盡管大多數氣候研究人員和活動(dòng)人士都認為，要實(shí)現《巴黎協(xié)定》的目標，就需要采取碳減排的解決方案，但迄今為止，大多數這些解決方案在短期內都被認為是不切實(shí)際的，尤其是對中國這樣的煤炭大國而言。
現在，來(lái)自哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應用科學(xué)學(xué)院(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)和哈佛-中國能源、經(jīng)濟和環(huán)境項目(Harvard-China Project on Energy，Economy and Environment)的研究人員與清華大學(xué)(Tsinghua University)以及中國、澳大利亞和美國其他機構的同事合作，分析了中國轉向負碳發(fā)電的技術(shù)和經(jīng)濟可行性。
這項研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。
哈佛大學(xué)吉爾伯特·巴特勒(Gilbert Butler)環(huán)境研究教授、該論文的資深合著(zhù)者邁克爾·麥克爾羅伊(Michael McElroy)表示，這篇論文提出了一個(gè)大膽的建議，即中國不僅可以向負碳能源邁進(jìn)，而且可以以一種具有經(jīng)濟競爭力的方式做到這一點(diǎn)。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副教授、該論文第一作者陸西(音譯，Xi Lu)表示：“我們所描述的這套系統不僅為長(cháng)期發(fā)電提供了一種負碳的替代方案，而且為減少中國的空氣污染帶來(lái)了顯著(zhù)的短期共同利益。”陸還曾是海洋研究所的研究生和博士后。
McElroy，Lu和他們的同事提出的戰略包括兩種形式的綠色能源的結合：煤-生物能源的氣化以及碳捕獲和儲存。
生物能源是負碳工具箱中最重要的工具之一。
生物能源來(lái)自地球上最好的二氧化碳洗滌器——植物。正如我們大多數人在小學(xué)學(xué)到的，植物利用光合作用將二氧化碳轉化為有機碳和氧氣。儲存在植物中的碳可以通過(guò)燃燒重新轉化為能量。發(fā)酵，如在生產(chǎn)乙醇時(shí)，或者通過(guò)一種稱(chēng)為氣化的過(guò)程，將富含碳的原材料轉化為一氧化碳、氫和二氧化碳，用于燃料和工業(yè)化學(xué)品制造。
將生物質(zhì)轉化為能源，然后捕獲和儲存廢棄二氧化碳的過(guò)程是負碳發(fā)電最常被談?wù)摰牟呗灾?。它被稱(chēng)為BECCS——具有碳捕獲和存儲功能的生物能源利用。問(wèn)題是，在大多數應用中，BECCS的效率不是很高，需要大量的土地來(lái)種植為地球提供能源所需的植物，這可能會(huì )導致全球糧食和水資源的短缺。
但是，如果有一種方法可以使這個(gè)過(guò)程更加實(shí)用和有效呢?
Lu、McElroy和他們的國際團隊轉向了一個(gè)不太可能的綠色能源解決方案：煤炭。
McElroy說(shuō)：“如果你試圖僅靠生物燃料來(lái)實(shí)現這一目標，那么效果并不十分明顯。煤的添加提供了一種非常重要的能源。如果你將生物燃料與煤混合并使其氣化，你就可以在這個(gè)過(guò)程中開(kāi)發(fā)出一種純氫源。”
通過(guò)模擬生物燃料與煤炭的不同比例，研究人員發(fā)現，只要混合燃料中至少有35%是生物質(zhì)，而且廢棄二氧化碳被捕獲，那么所產(chǎn)生的電力實(shí)際上會(huì )減少大氣中的二氧化碳。按照這個(gè)比例，研究人員發(fā)現，電力的平均成本將不超過(guò)9.2美分每千瓦時(shí)。每噸約52美元的碳價(jià)，將使該系統在成本上可以與中國目前的燃煤電廠(chǎng)展開(kāi)競爭。
這一戰略的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是利用作物殘茬(農田收獲后的植物殘茬)作為生物燃料。
在中國，季節性農業(yè)秸稈焚燒是空氣污染的主要來(lái)源之一。收集這些殘茬并將其用作生物燃料，不僅能減少二氧化碳，還能顯著(zhù)改善空氣質(zhì)量。氣化還可以更容易地從中去除空氣污染物。
研究人員承認，開(kāi)發(fā)一個(gè)收集生物質(zhì)并將其輸送到發(fā)電廠(chǎng)的系統需要時(shí)間，但他們辯稱(chēng)，該系統不需要一次全部實(shí)施。
哈佛-中國項目的執行董事、該研究報告的合著(zhù)者克里斯·P.尼爾森(Chris P. Nielsen)表示：“由于我們調查了煤炭與生物質(zhì)的整體比例，我們已經(jīng)展示了中國如何能夠逐步轉向一種越來(lái)越負碳的能源。首先，少量的生物燃料可以用來(lái)減少凈正碳排放。然后，這個(gè)體系可能會(huì )向碳中和過(guò)渡，并最終形成一個(gè)負碳體系。你不必從一開(kāi)始就完成所有的事情。”
Lu說(shuō)，這項研究為在中國尋求實(shí)現負碳能源機會(huì )的決策者提供了重要信息。
