2024年3月14日，美国能源部（DOE）发布《2023年十亿吨报告：美国可再生碳资源评估》，评估了通过用可再生生物碳资源取代石油等化石资源来支持美国能源部目标的潜力，并分析了约60种生物质资源的生产能力。报告指出，美国可将生物质能源产量可持续地增加两倍至每年10亿吨以上，以完全满足美国对飞机燃料的预计需求。

报告共计八章，其中第1章提供了本报告的目的和报告相关方法的背景，包括对市场情景和建模的可持续性约束的详细描述。第2章详细介绍了生物质作为能源和副产品的当前用途。第3、4和5章分别提供了废物、森林和农业生物质资源评估的最新描述。第6章探讨了生物质资源生产的可持续性问题，包括对粮食安全影响和放宽可持续性限制的影响的新定量分析。第7章对微藻、大型藻类和二氧化碳废物流中不断演变和新兴的原料进行了评估。第8章提供了有关如何将这一评估用于脱碳研究和未来工作优先事项的更多背景信息，包括对边际土地上和未来气候变化下的能源作物生产进行建模。

该报告指出，截至2022年，生物能源将成为美国最大的单一可再生能源来源，约占美国能源生产量的5%（EIA2023），而且美国对可再生燃料的需求正在增长，特别是航空、海运和铁路部门。例如，拜登政府对可持续航空燃料(SAF)的目标是到2050年每年生产350亿加仑SAF，而清洁燃料和产品行动计划的目标是开发具有成本竞争力的碳基产品，到2050年该产品每年供应低碳燃料和化学品约4.4亿吨，以完成到2035年美国温室气体排放量减少85%的目标。这些目标提出了一个问题：在环境、经济的实际范围内，美国是否拥有足够的生物质供应以及资源限制，如何满足这些需求？答案是肯定的，只要能够建立足够的市场，并建立环境保护措施以确保可持续的结果。

生物质资源的可用性在很大程度上取决于市场，市场发展的时机和步伐尚不清楚。因此，本报告根据市场需求情景提供了生物质资源潜力的估计，而不是针对特定年份的生物质可用性的预测。这里的结果旨在表明在每个市场情景分析中构建的特定条件和假设下估计的国家生物质资源潜力。本次评估的主要结果如下：

1．未来市场场景中，美国生物质生产能力预计将超过10亿吨/年，这可能使美国目前的生物能源经济增长约三倍。这种供应会随着价格的上涨而增加，或者随着微藻、大型藻类或二氧化碳的加入而增加，如果未来实现技术创新，这些供应量就可以实现。在成熟市场低情景中，确定了大约10亿吨总生物质（包括当前用途）；在成熟市场高情景中，确定了大约10亿吨新生物质产量，高于当前用途。每年10亿吨生物质大致足以生产约600亿加仑燃料，或者是实现SAF目标所需数量的1.7倍。在成熟市场的中等情景中，每年15亿吨生物质足以满足SAF目标和清洁燃料和产品行动计划：碳基产品替代来源的目标。然而，该分析与最终用途无关。

2．近期市场场景中，美国每年可提供高于当前使用量的约3.5亿吨生物质，这将使美国目前的生物能源经济大约翻一番。生物质投资组合中的这一“唾手可得的成果”包括当今存在的生物质资源，即使在没有额外的生物质市场拉动的情况下，但目前尚未使用。其中一些资源，例如废物，已经被收集但随后被填埋。其他资源，例如农业残留物和林地资源，存在于田野和森林中，但必须收集起来使用。

3．成熟市场场景中，美国每年可提供约80~12亿吨生物质，高于当前用量。成熟市场情景中最大的增长是由于采用专门种植的能源作物。由于未来能源作物生产可能与农田上的传统作物市场相互作用，因此使用第5章中所述的经济模型评估了能源作物潜力。能源作物生产的建模情景需要满足未来对粮食、饲料、纤维和作物的需求。

4．场景所需生物质数量因价格而异。报告说明了特定市场价格下潜在的生物质资源。然而，不同类型和数量的生物质资源预计将以不同的价格获得。报告中说明了成熟市场中等情景下生物质资源可用性与报价的函数关系。鼓励用户在数据门户中探索场景、价格和资源特定的空间显式资源可用性。

5．报告中各场景所需资源量的潜力不是“现场”的国家供应总量，而是特定可持续性限制内经济上可获取的部分。本报告中实施的经济和环境限制意味着结果不是最大的潜在资源可用性，而是在指定价格内满足选定可持续性限制的资源的一小部分。结果代表了如果市场需求得到实现并且其他政策目标或条件得到满足（例如粮食安全或环境完整性），则潜在的未来可以实现的目标。例如，为了满足模拟的土壤保持限制，在成熟市场情景中，全国“田间”农业残留物总量的约三分之一是可用的。考虑到回收和当前使用情况后，可用废物资源约占全国供应总量的一半。

6．林地资源总收获量（包括传统木制品）大约比森林年净生长量少三分之一，不到森林总蓄积量的1%。专门种植的生物质作物并不是以最大生产潜力为目标，而是模拟在成熟市场中等情景下占据7%的农田和9%的农业用地，结果表明它们在传统的传统作物组合中具有相对经济优势。未来成本、产量或其他因素（包括政策、环境和社会条件）的变化可能会导致与本报告估计结果的偏差。此外，此处评估的资源并未详尽无遗地涵盖所有潜在资源，其中可能包括来自自然或人为活动的其他生物质来源，例如冬季草本作物（Malone等人，2023）、风暴碎片、甲虫杀死针叶树或入侵外来物种的清除，实现美国林务局森林燃料减少目标，或在开垦的矿地或其他生产力低下的土地上生产专门种植的能源作物（Field et al. 2023）。

7．偏离本分析中考虑的可持续性限制可能会导致过度采伐和负面环境影响。本报告的新内容是对偏离此处使用的可持续性限制的估计风险进行评估。例如，放宽农业残留物保留限制会导致模拟残留物收获量几乎翻倍，从而面临土壤侵蚀或土壤碳损失的风险。此外，将路边的生物质价格提高到每吨70美元以上，尽管从生物燃料的角度来看目前成本过高，但可能会刺激采伐一些锯木类树木，使其在经济上可用于生物能源。高于每吨70美元的模拟价格会刺激更多的专门种植的能源作物的生产，并增加了相关市场效应。第6章讨论了偏离建模约束的风险。

8.不断发展和新兴的市场场景代表额外潜力。第7章探讨了如果实现技术创新，可以大规模利用的其他资源。微藻（即池塘生长的藻类）资源可以利用废弃的二氧化碳流和含盐地下水在未充分利用的土地上生产。大型藻类（即海洋生长的海藻）可以在海洋农场中种植，具有巨大的生长潜力。二氧化碳点源废物流可以作为脱碳战略的目标。这些资源加起来可以使此处报告的十亿吨生物质资源潜力增加一倍或三倍，但供应量随价格变化很大。本报告不包括对于比较生物质资源选择至关重要的物流和原料质量属性的下游因素。