陳新華：分清碳的雙重身份走 中國(guó)特色的碳中和之路

 

在氣候問(wèn)題成為政治正確的許多歐洲國(guó)家，碳幾乎成了一只人人喊打的過(guò)街老鼠。在“低碳、減碳、去碳、零碳”的輿論環(huán)境下，不僅是環(huán)保組織強(qiáng)烈反對(duì)任何含碳化石能源的生產(chǎn)和消費(fèi)，一些大型跨國(guó)石油公司也在自己的“零碳”戰(zhàn)略中主動(dòng)減少油氣產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的零排放，承諾要將銷售給終端客戶產(chǎn)品的碳足跡也降到零，并將碳捕獲與地質(zhì)封存作為碳中和的主要技術(shù)手段。

 

挪威與荷蘭，歐洲這兩大天然氣生產(chǎn)大國(guó)已在討論禁用天然氣。歐洲投資銀行決定，除了天然氣加CCS（碳捕獲與封存）或生物質(zhì)制氣項(xiàng)目，從今年起不再給天然氣項(xiàng)目貸款。

 

歐洲許多研究機(jī)構(gòu)提出，能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型路徑要以零碳電力代替化石能源，一些難以減排的領(lǐng)域（如重卡、船舶、石化、水泥和鋼鐵）則以零碳電力制取的綠氫來(lái)代替化石能源。國(guó)內(nèi)有些機(jī)構(gòu)也沿著這樣的思路在開(kāi)展國(guó)家、企業(yè)和地方的碳中和路徑研究。然而，這些研究沒(méi)有正確認(rèn)識(shí)碳的重要性，也忽略了能源系統(tǒng)不僅提供能量還提供化工原材料這一事實(shí)。

 

碳是自然界最普遍的元素之一，是地球上能夠形成生命的最核心要素，沒(méi)有碳，就沒(méi)有生命。碳與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。鉛筆的筆芯由碳組成，鉆石也是。米飯蔬果都是以碳為基本元素的化合物組成，衣服和日常用品也全是碳化合物產(chǎn)品。在人類的發(fā)展歷史上，碳不僅是食物的來(lái)源、能量的來(lái)源，更是材料的來(lái)源。

 

原英國(guó)石油（BP）公司首席執(zhí)行官約翰.布朗勛爵退休后寫(xiě)了好多書(shū)，其中一本書(shū)叫《七個(gè)改變了世界的元素》。七個(gè)元素分別是鐵、碳、金、銀、鈾、鈦和硅， 碳就是其中之一，位居鐵之后的第二位。在布朗勛爵眼里，碳如鋼鐵，是幫助人類建成了今天現(xiàn)代社會(huì)的“七大元帥”之一，功不可沒(méi)。

 

隨著科技的進(jìn)展，碳材料將扮演越來(lái)越重要的角色。由二維碳材料組成的石墨烯（Graphene）是一種革命性的材料，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在包括材料、能源、化工、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由碳原子組成的納米碳材料（碳納米管，碳納米纖維，納米碳球）在硬度、光學(xué)特性、耐熱性、耐輻射特性、耐化學(xué)藥品特性、電絕緣性、導(dǎo)電性、表面與界面特性等方面都比其他材料優(yōu)異，對(duì)未來(lái)科技的發(fā)展將起到重要的支撐作用。

 

所以，問(wèn)題不在于碳，而在于CO2。但從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，CO2本身也不是問(wèn)題。沒(méi)有CO2，都零碳了，植物靠什么來(lái)進(jìn)行光合作用呢？問(wèn)題的核心是自工業(yè)革命以來(lái)，化石能源的大量燃燒帶來(lái)的CO2 過(guò)量排放。隨著大氣中CO2濃度的增加，越來(lái)越多地吸收地面反射的紅外線，使得大量進(jìn)入大氣層的太陽(yáng)輻射能保留在地面附近的大氣中，從而使地球表面變得更暖，類似于溫室截留太陽(yáng)輻射，這一過(guò)程被稱為溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣候變化，而氣候變化的后果十分嚴(yán)重，包括極端天氣、干旱、颶風(fēng)、洪澇、森林大火、冰川消融、永久凍土層融化、珊瑚礁死亡、海平面上升、農(nóng)作物歉收、生態(tài)系統(tǒng)改變、致命熱浪、以及更廣泛的健康危害等，威脅人類在地球上的生存和發(fā)展。

 

因此，需要以控制地表溫度上升為目的，控制溫室氣體在大氣中的濃度，使得全球氣候處于適合人類居住的范圍內(nèi)。

 

但是，能夠產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體除了CO2，還有甲烷（CH?）、氧化亞氮（N2O）、以及氫氟碳化物（HFCs），含氯氟烴HCFCs、六氟化硫（SF6）等人造氣體。據(jù)美國(guó)環(huán)境署統(tǒng)計(jì)，2015年全球溫室氣體排放由CO2 (76%)，CH?（16%），N2O（6%）和其他氣體（2%）構(gòu)成。

 

由于CO2在所有溫室氣體中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，它就成為了控排和減排的主要對(duì)象。“碳中和”就是把某個(gè)實(shí)體（如一個(gè)企業(yè)、一個(gè)城市、一個(gè)國(guó)家等）在某一時(shí)期的CO2排放量減到最低限度，實(shí)在無(wú)法減少的則通過(guò)對(duì)沖手段來(lái)中和，使得人類活動(dòng)往大氣中排放的CO2總量為零，而“氣候中和”則包括所有的溫室氣體，比“碳中和”更進(jìn)一步。

 

能源系統(tǒng)一直有兩個(gè)重要的職能：一是為人類活動(dòng)提供所需要的能源服務(wù)，這些服務(wù)包括電力、熱力和交通移動(dòng)力；二是通過(guò)能源化工，提供人類生活與生產(chǎn)活動(dòng)所必需的原材料，如塑料、化肥和各種化纖材料。國(guó)際能源署在2018年發(fā)布的《石化行業(yè)的未來(lái)》報(bào)告中指出，為人類生活提供各類必需品（塑料、化肥、包裝、衣服、醫(yī)療器具、洗衣粉、汽車輪胎等碳基化合物）的石化行業(yè)已經(jīng)是全球能源行業(yè)的重要組成部分，分別占全球石油消費(fèi)的14%和天然氣消費(fèi)的8%。然而，因?yàn)樗峁┑氖腔ぎa(chǎn)業(yè)的原材料而不是能源產(chǎn)品，一直被能源界所忽視。同理，在討論能源轉(zhuǎn)型時(shí)，人們往往只關(guān)注能源服務(wù)部分，而忽略后者的存在。

 

在中國(guó)，現(xiàn)代煤化工行業(yè)已經(jīng)占到煤炭消費(fèi)總量的3.9%并還呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

 

在未來(lái)的人類發(fā)展進(jìn)程中，我們不僅擺脫不了對(duì)碳的依賴，相反，隨著人口的增加和生活水平的提高，人類對(duì)碳基材料與產(chǎn)品的需求會(huì)與日俱增，即使在未來(lái)實(shí)現(xiàn)碳中和的年代，人類對(duì)碳基材料的需求還會(huì)保持在高位。因此，正確處理能源系統(tǒng)的能源服務(wù)和碳基材料兩重性對(duì)于能源轉(zhuǎn)型的路徑設(shè)計(jì)尤為重要。

 

碳中和的挑戰(zhàn)正在于，既要滿足人類不斷增長(zhǎng)的能量需求、碳素需求和持續(xù)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需求，又要把CO2的排放降到最低，實(shí)在無(wú)法減排的部分，再通過(guò)碳循環(huán)利用和封存來(lái)進(jìn)行對(duì)沖。 本`文-內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com