“負碳時代”能否提前到來

　　2012年12月，我國第一台近零排放的265兆瓦IGCC(整體煤氣化聯合迴圈)示範電廠在天津正式發電，標誌著我國規模化減排二氧化碳技術與行動取得重要突破。在當前氣候變化問題日益嚴峻的國際背景下，此舉對於我國積極應對氣候變化、實施節能減排具有里程碑式的意義。

　　全球性減排行動迫在眉睫

　　國際社會普遍認為，攝氏2度溫升是氣候變化危險能夠控制在一定範圍內的極限門檻。據《自然》雜誌近期發表的一篇題為“全球控制攝氏2度溫升所面臨的挑戰”的文章指出，到2050年，若想維持全球2度溫升，必須要有一場全球範圍的重大技術、社會、政治變革與創新，未來世界對負碳技術的渴求會變得越來越強烈，且必須充分考慮各種低碳及負碳技術從開發到應用的時間延遲。啟動全球性的大規模協調一致的減排行動迫在眉睫，否則控制攝氏2度溫升目標根本無法實現。

　　從國內外各研究機構對我國中長期能源發展預測的結果來看，2050年化石能源需求預測將近35億噸標煤，若要實現與全球同步的2度溫升控制排放，屆時二氧化碳總排放量應控制在40億噸左右。顯然預測的能耗與排放數據極不匹配，未來我國將不得不面臨巨大的負排放壓力。當然，世界其他國家也會面臨這種類似情形。如果世界各國目前還不能採取積極的大規模減排行動的話，恐怕低碳以及零碳技術都將無法解決全球期待的攝氏2度溫升控制問題，唯有負碳技術，負碳産業、負碳經濟的出現方可為挽救全球氣候帶來一線希望。

　　採用BECCS路線實現負碳效應有阻力

　　實現“負碳”過程，除了要求“吸納”並消除本身過程中産生的全部二氧化碳外，還需額外消耗一定的二氧化碳。以負碳技術、負碳經濟為特徵的“負碳時代”是否可能在未來近30年內到來呢？隨著今後科學發展與技術進步的加快，我們認為負碳産業經濟的産生一定不會是遙遠的夢想。

　　事實上，儘早實現負碳産業和負碳經濟的關鍵點在於通過系統技術創新，使整個循環系統既能實現“正能量輸出”、“正效益獲得”、還能實現“負碳排放”。實現負碳産業和負碳經濟的方式多種多樣，它給農業能源、綠化沙漠治理、旅遊産業、可再生能源技術等領域會帶來許多新的發展機遇。目前國際上已有採用BECCS(生物質發電聯合碳捕集封存)技術路線的方法以實現負碳排放的設想。實際上，BECCS路線中的BE(生物質發電)過程雖然具有良好的碳吸收效應，但這一過程從全壽命週期來講仍然還是個正的凈耗能過程。已有研究對25兆瓦規模的生物質發電廠的全壽命週期的能耗與排放進行過計算，結果顯示每發1千度電，對應的二氧化碳凈排放量是166.8公斤，碳迴圈為1506.9公斤，碳回收率為90%。雖然CCS(碳捕集封存)被認為是未來減少二氧化碳排放、緩解溫室效應重要方法。

　　然而，受能耗、安全以及經濟成本等因素影響，目前CCS技術推廣受到各種限制。由此，目前採用BECCS(生物質發電聯合碳捕集封存)路線來實現負碳效應也會遇到一定的阻力。

　　全新負減排BECU技術路線

　　在此，我們提出一條全新的具有全過程成本效益的負減排BECU(生物質發電聯合非捕集直接礦化利用)技術路線。這條路線是由“碳 吸收”、“碳減排”、“碳利用”三部分構成的一個負碳産業經濟體，植樹造林實現“碳吸收”、現代生物質發電實現“碳減排”，吸收煙氣中的二氧化碳並直接礦化利用。實現“碳利用”。這個産業鏈是把二氧化碳作為原料，産出植物、能源、高附加值的化工産品，最終實現能源輸出、經濟效益、負碳效應的三贏。

　　這條技術路線的獨特之處在於CU(非捕集直接礦化利用)部分採用了特殊的二氧化碳礦化工藝辦法，即利用生物質發電廠排放的低濃度煙氣直接進行二氧化碳吸收礦化利用。

　　BECU技術路線的核心是把低濃度二氧化碳直接吸收礦化利用，同時聯産高附加值的化工産品，可省去二氧化碳的捕集過程，突破了以往碳捕集過程的成本制約和能耗制約。例如利用氯化鎂礦化二氧化碳聯産鹽酸和碳酸鎂技術路線、固廢磷石膏礦化二氧化碳聯産硫基複合肥技術路線、利用鉀長石或鈣鈦礦礦化二氧化碳的三條技術均是我們通過實驗研究後發現具有工業化和商業化前景的二氧化碳礦化發展路線。因此，以BECU為主攻方向不斷探索和開發利用天然礦石礦化二氧化碳，同時聯産高附加值的化工産品是切實可行的未來實現規模化、商業化利用二氧化碳的新辦法。

　　仍然以25兆瓦規模的生物質發電廠的全壽命週期的能耗與排放數據為例，我們通過計算發現，如果聯合非捕集直接礦化利用技術，做到消化每噸二氧化碳耗電低於800度的話，基本可以實現整個系統的負碳迴圈。目前，我們實驗室得出的耗電指標值已達到了消化每噸二氧化碳耗電333度至788度的水準。

　　“負碳”理念在中國已悄然變為行動

　　如果説，低碳經濟、零碳經濟是一個量變的過程，那麼，負碳經濟就是一種質變的飛躍，或將引發一場全球性的應對氣候變化行動的新革命。目前“負碳”理念在中國已悄然變為行動。中國農業科學院油料所經過科技攻關，已經掌握了將菜油加工轉化為生物柴油的技術，據估算，如果將我國南方的4億畝冬閒田種上油菜，然後轉化為生物柴油，即可相當於再造一個永不枯竭的“綠色大慶”。在西部沙漠，一個以植樹造林治理沙漠實現“碳吸收”，生物質發電實現“碳減排”，利用煙氣生産螺旋藻實現“碳捕集”負碳項目正在進行之中。目前在我國廣東省潮州市正在建設中國首座“負碳實驗城”-普天(潮州)生物環保城，它已成為中國首個負碳經濟示範區。我國最大的煤炭生産商神華集團提出的煤基近零排放技術路線已對外發佈。所有這些行動對以用煤為主的中國今後實現大規模二氧化碳減排、邁向“負碳”時代有著十分重要的建設意義。

　　“負碳”正在向我們走來。伴隨著科學技術的發展，實現“負碳中國”、“負碳地球”不是不可能的。

　　（作者簡介：謝和平，中國工程院院士、四川大學校長；劉虹，國家發改委能源研究所副研究員。）

[責任編輯： 王君飛]