一、緒論
全球經濟這近十幾年來快速的發展，帶給人類社會的繁榮及福祉，但也產生了有關自然資源的消耗，引出了關於永續發展的議題。根據國際資源委員會(International Recourse Panel)，在石化燃料、礦物與礦石等自然資源的開採量從1900年開始到2015年，已經提升了將近十二倍之多；而現今大約有74%的人需消耗品大多基於不可回復的自然資源上，無論自在提取、運輸、加工、使用以及處理上皆會對環境以及氣候與生物多樣性上有所影響。以現今的趨勢來評估後續的全球自然資源的開採量，將會在2015年至2050年間從840億噸提升到1840億噸，並且隨之而來的是相對應的溫室氣體排放。

對於再次思考經濟體系中的不可持續性自然資源的使用的根本原因，以及如何達到永續發展的目標，是當前須持續了解的；過去十年來，生物經濟的概念與非可再生的自然資源的過度消耗與依賴，有著等同的重要挑戰。在生物經濟中採用生物性的資源，並且取代石化來源的產品，使得永續生物經濟的發展被認為是達到永續發展的目標(sustainable development goals)的其一途徑。

隨著對生物經濟的了解，從早期的資源替代的概念上，進一步擴展到永續性等地循環經濟的方向；特別是在生物經濟與循環經濟兩方面，著眼於將資源使用與經濟產出脫鉤，並且加強產品在生命週期終端的狀態，這有別於傳統的無限資源供給的模式。此外循環經濟還提供了可再利用自然資本的概念網絡，調節土地、食物、健康與工業體系間的達到永續性的目標。森林在此扮演了可提供生態系統的資源來源，以及像是氣候調節、炭捕捉、生物多樣性等，對於經濟有重要的貢獻。來自削減溫室氣體排放的社會壓力與對於可再利用與永續產品的需求，部分工業已開始採用生物材料當作原列，透過新興技術來減少產品與加工時的碳足跡。林木是可提供這類需求的潛在來源。

在氣候變遷上，林木可透過木材捕捉碳於土壤或是木製產品，而這些產品的碳捕捉效益取決於終端使用以及生命週期。藉由提升產品的品質可提升碳封存的時長，同時產品的回收以及後續的再利用也有其效益。除了有關林木製品對於氣候變遷削減上有所貢獻外，非林木產品NWFPs(None Wood Forest Product)以及林木燃油也是相當重要的替代物。


二、林木生物經濟的國家現況
生物經濟有許多的定義方式，根據全球生物經濟顧問會議(Ineternational Advisory Council on Global Bioeconnomy)在2020的定義，”利用相關知識、新興科學技術在採用生物資源作為產品、利用、保存與再生的方案，來提供所有經濟層面永續性的解決方針以及確保永續經濟的轉型”。各國有關生物經濟的政策的制定已開始風行，但現階段最常見的政策模式偏向生物經濟相關而非以生物經濟為主軸。美國、巴西與紐西蘭主要是在生物經濟的發展層面:
1.美國的策略是國家生物經濟藍圖(National Bioeconomy Blueprint)，專注在研究與發展的目標上，並且快速將新興技術從研究端推進到市場上。
2.巴西則有生物經濟技術與創新行動計劃(Action Plan for Technology and Innovation on Bioeconomy)，用來促進新興的生物經濟策略與提供相關條件
而像是中國、土耳其與迦納則僅有相關的發展政策，像是土耳其藉由生物技術策略與行動法案來推進。有個國家致力於特定項目，其餘的則本質的發展生物經濟方向上。

在更高層級上，政策與策略目標上更多是連結在創造更多勞動機會、永續社會經濟面的發展、自然資源的永續管理上；各種現今已有相關聯的政策，多數基於新興的生物技術發展更多附加價值的產品，像是化學用品、包裝、生質燃料與醫藥方面，或是在改良生物資源與生物能源的產量上。像是俄羅斯的生物技術發展計畫，是用來將國家的生物技術發展在經濟層面現代化上；而在伊索匹亞則是專注在食安的議題，因此生物經濟的概念反映了彈性以及廣度。

無論國家是否有直接或是間接的生物經濟的政策或是策略，在生物經濟中的林木相關的議題或是產品甚少被加入整體的制定中；例如在土耳其與中國，生物經濟主要被放置在農業領域；歐盟與澳洲則是已將林木的生物經濟加入政策制定中，歐盟已更新的生物經濟策略則是涵蓋了傳統林業產品、木製品與紙張，以及新興的與應用的層面，像是化工、建築、製藥、能源，還有狩獵、娛樂、淨水等的生態系統的服務上。在各國有關林木的生物經濟願景的核心定義上，生物技術與生物能源最常與林木生物經濟直接連結，但仍舊有些許差異。像是紐西蘭強調氣候變遷舒緩以及林木經濟的附加價值；美國則將林木製品的新興作為主要方向，因此取決於各國對於林業層面的注重性進而影響方針制定。


三、林木製品生命週期的永續性影響
永續性是林業的核心原則，初始的了解在於可持續生產，後這擴張到經濟社會與環境面向，涵蓋了有關林木產品價值鏈的活動上，這也考量到其他的林木使用以及相關產品與服務上。
在林木產品鏈的許多面向上，生產端是最具永續性影響的，製程的原料萃取具有經濟社會以及環境巨大影響。林木製品的使用直觀上帶來對於森林以及以森林為生族群的壓力，並且對於林相的降解與生物多樣性的缺失有關，在碳封存與儲存上減少其生物質量的總量。在發展生物經濟上，更加永續以及具氣候智慧(climate smart)的林木管理將會重點。
生命週期評估研究中涵蓋了對於處理、製造、使用與產品部屬上的永續影響。因此在整體的輸出輸入上，有關能源與水以及化學物質在製程的使用，提供了空水上的汙染物排放的訊息，這些影響在整個生命週期間。現有的評估是在製造與使用階段，但對於其他的影響如優養化、酸化、光化學氧化物與人體毒性上的了解甚少。因此在縮限環境影響上，可建立在能源消耗、可再生能源、木材廢棄管理以及減少使用有毒化學物質處理木製品，建立起環境友善的乾燥方法與能源來源等。
在發展生物經濟上，尋求原物料的替代品可達成全球的環境降解議題的挑戰，以及貢獻在具循環性的可再利用、再回收以及生物可降解的產品層面。


四、溫室氣體排放替代
1. 估計替代效益:
在產品端的替代效果可藉由估計採用林木為原料的產品，在整個生命周期內的溫室氣體排放量，與其他材料為原料的排放量做比較。這邊可定義替代因子(substitution factor)做為比較不同產品間，在非木製與木製品差異上的替代效益。雖然並無固定的計算方式，Sathre與O’Connor在2010年提出了溫室氣體替代因子的計算公式：
式子
藉由計算非木製與木製的溫室氣體排放量跟成品含木製原料的比值來評估，木製產品有較低的氣體排放量。

此外，淨二氧化碳排放也是氣候變遷的要素之一，其餘的溫室氣體可轉換為二氧化碳當量呈現相對應的排放比率。溫室氣體替代效益則有不同的單位可呈現，像是轉換成碳或是二氧化碳當量、木製產品的單位質量或體積。而這些計算在不同的生命周期階段是相當複雜的。同時森林的生物質量、土地以及木製品的碳儲存，在全面了解森林碳循環的管理與政策制定上相當重要；碳儲存以及產品的碳替代效益是在碳循環裡不同的概念：碳儲存是關乎在森林或是木製品的碳池(carbon pool)內的額外碳含量；而碳替代則是在製程與製品中應當減少排放的數量。根據政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change)，採用15%的風乾水分含量作為單位轉換條件，並且替代因子將以木製品的碳公斤數而非每單位碳公斤數為估值。

2. 產品端的替代效益
a. 總覽
根據Leskinen等人(2018)的回顧，大多數的溫室氣體排放替代因子的研究大多集中在美國、加拿大與北歐，少數研究在中國與日本，甚少的是紐西蘭與澳洲地區，在非洲地區則無。多數研究著重在產品的生命週期間，有些則包含了生命週期終端的排放替代效益；少部分著重於產品使用時的情況。
超過四分之三的溫室氣體排放因子的研究來自於建築領域；超過一半的項目主要評估建築物、土木工程、壁面、木框架或是梁。剩餘部分的建築產品則是有關非結構的物件，像是樓地板與天花板、隔絕材料、窗框、門與包材。更少的才是有關家具、包材與紡織等。近三分之一的因子涵蓋了水泥、混凝土的木製替代品；四分之一有關金屬物件的木製替代品；近五十分之一的比率有關塑膠等化工材料。

b. 溫室氣體排放因子
總體而言，63項的研究建議溫室氣體排放替代效益的中位數應為0.9kg C/kg C，代表著每公斤的木製品中的碳含量所替代的非木製品的碳排放量，平均而言減少了0.9公斤的碳當量的排放；這數值相當於每公斤木製品重的1.7公斤二氧化碳排放量，或是每立方公尺的木製品體積有著0.9公斤的二氧化碳排放量。超過91%的替代因子具有超過兩個以上的生命週期階段大於零，代表木製品可提供正面的氣候變遷削減的影響。但中位數在實務上呈現效果有限，因並沒考量到產品的製作過程或是林木產品市場的消耗。同時大於零的數值代表氣體削減的結果橫跨整個產品的生命週期，並且可能發生在任一時間點上。

整體的替代因子的變化程度相當大，95%的數值介於-1.1至+5.2之間；這是因為產品型態的多元，且非木製材料的替代與產品技術、考量的生命週期階段以及終端的生命週期管理上的差異。但整體而言，超過九成的替代因子還蓋了超過兩種的生命週期階段皆大於零，代表可削減溫室氣體的排放。

c. 建築方面的替代因子
建築領域大約佔了四分之三的研究內容，明顯的呈現出木製建材可提供預期的氣候變遷削減的效益。結構建築的中位替代因子為 0.9 kg C/kg C 木製品，其中 95% 的值介於 -0.9 kg C/kg C 和 +5.4 kg C/kg C 木製品之間。 非結構建築的中位替代因子為 1.2 公斤碳/公斤碳木製品，其中 95% 的值介於 +0.2 公斤碳/公斤碳和 +5.1 公斤碳/公斤碳木製品之間。

d. 紡織纖維的替代因子
紡織纖維是在未來的新興木製產品中的潛在發展具誘因的市場，但相關的研究僅有兩者(Rüter等人, 2016; Shen, Worrell, Patel, 2010)。根據這兩項研究指出，替代效益為2.8公斤碳/公斤碳，95%的數值介於2.5-3.1間，因此具有極大的替代效益在，且研究表明木質基底的人造纖維的碳排放低於棉花與石化纖維。且產品技術以及原物料基底的使用具有顯而易見的估計替代效益在，像是現代技術整合的紡織纖維與製漿廠以及採用生物質作為能源的方式，相較於傳統形式的製程有著更低的排放量。
e. 其他品項的替代因子
木質化學藥品、包裝與家具在效益上具備中等程度的替代性質，範圍大約在1.0公斤碳/公斤碳到1.5公斤碳/公斤碳間，但相關研究仍舊甚少較難擴展到其他化學品項上；在雜誌印刷與電子平板用具上，數值大約在正負區間，與讀者的人數與使用的媒介數量及使用程度有關。生物經濟的發展上被認為提供了將生物資源轉化到新的生物基底的產品上，像是建築材料、紡織、化學與塑膠製品等高碳排的品項。然而在新興的林木或是木質產品的影響仍少被了解，在工程用木料上的替代效益以及新興木製品也較少發展(Sahoo等人, 2019)

3. 場域與市場層級的氣候相關替代因子
相較於產品層級的替代因子的研究報告，對於林木產品市場、區域或是國家的替代因子研究相對較少，大多採用多種款項的產品的替代因子來填補，但主要的困難點在於有限的木材終端使用資訊以及替代材料的正確判定；這點在研究通常是針對林木與林業管理的氣候變遷舒緩對策上，關注替代因子的重要性有所相異。

4. 氣候相關替代因子的變數與不確定性
估計木製品的替代效益並非直觀且具有顯著的變化性，通常替代因子採用木製品作為主要參照物來相對於非木製品，大多數研究也表明了木製基礎的產品具有較低的排放量；在產品的生命週期終端的設定上對於木製品與非木製等校商品的排放上也有重要的影響，像是木製產品在週期終端可再利用或是做為能源產品，同時金屬類也可被再利用，這種條件影響著木製品是否更具替代效益。
其次在建築方面的用材，水泥、混凝土等具有周期終端利用度有限的情況，導致了採用木製品具有更好的替代因子數值；其他額外增加變因的來源在於不同國家與區域的能源生產系統，替代因子可因為採用的能源形式有所變化。
一個重要的變化原因在於，替代因子是建立在許多不同的產品形式上，非木質材料、生產技術、生命週期階段的考量以及終端的管理等。其他重要的因素來自於體系的數據與技術選擇的困境，像是對應氣候影響的測量度規、時間軸上的劃分等等。還有關於缺乏足夠的木製品排放量與替代後的建模等的細節資訊，在研究上的現地程序不完全、假設條件的不夠充足也是因素其一。這些造成了將木製基礎的產品做為廣義的替代效益的困難度。儘管如此，在生產、使用與終端處理上，木製產品具有氣候的優勢；透過改進可行數據的質與量可有效的減少這些變因，或是制定更具效益的替代因子。
重要的一點，這些木質產品與非木質等效產品已排除在森林生態系統的碳平衡，因此在全面的氣候影響的視野上，考量森林的生物質與木製產品的碳儲存是關鍵。

5. 對於替代因子了解的鴻溝
現今對於林木產品的替代因子具有幾個知識上的斷層：
• 多數的研究關注在建築類別，對於其他品項明顯較少著重，在未來期望增加對於木質材料的應用上。在這類產品的生命週期評估研究較少，對於氣候變遷以及環境影響的替代因子仍需進一步了解。
• 在影印與書寫紙及包裝用紙的大用量上，在工業層級的替代影響相當顯著，但仍缺乏足夠的替代因子資訊評估替代的影響；現今圖紙被電子媒介所取代，這方面還沒有足夠的研究其替代影響。
• 當下的替代因子建立在目前的產品設計、技術與能源供應上，對於未來的可能設計以及技術變革難有足夠的預測，且在未來政策面上的變化也有所影響，因此未來的變化如何影響替代效益則是需要估計的。
• 目前的替代因子的研究區域著重在北美以及北歐，對於全球木材市場來說，其他地區的替代效益仍需要充分了解。
• 基於木製基材的產品的替代可增進對氣候變遷的正面影響，但對於木製產品的生產也會削減森林生態系統的碳平衡。是否森林的碳儲存的減低會抵消木製產品的碳儲存的增加，以及其產品的替代效益是需要被清楚了解。淨平衡是建立在許多因素上，森林生態系統、木製產品的製造、材料的替換、生產技術以及生產效率應用等。


五、其他環境層面的替代效益
因為木製產品在生產以及終端使用中具有較低的二氧化碳排放量，因此對氣候變遷上較不可再利用材料有著氣候助益，但仍舊具有其他的影響。在林木產品的生命週期評估指出，在生產過程中的各階段具有氣候相關的影響，像是優養化、酸化、光化學氧化物及人體毒性，而對於這些瞭解甚少，且研究木製品的非氣候替代效益也並沒有系統性的分析。
Weiss 等人(2012)的研究發現，生物基底的產品對於氣候變遷的壓力較小，且能源的需求也少，但是在製造過程中卻對於環境，相較於傳統的石化或是礦物基底的產品，在優養化以及臭氧層的消耗有著較高的影響。且這些多數的生物基底的材料研究大多是在歐洲區域，且在研究假設以及方法選擇上缺乏足夠的透明度。多數的生命週期評估研究聚焦在少數的環境議題的影響上，但在其他方面仍有許多影響，像是生物多樣性；且生物多樣性較少納入生命週期評估內，也沒有採用生命週期分析針對生物多樣性的替代效益評估。


六、總結與建議
全球經濟系統如何達到永續發展的方向有顯著的增長，生物經濟作為不可再生的自然資源的過度消耗與依賴是可行的解方；森林具有的重要生物經濟價值將會是可行的方法之一，當作石化原料的替代以及減少溫室氣體排放上，林木產品如何作為替代方向會是探察的關鍵。下列提到的數點可最為永續發展方向的延伸：
1. 新興技術
將研究做為工業與新興產品的基礎，投資可加速發展氣候與環境友善的生物基材產品上；發展可加速縮短技術研發的循環機制，更快的將新產品帶入市場；結合科學、工業、與精容方面推動創新
2. 消費者行為
a. 消費者意識：讓消費者意識到選擇具有氣候友善的永續選項，透過教育與行銷提升消費者對林木產品以及可再生、非石化原料與低碳排的產品意識。
b. 消費者態度：將意識轉化為行動，改進選用具環境責任的產品的可行性。
c. 知識教育：讓消費者知道自己的行為可影響產品的替代並且對永續發展有所貢獻。
3. 市場發展
a. 既得利益者：舊有的商業模式以及既有的工業與基礎設施，甚至是相關的勞工需轉換到永續性的系統。
b. 私領域連結：大型的零售帶動供給來催化工業端轉型。
c. 部門內合作：在市場的層級顯著的由木製產品替代非木製產品，但因市場壓力造成低潛力的木製產品取代了高潛力的產品時，將不會有任何實質的替代影響。
d. 企業與社會責任：鼓勵製造與使用更具永續替代品來取代原料以及產品，帶來較好的環境與社會經濟影響。
e. 能力建設(capacity building)：讓從業者更新他們對於氣候友善與永續的選項知識，更快的變革。
4. 社會
a. 民間運動：推動來自於民間對於環境與氣候友善選項的支持與需求，啟發人民更具環境意識。
b. 危機與自然災害：啟動對於石化燃料轉型的認知，來自於災難氣候事件以及趨勢，在新冠疫情後建立社會基礎。
c. 高層級的倡議：協助提昇會於生物經濟與替代潛力的意識，得以在國家發展上朝向自給自足與產品多樣的氣候正向產品供給國內以及國外市場。
5. 金融與保險
a. 保險：保險公司需要作為解方的一部分並且鼓勵審視產品替代的風險，告知木製建築可能的問題與好處。
b. 投資、公及私部門的合作：推動生產技術的投資是關鍵的一環，早期的可行的新技術發展可藉由公私部會合作來克服問題。
c. 上市公司的透明度：上市公司宣稱在2050年達到淨零碳排的目標可加速對石化類別的撤資轉為對生物替代類別的投資。
6. 治理、立法、與規範
a. 改變政策的意願：具有改變的意願才有可能在政策面提供新方向，需具有一系列的政治工具來支持生物經濟的政策發展。
b. 補貼和稅收優惠：藉由獎勵與懲罰性的方案來鼓勵永續產品並且減少石化產品的使用，在價格上取決於原料取得的難易度，來削減可再生產品的競爭。
c. 法律要求：法條上設立產品設計階段需納入永續性的考量（例如在建築規範中或針對特定消費品）將激勵產品開發商、設計師和建築師考慮產品對環境的影響。
d. 立法需標註產品的環境影響：使得消費者可以在環境與氣候議題層面上做選擇，當產品標示著具國際標準時可取得好的成果。
e. 最小原料取用：當產品被設立最小的生物基底原料使用時將可推動新的產品與技術的發展。
f. 公開採購規則：獎勵設計師、建築師與營建公司替換非再生、高排放的建材。
g. 高層級政府間倡議與規範：可直接推動循環生物經濟，特別是來自政府級別及國際政策上的目標的承諾。