气体总量的42%（气候理事会，2021）[9]。

图1.农业与化石燃料释放的甲烷排放量比较
（来源：ETC，2021）[8]

 

根据ETC（2021）[8]，与化石燃料相关的甲烷排放量估计约为1.2亿吨，其中约4000万来自煤炭，8000万来自石油和天然气。相比之下，全球粮食、农业和废物系统的甲烷排放量是化石燃料相关的甲烷排放量的两倍，约2.4亿吨。因此，如果全球要认真减少甲烷排放，就需要高度关注农业部门。签署《全球甲烷承诺》的国家需要认识到并更加注重农业，以加快减少甲烷排放。

 

— 03—
减少农业的甲烷排放

 

当前，农业甲烷减排的路径有哪些？笔者从四个维度提供了农业部门甲烷减排思路，希望为甲烷减排领域技术规模化应用带来一些思考。

在农业和畜牧业，对甲烷减排提出了不同的解决方案，从无肉产品到奶牛饲养方法，再到对农民征税，这些都有助于甲烷的减少，但解决方案仍待关注。

解决方案1（自行解决）：少吃真肉

政府间气候变化专门委员会（IPCC）建议人类减少肉类和乳制品的消费，以此来减少全球变暖（IPCC，2022）[10]。人们相信少吃肉会减少需求，从而减少牲畜养殖，或者通过这种做法显著减少甲烷排放。

徐等人最近的一项研究（2021）[11]得出结论，肉类生产造成了57%的食品相关温室气体排放，是植物性食品生产水平的两倍多。该报告解释说，植物性食品生产仅占世界温室气体排放量的29%。这强调了转向植物性食品将降低对环境的影响。

图2.饮食的多样性影响温室气体排放
（来源：Schiermeier，2019）[12]

 

IPCC研究了少吃肉类的估计影响，每年可减少约8 Gt的二氧化碳排放量，这与用核能代替全球化石燃料的减少量相似。遵循温饱原则，如吃适量的肉但丰富的蔬菜，每年可能会减少约3 Gt的二氧化碳。在这种情况下，世界上大多数人都会转向这些饮食习惯。

但如今，让人类改变饮食习惯是很困难的。强迫人们一起只吃植物性食物几乎是不可能的。因此，需要提出另一个可靠的解决方案。

解决方案2（技术解决方案）：养殖肉/培养肉

据说肉细胞可以在实验室中培养和生长，这样人们仍然可以以一个更环保的方式食用肉类。工厂化农场的牲畜已成为甲烷污染的主要驱动因素，为未来的甲烷减排计划创造了一个很好的解决方案。

养殖肉是真正的动物肉。它只是在实验室里生长，而不是在工厂化农场里。除了帮助食品系统实现低碳转型外，它还可以提供可持续的肉类产品。

以下是有关养殖肉的好处和事实：

-它可以将温室气体排放量减少96%（Sugumaran，2022）[13]

-根据动物种类不同，改用实验室培育的肉类可以将耗水量减少82%至96%之间（Alexander，2018）[14]

-农场空间节省，整体上活动物更少，土地利用空间更大。

这一事实无疑是有希望的，但对养殖肉的加工和生产仍存在一些担忧。

高成本
包括研究、技术和资源。养殖肉的价格将比普通肉贵。Klein（2022）[15]通过使用成本模型、潜在的技术创新和未来的规模，计算出实验室培养肉的最低价格在每磅肉17美元至23美元之间。此外，随着杂货店的涨价，这一价格迅速升至每磅40美元（Fassler，2021）[16]。然而，普通肉类每磅的价格仅不到5美元（美国劳工统计局，2022）[17]，这使得培养肉在短期内不可能上市。

除非通过政府补贴和拨款，可能会降低养殖肉的价格。上海初创企业食未科技（CellX）的联合创始人兼首席执行官杨子亮表示, 政府可以提供帮助的一种方法是允许养殖肉类公司申请和销售温室气体的碳信用（Ng，2022）[18]。杨子亮还乐观地认为，养殖肉在五年计划中将推动更多的研究资金、投资、地方政府的支持和教育。

前所未有的规模需求

 

根据麦肯锡关于养殖肉类的报告（Brennan等人，2021）[19]，要扩大养殖肉类产量以达到蛋白质市场的1%，需要2.2亿至4.4亿升的发酵能力，即大约88至176个奥运会规模的游泳池。

伦敦大学学院细胞农业讲师Mariana Petronela Hanga表示，要生产成吨的肉类，需要10,000升的产能，这是以前从未有过的。Mariana认为，目前的最大规模是200升，距离目标还很远（Klein，2022）[15]。

由于这一限制，从源头上解决这个问题更可行，在这种情况下，从奶牛本身入手也更容易。

解决方案3（技术/工具解决方案）：可穿戴组件和疫苗

科学家们已经研发出多种捕捉牛排放气体的方法，从为牛鼻子安装口罩以限制牛打嗝释放到大气中的甲烷量，到用来捕捉牛放屁的塑料背包。

 

 

然而，一些人声称这种工具可能会伤害动物，这引发了双方的争论。要不然，在严重的环境影响下，农民也被鼓励去选择饲养排放量更低的奶牛作为缓解工具（Haas等人，2021）[20]。一些兽医科学家正在研究一种疫苗，针对牛肠中的甲烷排放细菌，从而减少污染微生物，这可能会潜在克服牲畜的甲烷排放问题（Baca-Gonzales等人，2020）[21]。

解决方案4（饲养方法解决方案）：以红海藻为饲养成分

在这些方法中，可行的解决方案实际上是通过奶牛的饮食或喂养方法的应用。例如，用添加剂喂养奶牛。2021年9月，巴西和智利批准使用Bovaer，这是一种由荷兰生物科学公司DSM开发的合成饲料添加补充剂，可将奶牛的甲烷排放量减少30%，将肉牛的甲烷排放减少90%（DSM，2021）[22]。

然而，这种补充剂对农民来说是一种额外的成本，考虑到农民需要增加更多的成本，导致它难以负担。一种解决方案是政府可以提出激励措施，包括利用政府法规、补贴或市场需求。

农业科学家的另一个回应是，他们也在寻找更便宜、更有效的自然解决方案。他们在牧场附近很少发现的一种原料中发现了它，那就是海藻。人们的注意力集中在海藻上是因为它含有三卤甲烷，例如三溴甲烷，这是一种能减少来自牛打嗝产生的甲烷排放的活性成分（Roque等人，2021）[23]。

根据澳大利亚初级产业和区域发展部（2022）[24]的数据，研究人员发现，用一种海藻代替3%的奶牛饮食，减少了80%的甲烷排放量。

一家澳大利亚研究公司，联邦科学与工业研究组织（CSIRO）正在推广使用本地海藻来减少牲畜的甲烷排放。他们开发了一种具有成本效益的饲养原料。一家新成立的公司FutureFeed正在将其推向商业市场。

FutureFeed的解决方案使用了一种特殊类型的红色海藻（“Asparagopsis”），可以大大减少甲烷排放。使用不到1%的红海藻对肉牛进行饲养试验，结果显示甲烷产量减少了95%以上（澳大利亚气候变化、能源、环境和水利部，2021）[25]。

图4.红海藻 (Asparagopsis) 原产于澳大利亚
（资料来源：OZ）

 

为了能够向畜牧市场供应红海藻，FutureFeed已经向海藻种植者发放了许可证。目前，澳大利亚有三个红海藻许可证持有者：CH4Global、Sea Forest和SeaStock（CSIRO）[26]。

爱尔兰和英国的研究人员也在试图发现他们当地的变种是否也有同样作用。贝尔法斯特女王大学全球粮食安全研究所的科学家们正在启动一个耗资200万欧元的项目，以监测喂养当地海藻对奶牛的影响（Huws，2021）[27]。Huws预计甲烷排放量将最少减少30%，并希望看到更多。

红海藻：更便宜、更环保、更好

 

某些海藻有潜力成为未来甲烷减排的最佳解决方案。因为它比饲料添加剂更实惠，并且可以减少80%的牲畜甲烷排放。然而，考虑到估计约有13亿人依靠牛和羊等牲畜为生，海藻的规模化将是未来的一个挑战（CSIRO）[26]。特别是该产品有望成为实现控温1.5°C或2°C目标的关键解决方案之一。

为了克服这一问题，海藻的培养非常重要，主要由一家拥有海藻种植者执照的公司完成。此外，为了满足市场需求，通过进一步的研究和试错，他们可以生产出高质量的海藻，在新的行业中建立值得信赖的产品和信誉。期望在全球市场中建立更多的合作伙伴关系，并吸引更多的参与者和国家将其作为未来甲烷的一个解决方案。

 

图5.生长在缸中或人工栽培下的红色海藻 (Asparagopsis)

（来源：CSIRO）[26]

解决方案5（政府解决方案）：向农民征收牲畜打嗝税

最终的解决方案将从政府的角度出发。对牲畜排放征税将限制农民转向更环保的做法。否则，以税收形式增加的成本需要由农民自行承担。了解到牲畜最大的排放是甲烷（CH4），对牲畜的打嗝和放屁等气体征税将是重要问题。

在新西兰，由于牲畜是温室气体排放的最大来源之一，政府和农场代表同意推出一项新的计划草案来对牛羊打嗝征税。根据该计划，从2025年起，农场中生产气体的农民将被征税。该提案还包括对农民通过饲料添加剂或低排放饲养方法减少排放的激励措施（Craymer，2022）[28]。

该计划的收入将被投资于农民的研究、开发和咨询服务。预计这项政策可以大大减少农业部门的甲烷排放。

— 04—
甲烷与二氧化碳，为什么减少甲烷更可行？

 

根据联合国环境规划署（2021）[4]的数据，二氧化碳可在大气中停留数百至数千年。这意味着即使排放量立即大幅减少，也要到本世纪末才会对气候产生影响。但甲烷分解只需要大约十年的时间。因此，现在减少甲烷排放将在短期内产生影响，对于帮助全球保持1.5°C的温度至关重要。

未来可以减少多少甲烷？人类造成的甲烷排放必须在十年内减少45%，以避免气候变化的最坏影响（联合国环境规划署，2021）[4]。这可能在2045年前避免近0.3°C的全球变暖，有助于将全球气温上升限制在1.5˚C，并使全球走上实现《巴黎协定》目标的轨道。WMO（2022）[29]记录到，2021年全球年平均气温约为1.11 ±0.13 °C，高于1850-1900年工业化前的平均水平，使得0.3°C的减排变得至关重要。

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个人思考与结论

甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）一样，都是最主要的温室气体之一。如今，大多数甲烷排放来自农业，例如牛和水稻生产，以及垃圾堆或腐烂的生物。然而，牲畜打嗝和放屁是甲烷排放的重要驱动因素。因此，从个人、技术、喂养方式到政府，都提出了解决方案。

目前，最突出、最节省成本的解决方案是给奶牛或肉牛喂食某种海藻，其中一种被称为 Asparagopsis，是澳大利亚天然的红色海藻。通过给奶牛喂食红海藻，据说可以将甲烷排放量减少95%以上（澳大利亚气候变化、能源、环境和水利部，2021）[25]。

另一项来自CSIRO的类似发现[26]建议，如果只有10%的全球反刍动物生产商采用红海藻或类似产品作为喂养牲畜的原料，这将类似于使世界上1亿辆汽车停驶。此外，畜牧业生产力将有可能提高，这将能够创造足够的食物来养活另外2300万人，创造一种可持续的低碳肉制品。

最后，关于2021年《格拉斯哥气候公约》中新的“甲烷外交”宣言为全球甲烷解决方案带来了新动力。各国被鼓励到2030年实现全球甲烷减排30%，通过针对农业、能源和废物等三个主要排放部门。该承诺由美国和大多数欧盟成员国共同签署，但中国、印度和俄罗斯等国家仍未签署。然而，中国承诺根据中美格拉斯哥联合宣言制定“一项全面且雄心勃勃的甲烷国家行动计划”（MTI翻硕大本营, 2021）[30]。

所有这些举措都得到了发达国家和发展中国家的支持。这突出了甲烷作为仅次于二氧化碳的第二大温室气体对于全球减排的重要性。转型和在脱碳中传递强有力的政治信号至关重要。这包括清洁能源和低碳技术的转型，以及广泛增加碳封存。到2030年的近期目标只剩下8年了，全球亟需迅速采取行动，否则世界将处于危险之中。