比特幣對環境的影響

比特幣的環境影響是顯著的。比特幣挖礦是生成比特幣和完成交易的過程，這一過程耗費大量能源並產生碳排放，因為在2021年，大約一半的電力是通過化石燃料生成的。此外，比特幣是在專用計算機硬體上挖礦的，而這些硬體的使用壽命較短，導致電子廢棄物的產生。比特幣挖礦所產生的電子廢棄物量可與荷蘭產生的電子廢棄物量相媲美。學者們認為，比特幣挖礦可以通過利用風能和太陽能的剩餘電力來支持可再生能源的發展。比特幣的環境影響引起了監管機構的關注，導致在不同司法管轄區內出台了激勵措施或限制。

溫室氣體排放

作為高耗電過程的挖礦

比特幣挖礦是一種耗電量極高的工作量證明（Proof-of-Work）過程。礦工運行專用軟體，相互競爭以最先解決當前的10分鐘區塊，從而獲得比特幣獎勵。轉向能效更高的權益證明（Proof-of-Stake）協議被認為是比特幣機制的可持續替代方案，並可能解決其環境問題。然而，比特幣的支持者反對這種改變，認為工作量證明對於保障網絡安全是必要的。

比特幣挖礦的分布特性使研究人員難以確定礦工的具體位置和用電量。因此，很難將能源消耗轉化為碳排放的具體數據。截至2022年，劍橋替代金融中心（Cambridge Centre for Alternative Finance, CCAF）的一項未經同行評審的研究估計，比特幣每年消耗95.5太瓦時（344 PJ）的電力，占全球電力消耗的0.4%，其電力消耗量介於比利時和荷蘭之間。2022年，期刊《Joule》發表的一篇未經同行評審的評論文章估計，比特幣挖礦每年導致65百萬噸二氧化碳的排放量，占全球排放量的0.2%，與希臘的排放水平相當。2024年，一項系統性評論批評了這些估算的基礎假設，認為作者依賴的是過時且不完整的數據。

比特幣挖礦的能源結構

2021年之前，大部分比特幣挖礦活動都在中國進行。中國的礦工主要依靠新疆和內蒙古的廉價煤電在秋末、冬季和春季進行挖礦，而在5月至10月間則遷往四川和雲南等低成本水電過剩的地區。

2021年6月，中國禁止比特幣挖礦後，挖礦活動轉移到了其他國家。

2021年8月，比特幣挖礦主要集中在美國（占比35%）、哈薩克斯坦（18%）和俄羅斯（11%）。《Scientific Reports》的一項研究發現，從2016年至2021年，每開採出價值1美元的比特幣會造成35美分的氣候損害，而煤炭為95美分，汽油為41美分，牛肉為33美分，黃金開採則為4美分。從中國的煤炭資源轉移到哈薩克斯坦的煤炭資源增加了比特幣的碳足跡，因為哈薩克斯坦的煤電廠使用含碳量最高的硬煤。儘管被禁，比特幣在中國的地下挖礦活動逐漸回歸，到2022年占全球算力的21%。

通過僅使用清潔電力進行挖礦，可以減少比特幣對環境的影響。2023年，Bloomberg Terminal的加密分析師Jamie Coutts表示，可再生能源約占全球比特幣挖礦能源來源的一半。而非營利技術公司WattTime的研究估計，美國礦工消耗的電力中有54%來自化石燃料。專家和政府機構（如歐洲證券與市場管理局和歐洲央行）指出，將可再生能源用於挖礦可能會限制清潔能源對普通公眾的可用性。

比特幣挖礦代表認為，他們的行業為風能和太陽能公司創造了機會。這引發了關於比特幣是否可以作為ESG投資的爭論。根據2023年發表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上的一篇論文，將間歇性可再生能源（如風能和太陽能）的多餘電力用於比特幣挖礦可以減少電力棄置，平衡電網並提高可再生能源工廠的盈利能力，從而加速向可持續能源的過渡並減少比特幣的碳足跡。2023年發表在《Resource and Energy Economics》上的一項綜述也得出結論，比特幣挖礦可以增加可再生能源容量，但可能也會增加碳排放；同時，將比特幣挖礦用於需求響應能夠在很大程度上緩解其環境影響。

由馮祺友（Fengqi You）領導的2023年和2024年的兩項研究表明，在風能或太陽能農場尚未接入電網的早期階段，通過離網挖礦可以帶來額外利潤，從而支持可再生能源的發展並減緩氣候變化。馮祺友於2024年發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的另一項研究顯示，將綠色氫能基礎設施與比特幣挖礦結合，可以加速太陽能和風能裝機容量的部署。2024年發表在《Heliyon》上的一項研究模擬發現，使用太陽能驅動的比特幣挖礦系統相比向電網售電可以在3.5年內實現投資回報，而售電則需要8.1年，同時每年可防止5萬噸二氧化碳的排放。作者指出，權益證明（Proof-of-Stake）加密貨幣無法提供這些激勵措施。

甲烷排放

比特幣挖礦有時通過使用伴生石油氣（APG）發電進行。APG 是原油鑽探過程中產生的一種富含甲烷的副產品，通常會被燃燒或直接排放到大氣中。甲烷是一種溫室氣體，其全球變暖潛力是二氧化碳的28到36倍。通過使用 APG 發電機，比單純燃燒（火炬氣）能夠將更多甲烷轉化為二氧化碳，從而減少 APG 對溫室效應的貢獻，但這一做法仍對環境有害。在禁止燃燒火炬氣的地區，這一做法幫助更多的石油鑽井運作，通過抵消成本延緩了化石燃料的逐步淘汰。針對埃克森美孚（ExxonMobil）的一項試點項目，政治學家 Paasha Mahdavi 在2022年評論稱，這種做法可能使石油公司通過出售天然氣洩漏量來報告較低的排放量，將責任轉移給買家，從而避免了真正的減排承諾。根據2024年發表在《Cleaner Production Journal》上的一篇論文，比特幣挖礦還可以為填埋氣的甲烷減排提供資金支持。

與其他支付系統的比較

2023年發表在《生態經濟學》（Ecological Economics）的一項研究中，國際貨幣基金組織（IMF）的研究人員估計，全球支付系統約占全球電力消耗的0.2%，相當於葡萄牙或孟加拉國的電力消耗。對比之下，比特幣的每筆交易能源消耗估計為約500千瓦時，而信用卡僅為0.001千瓦時（不包括收款銀行的電力消耗）。然而，比特幣的能源消耗與交易數量沒有直接關係。通過第二層解決方案（如閃電網絡）和交易打包處理，比特幣可以處理的支付數量遠多於鏈上交易顯示的數量。例如，在2022年，比特幣每年處理1億筆交易，代表了2.5億筆支付。

電子廢物

比特幣通常使用專用計算硬體進行挖礦，這些硬體被稱為專用集成電路（ASIC），其唯一用途就是比特幣挖礦。由於比特幣網絡算力的持續增長，一項2021年的研究估計，挖礦設備的平均使用壽命為1.3年，之後因不再盈利而被替換，從而產生了大量電子廢物。該研究估計，比特幣每年的電子廢物超過3萬噸（相當於荷蘭產生的小型IT設備廢棄量），每筆交易平均產生272克（9.6盎司）的電子廢物。一篇2024年的系統性評論批評了這一估計，並根據市場銷售和IPO數據指出，比特幣挖礦硬體的使用壽命更接近4到5年。

水足跡

根據一篇2023年發表的未經過同行評審的評論，比特幣在2021年的水足跡達到了1600億升（5.7×10^10立方英尺），這包括現場的直接用水以及電力生產過程中的間接用水。作者指出，通過使用浸沒式冷卻以及風能、太陽能和採用乾冷卻技術的熱發電等不需要淡水的能源，可以緩解這一水足跡問題。

監管響應

2021年，中國禁止比特幣挖礦，部分原因是非法煤礦的存在和相關的環境問題。

2022年9月，美國科技政策辦公室（Office of Science and Technology Policy）強調需要提高比特幣挖礦在電力使用、溫室氣體排放和電子廢物方面的透明度。

2022年10月，受全球能源危機影響，歐盟委員會建議成員國減少加密資產礦工的電力消耗，並終止對其的稅收優惠和其他激勵措施。

2022年11月，美國環保局（Environmental Protection Agency）確認正在研究加密貨幣挖礦的氣候影響。在美國，紐約州因環境問題對新的化石燃料發電挖礦場實施了為期兩年的禁令，而愛荷華州、肯塔基州、蒙大拿州、賓夕法尼亞州、羅德島州、德克薩斯州和懷俄明州則通過稅收優惠政策鼓勵比特幣挖礦。德克薩斯州的激勵措施旨在通過比特幣挖礦減少火炬氣產生的甲烷排放。

2022年末，在加拿大，由於行業的高需求以及對可再生電力更好用途的擔憂，馬尼托巴省和不列顛哥倫比亞省暫停了比特幣挖礦設施接入水電網的新連接，為期18個月，而魁北克水電公司（Hydro-Québec）則提高了價格並限制了比特幣礦工的用電量。

2024年1月，美國能源信息署（Energy Information Administration）啟動了一項針對加密貨幣礦工能源使用的強制性調查，但一個月後因礦工成功向德克薩斯西區聯邦地區法院提起訴訟而被暫停。