造林碳抵換不可行？財務與空間的限制

細雨徐行

發佈於氣候變遷與碳交易市場

2025/06/27 更新2025/06/27 發佈閱讀 11 分鐘

前言

使用造林碳抵換的方式來彌補使用化石燃料所排放的溫室氣體，這是否為可行的方案？Nature 的新研究顯示相當不可行，論文來源連結請參考。

就結論來看，最迫切且直接有效的方式是積極推動減量措施。畢竟以當前使用量，以及潛在能夠使用的化石燃料量來看，單一抵換措施都是無法應付的；需要盡力降低排放量的同時，採用各種因地制宜碳移除方案（單純執著於種樹單一選項的偏見，影響相當大）。

主要限制

財務上的難以實現

成本高昂：碳抵換的成本可能高得令人望而卻步。
- 植樹造林 (Afforestation)：被認為是最經濟的抵銷技術，但其成本仍估計為每噸二氧化碳當量 (CO₂e) 約 16 美元。
- 碳市場 (Carbon Market)：例如歐洲排放交易體系 (EU ETS) 在2022年的平均價格約為每噸二氧化碳當量 83 美元。
- 直接空氣捕獲 (Direct Air Capture, DAC)：目前的成本極高，約為每噸二氧化碳當量 1000 美元。即使預計到2050年降至約200美元/噸，對於化石燃料公司來說仍不具備財務可行性。
對石化燃料公司估值的影響：
- 研究引入了「淨環境估值 (Net Environmental Valuation, NEV)」這一概念，用以衡量公司在承擔未來碳排放抵銷成本後，其價值如何變化。
- 若抵換價格達到每噸二氧化碳 150 美元，所有研究中涵蓋的200家最大石化燃料公司都將擁有負的淨環境估值。
- 以每噸16美元的植樹造林成本計算，64% 的公司將面臨負估值。
- 若以歐洲碳市場平均價格83美元計算，95% 的公司將擁有負的淨環境估值。
- 若使用直接空氣捕獲的當前成本1000美元，數據集中的所有公司都將擁有負的淨環境估值。
- 研究指出，沙烏地阿拉伯國家石油公司 (Saudi Aramco) 作為全球最大的石化燃料公司，若要以直接空氣捕捉的當前成本抵換其儲備排放，其公司價值將驟降至驚人的負103.9兆美元。
宏觀經濟影響：
- 抵換這200家最大石化燃料公司目前儲備可能產生的所有排放，所需的總成本分別為：植樹造林 10.8兆美元 (佔全球GDP的11%)、ETS碳市場 59.29兆美元 (佔全球GDP的62%)、以及直接空氣捕捉技術 673.7兆美元 (佔全球GDP的701%)。
- 這意味著，透過直接空氣捕捉抵換當前儲備的排放，可能需要耗費全球人類經濟生產約七年的總財富。
社會碳成本：考量社會碳成本 (每額外排放一噸碳對社會造成的邊際成本，估計約為180-190美元/噸CO₂)，經營石化燃料公司在經濟上是不可行的，因為燃燒其儲備所造成的環境損害，已超過這些資產的經濟價值。

空間上的難以實現 (主要針對植樹造林)：

巨大的土地需求：
- 為了抵換200家最大石化燃料公司儲備所產生的673 Gt 二氧化碳排放，需要覆蓋的土地面積約等於北美洲和中美洲的總和，這意味著要移除現有的所有基礎設施、農業用地和城區，並將其全部用於植樹造林。
- 若要抵銷所有歷史上人類從石化燃料和水泥生產中產生的排放，所有農業用地都必須被森林取代，覆蓋的面積將相當於整個北美洲、西歐和約四分之三的非洲。
土地利用衝突：
- 如此大規模的植樹造林將會驅逐社區、農田和現有棲息地。
- 土地很少是未被利用的，並且通常具有文化、生物多樣性、生態系統服務或經濟價值。
生態限制：
- 即使有足夠的空間，植樹造林本身也存在生態上的限制，可能會削弱其有效性。
- 不適合種植的土地：許多非森林區域由於非生物限制（如溫度、水分、養分、通氣、輻射、適當的根系環境，以及惡劣土壤或氣候條件的缺乏）並不適合植樹造林。
- 水資源限制：植樹造林會增加蒸散作用，可能導致地下水位下降和河流流量減少，在水資源有限的地區會導致碳固存效率低下。
- 養分限制：樹木生長需要養分，養分不足會限制生物量增加和碳固存。長期高養分需求還可能導致土壤養分耗竭，甚至透過真菌活動釋放土壤中的碳。
- 現有碳儲存的損失：在富含碳的土壤（如泥炭地、苔原或沼澤地）進行植樹造林，可能導致已儲存的碳釋放到大氣中。
- 碳儲存的暫時性：樹木中儲存的碳是暫時的，僅限於樹木的壽命，除非木材得以保存。此外，這些碳還容易因極端天氣事件（如乾旱、火災、颶風）、疾病或昆蟲爆發而損失。
- 加劇氣候影響：在北方和北極地區，植樹造林甚至可能加劇負面氣候影響，如增加火災風險或嚴重性，以及降低地表反照率，導致氣溫升高。
- 生物多樣性損失：大規模植樹造林常涉及單一樹種種植 (monoculture)，可能對生物多樣性產生負面影響。
糧食安全風險：
- 由於農業和糧食生產用地減少，碳抵銷所需的植樹造林可能對糧食安全構成威脅。
- 若抵換市場的經濟誘因導致農業用地轉為森林，可能導致糧食價格上漲、供應減少，進而對飢餓人口造成負面影響。

研究方法

財務可行性分析 (Financial Viability Analysis)

研究對象與重點：研究主要關注全球前200家最大石化燃料公司的儲備。它計算了這些公司若要抵換其所有現有儲備（估計為673 Gt 二氧化碳當量）在燃燒後產生的碳排放所需的成本。研究特別著重於其產品燃燒後產生的下游排放（範疇三排放），認為這對石化燃料公司來說最為關鍵。
核心衡量指標：淨環境估值 (Net Environmental Valuation, NEV)：
- 研究引入了「淨環境估值」這一概念，用以衡量一家石化燃料公司在扣除未來抵銷其排放所需成本後的公司價值。
- 計算方式為：公司市值 - (二氧化碳儲備量 × 抵換價格)。這個估值用於評估公司在承擔環境外部成本後其社會價值的潛在影響，而非直接的市場估值。
碳抵換成本情境模擬：研究模擬了不同抵銷價格對公司淨環境估值的影響，以找出所有公司都呈現負估值的臨界點。研究採用的三種主要抵銷成本參考點包括：
- 植樹造林 (Afforestation)：被認為是最便宜的抵換技術，參考價格為每噸二氧化碳當量16美元。
- 碳市場 (Carbon Market)：以2022年歐洲排放交易體系 (EU ETS) 的平均價格為例，參考價格為每噸二氧化碳當量83美元。
- 直接空氣捕獲 (Direct Air Capture, DAC)：參考當前冰島一家營運中設施的成本，價格高達每噸二氧化碳當量1000美元。研究也指出，即使預計到2050年降至200美元/噸，對這些公司來說仍不具財務可行性。
社會碳成本 (Social Cost of Carbon) 比較：研究還與社會碳成本進行了比較，即每額外排放一噸碳對社會造成的邊際成本。目前的估計約為每噸二氧化碳 180 - 190 美元。研究發現，若以社會碳成本計算，經營石化燃料公司在經濟上是不可行的，因為其儲備燃燒造成的環境損害已超過資產的經濟價值。
數據來源：
- 石化燃料儲備數據來自 Fossil Free Funds 的 Carbon Underground 200 數據庫，該數據庫包含了全球前200家擁有最多地下探明儲量（Proven Reserves）的公司數據。
- 公司市值數據主要來自公開可用的市場報告，具體研究使用的是 Refinitiv 的資料。
- 碳捕捉率和成本估計則基於同儕審查的生態研究、OECD 報告、歐盟碳排放交易體系數據以及直接空氣捕捉技術提供商的數據。
簡化假設：在計算中，研究假設石化燃料公司會使用其所有探明儲備，且估算中未包含土地購買成本。

空間需求分析 (Spatial Requirements Analysis)

研究對象與方法：研究主要探討透過植樹造林來抵換碳排放所需的土地面積。植樹造林被定義為在目前沒有樹木覆蓋的土地上刻意建立新的森林，不包括自然再生或農林業。
「思想實驗」：為了理解所需空間的極限，研究進行了一個「思想實驗」，計算如果將地球上所有陸地（除了南極洲、冰川和貧瘠土地）都轉化為森林，將城市、道路、農業用地和現有森林全部移除並種樹，地球最大能吸收多少二氧化碳。這是一個理論上的上限，而非實際的政策建議。
空間需求計算：
- 研究使用了 Bernal et al. 等文獻中關於各地理區域每公頃的碳捕捉潛力數據（包括0-20年和20-60年的移除率）。
- 結合 Bastin et al. 的可用於植樹的土地數據（基於衛星圖像和機器學習演算法）。
- 計算了抵換前200家石化燃料公司所有儲備排放所需的土地面積，以及抵換人類所有歷史排放（自1850年以來）所需的土地面積。
- 計算時間點主要設定為2050年 (27年後)，因為這是許多淨零承諾的目標日期，但也估算了60年（直到2083年）的潛力。
地理範圍比較：為了直觀呈現所需空間的規模，研究將計算出的土地面積與北美洲、中美洲甚至全球總農田面積等地理區域進行比較。
數據來源：
- 植樹造林潛力和碳捕捉率數據主要來自 Bernal et al.。
- 全球土地面積和國家面積數據來自聯合國。
- 全球歷史二氧化碳排放數據來自 Global Carbon Project (自1850年起)。
生態限制與假設：儘管計算中簡化了許多複雜因素，但研究在討論中強調了植樹造林的生態局限性，包括不適宜種植的土地（如溫度、水分、養分等）、水資源和養分限制、對現有碳儲量的影響（如泥炭地）、碳儲存的暫時性（易受火災、乾旱等影響）、以及對生物多樣性和糧食安全的潛在負面影響。研究也指出，由於是上限估計，其數值可能會高估實際可行性。