研究探索：生物質(zhì)與煤炭的組合如何在中國實(shí)現(xiàn)負(fù)碳發(fā)電

2019-05-05

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如果我們要像《巴黎氣候協(xié)定》(Paris Cl-imate Agreement)所規(guī)定的那樣，將全球氣溫升幅限制在比工業(yè)化前水平高出2攝氏度之內(nèi)，那就不僅僅是轉(zhuǎn)向風(fēng)能和太陽能等碳中性能源那么簡單。這將需要負(fù)碳技術(shù)，包括能實(shí)際降低大氣中二氧化碳水平的能源。

盡管大多數(shù)氣候研究人員和活動(dòng)人士都認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，就需要采取碳減排的解決方案，但迄今為止，大多數(shù)這些解決方案在短期內(nèi)都被認(rèn)為是不切實(shí)際的，尤其是對(duì)中國這樣的煤炭大國而言。

現(xiàn)在，來自哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)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(jì)和環(huán)境項(xiàng)目(Harvard-China Project on Energy，Economy and Environm-ent)的研究人員與清華大學(xué)(Tsinghua Unive-rsity)以及中國、澳大利亞和美國其他機(jī)構(gòu)的同事合作，分析了中國轉(zhuǎn)向負(fù)碳發(fā)電的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。

這項(xiàng)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(fù)碳能源邁進(jìn)，而且可以以一種具有經(jīng)濟(jì)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(tǒng)不僅為長期發(fā)電提供了一種負(fù)碳的替代方案，而且為減少中國的空氣污染帶來了顯著的短期共同利益。”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(zhàn)略包括兩種形式的綠色能源的結(jié)合：煤-生物能源的氣化以及碳捕獲和儲(chǔ)存。

生物能源是負(fù)碳工具箱中最重要的工具之一。

生物能源來自地球上最好的二氧化碳洗滌器——植物。正如我們大多數(shù)人在小學(xué)學(xué)到的，植物利用光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳和氧氣。儲(chǔ)存在植物中的碳可以通過燃燒重新轉(zhuǎn)化為能量。發(fā)酵，如在生產(chǎn)乙醇時(shí)，或者通過一種稱為氣化的過程，將富含碳的原材料轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為能源，然后捕獲和儲(chǔ)存廢棄二氧化碳的過程是負(fù)碳發(fā)電最常被談?wù)摰牟呗灾弧Ｋ环Q為BECCS——具有碳捕獲和存儲(chǔ)功能的生物能源利用。問題是，在大多數(shù)應(yīng)用中，BECCS的效率不是很高，需要大量的土地來種植為地球提供能源所需的植物，這可能會(huì)導(dǎo)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)過程更加實(shí)用和有效呢？

Lu、McElroy和他們的國際團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了一個(gè)不太可能的綠色能源解決方案：煤炭。