碳中和之路

魯超

2020年9月22日，中國(guó)公開(kāi)承諾：力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到二氧化碳排放峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。中國(guó)明確具體的碳達(dá)峰和碳中和路線(xiàn)圖，不僅擔(dān)負(fù)起了中國(guó)作為大國(guó)的環(huán)境責(zé)任，這兩個(gè)目標(biāo)的訂立也是為了讓所有中國(guó)人生活在更干凈的環(huán)境中，呼吸更清新的空氣。

早在2019年底，我國(guó)就表示：中國(guó)已經(jīng)提前實(shí)現(xiàn)了2020年減少碳排放的目標(biāo)。這次，我們更是提出了“碳中和”的驚人承諾，我們會(huì)如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)呢？我們的信心來(lái)自哪里呢？且聽(tīng)我慢慢道來(lái)……

要達(dá)到碳中和，就要在減少排放的同時(shí)增加碳匯

簡(jiǎn)單地說(shuō)，碳中和就是碳排放量減去碳吸收量（碳匯）的結(jié)果等于0。我們搞經(jīng)濟(jì)要“開(kāi)源節(jié)流”，而碳中和講究的是“減排增匯”！要理解碳中和，首先我們要明白什么是碳匯。碳匯指通過(guò)天然或人工的方式，儲(chǔ)存含碳化合物，從而降低大氣中的二氧化碳濃度。

自從全球變暖成為共識(shí)之后，各界對(duì)于碳匯這個(gè)概念的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入。碳匯可分為三類(lèi)：海洋碳匯、陸地植被和人工技術(shù)。陸地植被和海洋碳匯是自然界中兩個(gè)最重要的碳匯。每年人類(lèi)活動(dòng)排出的二氧化碳中，有一半左右儲(chǔ)存在這兩大自然碳匯中，在自然碳匯上做文章，顯然是很聰明的想法。2018年4月中旬，我國(guó)多位科學(xué)家不約而同地在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表7篇論文，從各方面介紹了中國(guó)正在努力創(chuàng)造的良好生態(tài)系統(tǒng)，其關(guān)鍵詞都圍繞著碳匯和碳庫(kù)。這似乎是在告訴全世界：我們有備而來(lái)！

近年來(lái)，關(guān)于“人工碳匯”的研究也開(kāi)始逐漸深入，下面介紹主流的幾種：

采用化學(xué)吸收法（比如乙醇胺等）對(duì)煤化工行業(yè)、火電行業(yè)、天然氣廠以及甲醇、水泥、化肥等工廠產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕集。

要封存碳，要么靠種樹(shù)，要么把二氧化碳轉(zhuǎn)化為礦物等固體，要么把二氧化碳注入地下

前面提到，既然海洋是一個(gè)很大的碳匯之所，為什么不把二氧化碳注入深海呢？在海底的高壓下，二氧化碳將變成液體，與水形成固態(tài)籠形水合物。問(wèn)題是，這種做法有潛在的風(fēng)險(xiǎn)，如果發(fā)生泄漏會(huì)導(dǎo)致海水酸化，進(jìn)而引起不可預(yù)測(cè)的生態(tài)災(zāi)難，所以有一些國(guó)家已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，不允許二氧化碳深海存儲(chǔ)。另外，還有研究人員指出，在海底深埋二氧化碳，可能會(huì)將海底可燃冰里的甲烷“擠”出來(lái)。興一利必生一弊，要知道，甲烷的溫室效應(yīng)可比二氧化碳厲害多了。

將二氧化碳直接注入油田，將原油“擠出”。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有40多年歷史，最早是為了提高石油的采集效率。但二氧化碳會(huì)溶解于原油，在燃燒后還是會(huì)釋放出來(lái)，無(wú)法達(dá)到碳中和的目的。

往采空后的油田里注入二氧化碳給了科學(xué)家一些啟發(fā)，我們可以將二氧化碳注入一些密封的地質(zhì)結(jié)構(gòu)里，將它們封存起來(lái)。

將二氧化碳用微生物降解。這項(xiàng)工作可以和上一種方法配套進(jìn)行，即先將二氧化碳封存于地下，同時(shí)注入可降解二氧化碳的微生物。

碳酸鹽的能態(tài)低于二氧化碳，也就是說(shuō)，在地質(zhì)圈里，二氧化碳最終會(huì)轉(zhuǎn)化成碳酸鹽，人類(lèi)只要加速這個(gè)進(jìn)程，就可大大降低空氣中的二氧化碳。在熱力學(xué)上，橄欖石（硅酸鎂、硅酸亞鐵）、蛇紋石（水合硅酸鎂）等礦物都可以和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鎂。

人工碳匯有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于一些技術(shù)成熟的人工碳匯我們應(yīng)該要大膽應(yīng)用，而對(duì)于一些不成熟的技術(shù)，我們則要持觀望的態(tài)度，通過(guò)足夠多的實(shí)驗(yàn)，觀察后續(xù)效果。尤其應(yīng)該注意，不能把眼光局限于一個(gè)點(diǎn)，而是要從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看問(wèn)題。比如用乙醇胺吸收二氧化碳，火電廠的二氧化碳的確被吸收了，但生產(chǎn)乙醇胺的碳排放有多少，開(kāi)展這些技術(shù)的配套設(shè)施如何，儲(chǔ)存吸收物的方法如何等等，都必須被考慮進(jìn)去。

從目前的運(yùn)營(yíng)成本和可操作性來(lái)看，人工碳匯遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與自然碳匯相比，老老實(shí)實(shí)地種樹(shù)，在當(dāng)下仍然是主流。

地下碳封存方案

說(shuō)完碳匯，再來(lái)看看碳排放。過(guò)去，對(duì)能源的利用，基本上等價(jià)于碳排放。也就是說(shuō)，在化石燃料占據(jù)一次能源的主體時(shí)，我們要享受更好的生活，就要用更多的化石燃料，也就要相應(yīng)地排放更多的二氧化碳。丁仲禮院士說(shuō)的把碳排放視為“發(fā)展權(quán)”，就是這個(gè)意思。

中國(guó)走的是一條負(fù)責(zé)任的碳中和路線(xiàn)

其實(shí)，在減排方面，發(fā)達(dá)國(guó)家也有所動(dòng)作，比如2019年，英國(guó)就提出了“在2030年前實(shí)現(xiàn)零碳排放”的計(jì)劃。但其中的具體做法我們卻不得不質(zhì)疑，比如“將天然氣轉(zhuǎn)化成清潔的氫能”就很令人疑惑：天然氣就是甲烷，是一種碳?xì)浠衔铮玫綒湟院?，碳去哪兒了呢？這不外乎建立在一種碳轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上。天然氣制氫，美英的技術(shù)都已經(jīng)很成熟，但他們國(guó)家為了要達(dá)到零碳排放，卻將轉(zhuǎn)化天然氣的加工過(guò)程讓發(fā)展中國(guó)家去做。這樣一來(lái)，他們只管享受“清潔的氫能”，而讓發(fā)展中國(guó)家大量排放二氧化碳，造成這些國(guó)家的環(huán)境污染，這顯然是不負(fù)責(zé)的做法。

中國(guó)是負(fù)責(zé)任的大國(guó)，我們講究人類(lèi)命運(yùn)共同體，要為國(guó)家、為人民、為后代甚至為全人類(lèi)負(fù)責(zé)，從而在節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境上采取了具體的、切實(shí)可行的做法。2016年，我國(guó)的承諾中包括一條：“到2030年，將非化石能源在一次能源總供應(yīng)中所占的比例提高到20%左右。”

2019年，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)：煤（58%）、石油（20%）、天然氣（8%）、水力（8%）、核能（2%）、其他可再生資源（4%）。首先是水力，中國(guó)水電資源儲(chǔ)量全球第一，不利用的話(huà)實(shí)在太可惜了。除了三峽以外，我們已經(jīng)在西南地區(qū)布局很多。需要指出的是，烏東德水電站已經(jīng)于2020年6月份正式投產(chǎn)發(fā)電。近年來(lái)我國(guó)水電事業(yè)大踏步發(fā)展。

然后是核電。盡管核電的爭(zhēng)議很大，擁護(hù)者認(rèn)為核電是一種清潔的能源，反對(duì)者的理由則更加實(shí)際：歷史上有美國(guó)三里島、蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故，近年來(lái)有日本的福島核泄漏。然而，我國(guó)對(duì)核電的安全十分重視，采取了行之有效的保護(hù)措施，核電事業(yè)一直穩(wěn)步發(fā)展，沒(méi)有出過(guò)事故，這讓我們更有底氣去發(fā)展中國(guó)核電事業(yè)。國(guó)外也有很成功的經(jīng)驗(yàn)，比如法國(guó)的核電比重已經(jīng)高達(dá)80%。美、俄、英等大國(guó)也相繼表示，不會(huì)因?yàn)楦u事故而停下發(fā)展核電的步伐。因此，我國(guó)的核電事業(yè)可能仍然會(huì)繼續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)，但核能短期內(nèi)是無(wú)法取代化石能源的。

最后是光伏。自從2015年超越德國(guó)之后，中國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)一直遙遙領(lǐng)先。2019年底，中國(guó)光伏面板的總裝機(jī)容量超過(guò)200吉瓦，現(xiàn)在全球最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠是位于我國(guó)的850兆瓦的龍羊峽大壩太陽(yáng)能公園。我國(guó)的目標(biāo)是到2050年達(dá)到1300吉瓦的太陽(yáng)能裝機(jī)容量。當(dāng)然，和德國(guó)、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)太陽(yáng)能的人均潛力還很高。目前光伏電站的設(shè)計(jì)還有很大優(yōu)化空間。相信在一些關(guān)鍵技術(shù)突破之后，中國(guó)光伏還能進(jìn)一步快速擴(kuò)張。

我國(guó)在水力、核電和光伏上都已經(jīng)做好了相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備。因此，如果我們能做到能源結(jié)構(gòu)的大幅調(diào)整，用水力、核電和光伏這“三駕馬車(chē)”將非化石能源從現(xiàn)在的15%提升到30%以上，那么“能源利用及成本上等價(jià)于碳排放”的那句基于化石燃料作能源的話(huà)就不一定100%成立了。

此外，中國(guó)也在核聚變領(lǐng)域積極探索。2018年，中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（簡(jiǎn)稱(chēng)CFETR）在合肥開(kāi)建。根據(jù)公開(kāi)的消息：CFETR計(jì)劃分三階段走，完成“中國(guó)聚變夢(mèng)”。第一階段截至2021年底，CFETR開(kāi)始立項(xiàng)建設(shè);第二階段截至2035年，計(jì)劃建成聚變工程實(shí)驗(yàn)堆，開(kāi)始大規(guī)模科學(xué)實(shí)驗(yàn);第三階段截至2050年，聚變工程實(shí)驗(yàn)堆實(shí)驗(yàn)成功，建設(shè)聚變商業(yè)示范堆，完成人類(lèi)終極能源。如果我國(guó)能在2050年成功實(shí)現(xiàn)核聚變，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的壓力會(huì)大大減輕。

屆時(shí)，人類(lèi)將獲得在某種程度上有取之不盡、用之不竭的能量。為了發(fā)展下一代更加清潔的核聚變技術(shù)，地月經(jīng)濟(jì)區(qū)也將正式擺上日程，月球上的氦-3將成為人類(lèi)的寶貴資源。

曾經(jīng)，全球變暖被相當(dāng)多的人認(rèn)為是“陰謀論”，更有人認(rèn)為這是發(fā)達(dá)國(guó)家剝奪我們“發(fā)展權(quán)”的陽(yáng)謀。丁仲禮的“中國(guó)人是不是人”成為“靈魂之問(wèn)”！為了人類(lèi)的生存和發(fā)展，為了全世界的人們過(guò)上美好的幸福生活，我們應(yīng)該尊重科學(xué)事實(shí)，用自己的智慧和汗水去創(chuàng)造一個(gè)更加美好的明天。慶幸的是，我們中有相當(dāng)多的智者和勇者做出了明智的選擇。

今天，在新能源和碳中和領(lǐng)域，無(wú)數(shù)工作者默默耕耘，穩(wěn)步攻堅(jiān)。40年后，等待我們的是一個(gè)全新的“綠色經(jīng)濟(jì)”時(shí)代。上下五千年，一代代中國(guó)人不就是這樣一步步走過(guò)來(lái)的嗎？

ec28d4f7227fead54b605cc35831d3755870efece62dc9f0d50bbd2e616202f5實(shí)現(xiàn)碳中和需要多種手段

雖然碳中和之路還很長(zhǎng)，但中國(guó)終將迎來(lái)一個(gè)更綠色的未來(lái)

（本文原載于知乎）

種樹(shù)= 增匯

根據(jù)美國(guó)宇航局于2019年公開(kāi)的一份報(bào)告中的衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)和印度正在引領(lǐng)陸地綠化增長(zhǎng)，其影響主要來(lái)自中國(guó)雄心勃勃的植樹(shù)計(jì)劃和兩國(guó)的集約化農(nóng)業(yè)。

既然都被衛(wèi)星看到了，說(shuō)明我國(guó)的綠化取得了不錯(cuò)的成效。2020年10月，世界權(quán)威的自然科學(xué)期刊《自然》上發(fā)表了劉毅團(tuán)隊(duì)的文章。在文章中，他們統(tǒng)計(jì)了2009—2016年之間在6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并有如下發(fā)現(xiàn)：

1. 2010—2016年，我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)年均吸收約11.1億噸碳，吸收了同期全國(guó)人為碳排放的45%。

2. 中國(guó)西南地區(qū)（云南、貴州和廣西等地區(qū)）以及東北地區(qū)（尤其是黑龍江和吉林?。┑奶紖R此前被嚴(yán)重低估。

3. 我國(guó)的人工造林取得了顯著成果，在過(guò)去的10～15年里，每個(gè)省份（自治區(qū)）每年增加400～4400平方千米的森林面積，同時(shí)促進(jìn)了木材出口，國(guó)內(nèi)紙張產(chǎn)量也有所提高。

我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，森林是實(shí)現(xiàn)碳中和道路上最重要的碳匯之地，其單位面積儲(chǔ)碳能力是農(nóng)田的2.5倍。據(jù)研究表明，林木每生長(zhǎng)1立方米，平均可吸收1.83噸二氧化碳。我國(guó)于1978年啟動(dòng)的三北防護(hù)林計(jì)劃，不但阻擋了風(fēng)沙，讓當(dāng)?shù)赝寥滥芎B(yǎng)更多水分，而且每年還從大氣中儲(chǔ)存在大量的二氧化碳。

木質(zhì)纖維被加工成顆粒狀的固體燃料后，可以直接用于發(fā)電，每年可節(jié)約相當(dāng)可觀的電煤量。除了直接燃燒，人們還能利用木材豐富的油脂和淀粉等生物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為生物柴油或乙醇。