拉布爾（Marion Laboure）

●哈佛大學講師

2021年5月，特斯拉創辦人馬斯克宣布公司不再接受比特幣（Bitcoin），理由是會消耗大量能源且極度依賴化石燃料。馬斯克確實有理。驗證1枚比特幣交易的挖礦過程，需要的碳足跡比近18億筆Visa信用卡交易還多，而證據更顯示，全球逾7成比特幣的能源消耗來自碳等不可再生能源。比特幣市值在2018年11月至2021年11月間從700億美元成長至超過1兆美元，在此同時，比特幣每年的全球能源消耗量暴增4倍，超過200兆瓦時。

雖然比特幣對環境的不友善衝擊，在去年11月格拉斯哥聯合國氣候變遷會議（COP26）上僅點到為止，但對於加密或幣用戶及決策者仍是關鍵議題。主管機關正努力制定新的環保、社會與企業治理（ESG）架構與規範，適用於涉及加密貨幣等數位資產的金融服務。比如說，歐洲決策者持續針對提案中的歐盟加密資產市場（MiCA）規範進行協商時，將強調加密資產帶來的環境衝擊，目的就是將新規定整合到較廣泛的永續財政規範架構中。

民間卻鮮少針對永續加密活動制定業界標準或最佳做法，雖然加密氣候協定（Crypto Climate Accord）等聯盟著眼透過較環保的區塊鏈技術、碳會計與碳中和採購來讓產業脫碳，這些行動僅僅是普遍中的例外。

骯髒的行當

至今已有197國簽署巴黎氣候協定，指望藉由系統性減少溫室氣體排放，把全球氣溫限制在比工業時代前僅高攝氏2度，最好是1.5度。此協議2015年底期滿後，各產業越來越多企業承諾未來某天會達成碳中立。截至2012年3月，64%主權財富基金已採行ESP政策，高於2017年的46%。

加密貨幣的成長卻讓這項進程岌岌可危。根據2018年研究，單是比特幣挖礦產生的碳排，就足以讓「升溫在不到30年間達攝氏2度以上」。

2021年9月，中國禁止了加密貨幣挖礦，因為它們發現國家正逢能源危機之際，比特幣挖礦者卻在竊取國有機構的電力。此禁令讓中國在全球的比特幣挖礦活動比例從75%跌落至0%（官方數字），但許多人仍相信挖礦者沒有絕跡，而是轉而利用虛擬私人網路（VPN）隱藏蹤跡。根據2021年11月中國官媒報導，禁令發布後10%的加密貨幣相關企業仍在營運。

中國以外，2021年8月官方IP網路流量顯示全球比特幣挖礦大多（35%）在美國進行，哈薩克佔18%，俄羅斯11%，加拿大10%，不過中國頒布禁令後，這些國家的挖礦出現顯著增加，意謂部分仍來自使用VPN的中國挖礦者。

加密貨幣市值日增顯示，雖有中國般的政府鎮壓，人們還是會想辦法挖礦、交易並使用加密貨幣，尤其是在不受規範的市場。挖礦者手邊的電腦運算能力越強，驗證交易（透過解算演算法產生的謎題）與獲得加密貨幣的機會就越大。因此，當加密貨幣價值提升，挖礦者就越有動力投資在能源消耗越大的強大電腦。

比特幣與許多其他加密貨幣原本就是能源密集的設計。如同黃金，比特幣供給有限（2100萬枚），要再多挖出1枚，電腦運算能力就要越高（截至2022年4月，超過1900萬枚比特幣已被挖出）。

與日俱增的能源需求是許多完全去中心化、點對點加密網路的二階效應。比特幣至2021年12月已消耗逾200兆瓦小時的電力，光1枚比特幣交易就能提供一般美國家庭61日的用電量。這種耗能除了留下大量碳足跡，比特幣運算需求所產生的電子廢棄物，相當於在每次交易就丟掉1支全新iPhone。

與此同時，市值第2大的加密貨幣以太幣（Ethereum）每年約消耗95兆瓦小時電力。這兩大加密貨幣在全球耗電量排名15，幾乎是墨西哥全國耗電量。

加密貨幣挖礦的經濟學

為何加密貨幣消耗如此大量能源？基本原因在於許多熱門的加密貨幣，如比特幣及以太幣，會使用所謂的工作量證明（Proof of Work）共識機制。

加密貨幣使用俗稱為區塊鏈的數位帳簿技術來儲存交易資料。當數位帳簿中加入（挖）新的區塊，工作量證明共識機制要求鏈中既有的所有區塊證實交易資訊（例如帳戶餘額及交易順序）。

區塊鏈技術這種定義性的特徵，讓加密貨幣能以去中心化、點對點網路來運作。然而隨著區塊鏈增長，會需要更多的運算能力和更多能源來處理新交易，而挖礦者將負擔新增區塊所需的能源與器材成本。

原本比特幣挖礦能用一般電腦進行，但現在運算能力要求增加，已經高到用筆記型電腦挖到礦有如中樂透般困難。當代多數加密貨幣礦場仰賴專用積體電路（ASIC）機器，每台要價月7000至1.1萬美元，至機器報廢成本約1.5萬至1.9萬美元。

這些金額係假設機器使用壽命4年，以每千瓦時5.5美分的電力價格日以繼夜不停運作。利用ASIC機器，每位挖礦者大約要花4年才挖得出1枚比特幣，因此挖礦的獲利主要取決於當時的比特幣價格與電價。

加密貨幣脫碳

加密貨幣挖礦牽扯到兩大環保議題：能源消耗與碳足跡。根據劍橋大學研究，多數挖礦者（70%）決定挖何種加密貨幣，係依據其現貨價格，而非挖礦所需的能源。

相對地，碳足跡則取決於挖礦使用的能源類型。例如，比特幣挖礦所需的電力可藉由化石燃料或低碳替代品而產生，比如說核能、水力、風力及太陽能。不過再生能源（包含低碳選項）目前僅占挖礦總耗能的39%。多數挖礦者（76%）表示過程中多少會使用再生潔淨能源，但因缺乏經濟上的獎勵，他們多半仰賴傳統排碳的能源。

有好幾種方法能達成加密貨幣脫碳，包括發電逐漸轉為使用再生能源、抽稅以不鼓勵用碳燃料進行挖礦、把工作量證明機制改為權益證明機制（Proof of Stake）在區塊鏈之外進行交易驗證，或預挖令牌（token）。

歷史經驗告訴我們變革產業以仰賴較環保的能源通常需要政府介入。例如在2980年，美國政府為天然氣廠商推出大幅減稅方案，並投資1.37億美元於天然氣研究，這讓天然氣價格下跌，進而使得美國的火力發電的用電量比例，從1985年的57%降至2020年的19%，而天然氣發電用電量比例從1985年的12%上升至2020年的40%。但為讓各國達到2050年前把溫室氣體淨排放減少至零的巴黎協議目標，它們需要降低天然氣消耗並完全改用再生能源。

政府無需指定涵蓋所有能源消耗的政策，而是該著眼於鼓勵加密貨幣產業使用更環保的替代選擇。例如，薩爾瓦多的比特幣挖礦者在對加密貨幣友善的總統布格磊（Nayib Bukele）執政下，開始採用佔該國總能源供給22%的火山地熱發電。

但薩爾瓦多這項實驗尚未證明地熱能否供應大規模的虛擬貨幣挖礦用電，實際上，該國用這種電力，3個月也才挖出0.00599枚比特幣（2021年10月市值約269美元）。儘管如此，薩國仍不斷投資在用地熱挖比特幣，2021年11月，該國政府宣布建立「比特幣城市」的計畫，預計將設在孔查瓜火山附近，且完全用借助火山發電。

成功的機會可能不大。比較一下，美國的火山數目是薩國的5倍，地熱發電廠卻僅佔全美用電量不到1%。由於地熱仰賴數目有限的溫泉及火山，實用性與可擴展性皆不如太陽能和風電。 

稅負、減免與機制

根據布魯金斯研究所（Brookings Institution）報告，每公噸50美元的碳稅若每年調漲5%，能讓全美9成邁向減碳目標。然而碳稅並非一體適用的解決方式，由於許多能源公司仍依賴碳來發電，在它們有能力轉型為再生能源前就課以碳稅，恐增加它們的成本，進而轉嫁給消費者。

若挖礦者等大耗電量的消費者被課以碳稅，將導致虛擬貨幣交易成本提高，大概也會讓區塊鏈更不經濟。決策者若認為那不是他們所樂見，另一個選項是要求挖礦公司用可交易的碳額度來抵銷能源使用量，亦即用產生1公噸碳的權利，交換減少或消除大氣中同樣數量的碳。

有些虛擬貨幣公司已在這麼做。2021年11月，虛擬貨幣交易所BitMEX購買了10萬美元的碳額度，來抵銷公司每年的碳足跡（7110公噸）。

採用使用權益證明（PoS）來取代工作量證明（PoW）也有助減碳。PoS能把交易驗證過程交給虛擬貨幣使用者，他們已擁有一些虛擬貨幣（權益），因此有動機確保整個網路運作順利。PoS的耗電低於PoW，不過較不安全，也把挖礦力集中在挖出最多虛擬貨幣的用戶身上。即便如此，許多人認為有必要改採能源效率較佳的方式，因為這樣才能讓虛擬貨幣達到規模效益，獲得廣泛採用。這就是為何外界正密切觀察以太幣「合併（Merge）」至Pos機制，預計今年完成。

另一種技術上的解決方式，是在區塊鏈之外用第2層支付協議來處理更多的比特幣交易，即所謂的閃電網路（Lightning Network）。如下圖所示，比起其他支付方式，閃電網路處理交易的耗電少上許多。能夠如此節能是因為僅需要雙方，而非區塊鏈上大多數人對交易的真實性取得共識。

這個方式的耗電量甚至可能比Visa等傳統型支付處理網路的耗電還低，因信用卡網路需扮演商家、消費者、發卡銀行及收單銀行之間的中介角色。

最後，還有所謂的預挖（pre-mining）選項，即虛擬貨幣一次發行所有的令牌。不同於比特幣在挖礦時發行新幣，瑞波幣（XRP）已預挖過全部，故不用再耗電開挖。

預挖的缺點是虛擬貨幣的創造者可能囤積令牌，讓價格水漲船高後再拋售。操弄機制恐招致不信任與價格劇烈波動，在虛擬貨幣流動性不佳的情況下，這種問題屢見不鮮，若未受規範的虛擬資產只為少數人擁有與掌控，上述自我圖利案例只會更多。積弊已久，更凸顯更多規範與監督的必要，因為要保護的不只是消費者和投資人，還有地球。

（譯者：鄭可妮，責任編輯：楊淑華）

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（原標題為《Greening the Crypto Revolution 》 ，文章未經授權，請勿任意轉載）