随着比特币（BTC）在全球范围内获得广泛认可，其所代表的价值可谓水涨船高，如今1 BTC就能兑换成约58154美元的“真金白银”。况且，这么值钱的比特币理论上最多只有2100万枚，数量非常有限，这就吸引了越来越多的个人和团队耗费大量资源去“挖”这种“数字黄金”。
简单类比，这个过程就像开采金矿一样，众多比特币“矿工”或者“矿场”通过“加密货币矿机”全年不停歇地进行“挖矿”，不断获取比特币财富。
但是，在这一财富密码背后，比特币矿机的耗电量十分惊人。据剑桥研究人员曾公布的一项比特币耗电指数显示，如果把比特币看作是一个国家，它的耗电量足以排进全球前30，“挖矿”活动目前年耗电量约为121.36太瓦时（TWh，1太瓦时为10亿度电），超乎人们的想象，除非比特币价格大幅下跌，否则耗电量仍将只增不减。
关于这个问题，来自中国科学院、清华大学地球系统科学系的专家团队及其合作者对此进行了建模分析，相关论文已于4月6日发表在科学期刊《自然通讯》（Nature Communications）上。
研究发现，在没有任何政策干预的情况下，中国境内的比特币区块链年能源消耗预计将在2024年达到峰值，约为296.59太瓦时，并相应产生1.3050亿吨的碳排放，这在国内182个城市和42个工业部门中名列前十。此外，研究人员还对比特币挖矿的碳排放水平管控政策措施进行了探讨。
近年来，基于系统动力学（SD）的模型被广泛应用于某一特定领域或行业的碳排放流量估算，在这基础上，研究人员开发了比特币区块链碳排放模型（BBCE），以评估不同情景下中国比特币网络运营的碳排放水平。
他们建立了比特币区块链碳排放系统的系统边界和反馈回路，作为研究比特币区块链碳排放机制的理论框架，大体上，BBCE模型由三个子系统组成：比特币区块链挖掘与交易子系统、能耗子系统和碳排放子系统。
在“挖矿”过程中，当区块被正式广播到比特币区块链时，为了提高挖出新区块并获得奖励的概率，矿工们会投入更高的算力（也称哈希率）进行挖矿，这将导致整个比特币网络的算力上升。由于比特币挖矿过程中的能耗由网络能耗和平均电价决定，因此会反过来影响比特币开采者的动态行为。
BBCE模型收集了煤基能源和水基能源地区比特币矿商的碳足迹，以制定中国整个比特币行业的总体碳排放量评估模型。其中，变量GDP水平由比特币矿工的利润率和总成本组成，反映了比特币区块链的累积生产率。在这项研究中，它还作为产生单位GDP碳排放量的辅助因素，为政策制定者对比特币矿业实施惩罚性碳税提供指导。
基于BBCE模型的基准模拟，中国比特币行业的年化能耗将在2024年达到峰值，为296.59太瓦时，这超过了意大利和沙特阿拉伯的能源消费总量水平，如果放到2016年所有国家碳排放榜单中能排到第12位；相应地，比特币业务的碳排放量将在2024年达到每年1.3050亿吨的峰值。
在中国，比特币矿业的排放量将在国内182个地级市和42个主要工业部门中排名前十，约占中国发电排放量的5.41%，该行业的人均GDP最大碳排放量也将达到10.77千克/美元。
研究人员认为，在中国目前的国民经济和碳排放核算中，比特币区块链的运营并没有被列为碳排放和生产率计算的独立部门。这给政策制定者监控比特币行业的实际行为和设计有针对性的政策增加了难度。事实上，比特币网络的每笔交易能耗要大于众多主流金融交易渠道。
为了解决这个问题，研究人员建议政策制定者为比特币行业设立单独的监管账户，以便更好地管理和控制该产业在中国的碳排放行为。
通过情景分析，研究人员认为，在限制比特币区块链运营中的能源消耗总量和碳排放方面，导致采矿活动能源消费结构变化的政策可能比直观的惩罚措施更有效。
总体来看，比特币行业的人均GDP碳排放量远远超过中国平均工业碳强度，表明比特币区块链运营是一个高碳密集型行业。
总体而言，在限制比特币开采准入、改变矿工能源消费结构、实施碳排放税等不同政策干预下，比特币区块链的碳排放强度仍远超中国工业平均排放强度。这一结果表明，比特币作为区块链技术的典型案例，在不久的将来或将成为不容小觑的能源和碳密集型产业。
但是，比特币背后所代表的区块链技术，其去中心化的特性和以共识算法为信任机制的模式还是提供了一种新的解决方案，对各种产业发展和远程交易都是有益和具有创新性的。
近年来，区块链技术被大量的传统行业引入和采用，寻求优化其运营流程，如供应链金融、智能合约、国际商业和贸易以及制造业运营等。值得关注的是，中国人民银行计划并设计一种基于区块链技术的央行数字货币（CBDC），即数字货币电子支付（DCEP），预计未来将逐渐取代中国目前基于纸币的流通中现金（M0）供应。随着区块链技术的广泛使用和应用，新的协议应该以环境友好的方式设计和调度。
这一变化是确保网络可持续性的必要条件，毕竟没有人愿意看到一种颠覆性的、有前途的技术成为阻碍全球碳减排努力的碳密集型技术，上述权衡值得进一步探索和研究。