合并后的以太坊实现了共识机制从工作量证明（PoW）向权益证明（PoS）的转变，这一重要升级在很大程度上降低了以太坊网络的能源消耗和碳排放。虽然普遍认为这一转型为环境保护做出了积极贡献，但仍有潜在的环境问题需要关注。例如，硬件制造的碳足迹、节点的运维消耗及其能源来源等，都是亟待探讨的议题。本文将深入分析合并带来的能耗与碳排放变化，同时探讨其环境成本的各个方面。
合并带来的能耗与碳排放变化
年度能耗与碳排放变化
以太坊的合并事件发生在2022年9月，标志着从PoW模式的过渡，采用了以持币者质押的方式参与验证交易和出块。根据加密碳评级机构以及以太坊官方的数据，合并后，整个网络的年度电力消耗降至约2601兆瓦时，而相关的碳排放量也减少至约870吨二氧化碳当量。这与合并前每年消耗数十太瓦时、并排放百万吨级别的二氧化碳相比，减少了一个数量级，展现出明显的环保效果。
单笔交易能耗的显著下降
在交易层面，合并升级使得每笔交易所需的能源和碳排放大幅度降低。在合并之前，以太坊网络中每笔交易的碳排放相当于一个家庭一周的用电，而合并完成后，这一数字显著下降，显示了合并带来的能源效率提升。这种效应的具体情况也会因为节点所处的能源来源不同而有所差异，比如煤、天然气、水电或风电等。
硬件制造阶段的碳足迹
硬件制造的碳排放
即使合并后以太坊网络日常验证与出块中的电力消耗有所降低，但硬件制造和设备替换过程的碳排放问题依然存在。合并之前用于挖矿的矿机在被淘汰或闲置后，其制造过程中的碳排放与能耗在整个生命周期评估中占据了不小的比重。矿机所需的原材料开采、运输、制造及包装等环节均需要消耗大量的能源和资源。
历史排放与生命周期评估
对于合并之前已存在的碳排放“债务”，尽管在合并后以太坊的持续电力消耗减少，但这些制造过程中的历史排放仍不容忽视。历史研究表明，合并前以太坊网络累积的碳排放在数千万吨二氧化碳当量的范围内。生命周期评估（LCA）方法的有效应用，包含矿机的制造、运输、散热设备及数据中心基础设施等的排放，意味着尽管合并已减少了新排放，历史排放依旧影响着整体环境足迹。
节点运维与能源来源
节点运维消耗
在合并后的新机制中，验证节点仍然需要运行设备，相关组件包括服务器、网络通信、存储和冗余备份等，这些都会继续消耗电力。这里的环境负担有赖于每个节点所在地区的能源种类。如果这些节点使用的是化石燃料发电，则其碳排放仍然是明显的；相反，当电力来自于水电、风电、太阳能等可再生能源时，环境负担会显著降低。
地区与政策影响
此外，节点所使用的软件和客户端的效率也会影响总体资源的使用情况。软件和硬件组合的低效率可能导致资源的浪费，不同国家和地区的清洁能源比例、碳税政策亦将直接影响节点运维过程中产生的隐性排放。即使整体网络的电力消耗下降，如果节点依然使用高碳排放的电力，其碳排放依旧不可忽视。
合并后的现状与数据
能耗与碳排放的显著减轻
根据官方能源消耗数据，合并后的以太坊能耗减少超过99% ，碳排放也降至了原来的微不足道的数值。这一系列的变革已经大大减轻了以太坊网络在电力消耗与碳足迹方面的环境影响。
存在的环境问题
然而，除了碳排放减少，仍有一些遗留的环境问题需要我们重视。这些问题包括历史排放的债务、硬件废弃物的管理、能源来源的清洁程度以及节点的运维电力消耗比例。虽然这些方面有所改善，但某些环节的数据仍然有限或尚未完全监测到位。同时，节点数量和验证者数量的增加也可能带来额外的基础设施与通信负载的能耗。
生命周期评价与可持续性
生命周期评价方法
从生命周期评价的视角来看，必须考虑硬件的制造、运输、使用过程及其废弃处理方式。矿机与服务器的材料开采、芯片制造、外壳、散热结构均会产生相应的能耗及碳排放。设备使用结束后的废弃物处理也会对环境负担产生很大影响。
可持续措施与未来方向
为了改善现状，以太坊未来的路线图包括多个方向，例如清理历史状态、降低存储冗余、优化虚拟机与客户端的效率等。这些措施旨在减少设备的使用及折旧频率，从而降低硬件制造阶段的隐性碳排放。同时，鼓励更多节点使用可再生能源、提高硬件效率、延长设备的使用寿命和妥善管理废旧硬件，都将有效降低整个生命周期中的环境负担。
小结
总的来说，以太坊通过从工作量证明转换到权益证明，不仅使电力消耗和碳排放显著下降，同时在交易的验证与出块过程中，能源的使用也有了明显缩减。然而，硬件制造及运维阶段的环境成本依然需要关注，生命周期评价与能源的清洁化过程成为社区关注的重点，确保以太坊的长期环境可持续性。用户在关注协议升级与绿色电力使用时，应当考虑硬件制造阶段的碳足迹与节点电力的来源，这将有助于综合评估网络的环境表现。
