2012年12月，我國第一臺近零排放的265兆瓦IGCC(整體煤氣化聯(lián)合迴圈)示範(fàn)電廠在天津正式發(fā)電，標(biāo)誌著我國規(guī)模化減排二氧化碳技術(shù)與行動取得重要突破。在當(dāng)前氣候變化問題日益嚴(yán)峻的國際背景下，此舉對於我國積極應(yīng)對氣候變化、實(shí)施節(jié)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(rèn)為，攝氏2度溫升是氣候變化危險(xiǎn)能夠控制在一定範(fàn)圍內(nèi)的極限門檻。據(jù)《自然》雜誌近期發(fā)表的一篇題為“全球控制攝氏2度溫升所面臨的挑戰(zhàn)”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(fàn)圍的重大技術(shù)、社會、政治變革與創(chuàng)新，未來世界對負(fù)碳技術(shù)的渴求會變得越來越強(qiáng)烈，且必須充分考慮各種低碳及負(fù)碳技術(shù)從開發(fā)到應(yīng)用的時(shí)間延遲。啟動全球性的大規(guī)模協(xié)調(diào)一致的減排行動迫在眉睫，否則控制攝氏2度溫升目標(biāo)根本無法實(shí)現(xiàn)。

　　從國內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)對我國中長期能源發(fā)展預(yù)測的結(jié)果來看，2050年化石能源需求預(yù)測將近35億噸標(biāo)煤，若要實(shí)現(xiàn)與全球同步的2度溫升控制排放，屆時(shí)二氧化碳總排放量應(yīng)控制在40億噸左右。顯然預(yù)測的能耗與排放數(shù)據(jù)極不匹配，未來我國將不得不面臨巨大的負(fù)排放壓力。當(dāng)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(guī)模減排行動的話，恐怕低碳以及零碳技術(shù)都將無法解決全球期待的攝氏2度溫升控制問題，唯有負(fù)碳技術(shù)，負(fù)碳産業(yè)、負(fù)碳經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn)方可為挽救全球氣候帶來一線希望。

　　採用BECCS路線實(shí)現(xiàn)負(fù)碳效應(yīng)有阻力

　　實(shí)現(xiàn)“負(fù)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(fù)碳技術(shù)、負(fù)碳經(jīng)濟(jì)為特徵的“負(fù)碳時(shí)代”是否可能在未來近30年內(nèi)到來呢？隨著今後科學(xué)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的加快，我們認(rèn)為負(fù)碳産業(yè)經(jīng)濟(jì)的産生一定不會是遙遠(yuǎn)的夢想。

　　事實(shí)上，儘早實(shí)現(xiàn)負(fù)碳産業(yè)和負(fù)碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在於通過系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新，使整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)“正能量輸出”、“正效益獲得”、還能實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳排放”。實(shí)現(xiàn)負(fù)碳産業(yè)和負(fù)碳經(jīng)濟(jì)的方式多種多樣，它給農(nóng)業(yè)能源、綠化沙漠治理、旅遊産業(yè)、可再生能源技術(shù)等領(lǐng)域會帶來許多新的發(fā)展機(jī)遇。目前國際上已有採用BECCS(生物質(zhì)發(fā)電聯(lián)合碳捕集封存)技術(shù)路線的方法以實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放的設(shè)想。實(shí)際上，BECCS路線中的BE(生物質(zhì)發(fā)電)過程雖然具有良好的碳吸收效應(yīng)，但這一過程從全壽命週期來講仍然還是個(gè)正的凈耗能過程。已有研究對25兆瓦規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電廠的全壽命週期的能耗與排放進(jìn)行過計(jì)算，結(jié)果顯示每發(fā)1千度電，對應(yīng)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(rèn)為是未來減少二氧化碳排放、緩解溫室效應(yīng)重要方法。

　　然而，受能耗、安全以及經(jīng)濟(jì)成本等因素影響，目前CCS技術(shù)推廣受到各種限制。由此，目前採用BECCS(生物質(zhì)發(fā)電聯(lián)合碳捕集封存)路線來實(shí)現(xiàn)負(fù)碳效應(yīng)也會遇到一定的阻力。

　　全新負(fù)減排BECU技術(shù)路線

　　在此，我們提出一條全新的具有全過程成本效益的負(fù)減排BECU(生物質(zhì)發(fā)電聯(lián)合非捕集直接礦化利用)技術(shù)路線。這條路線是由“碳 吸收”、“碳減排”、“碳利用”三部分構(gòu)成的一個(gè)負(fù)碳産業(yè)經(jīng)濟(jì)體，植樹造林實(shí)現(xiàn)“碳吸收”、現(xiàn)代生物質(zhì)發(fā)電實(shí)現(xiàn)“碳減排”，吸收煙氣中的二氧化碳並直接礦化利用。實(shí)現(xiàn)“碳利用”。這個(gè)産業(yè)鏈?zhǔn)前讯趸甲鳛樵希b出植物、能源、高附加值的化工産品，最終實(shí)現(xiàn)能源輸出、經(jīng)濟(jì)效益、負(fù)碳效應(yīng)的三贏。

　　這條技術(shù)路線的獨(dú)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(zhì)發(fā)電廠排放的低濃度煙氣直接進(jìn)行二氧化碳吸收礦化利用。

　　BECU技術(shù)路線的核心是把低濃度二氧化碳直接吸收礦化利用，同時(shí)聯(lián)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(lián)産鹽酸和碳酸鎂技術(shù)路線、固廢磷石膏礦化二氧化碳聯(lián)産硫基複合肥技術(shù)路線、利用鉀長石或鈣鈦礦礦化二氧化碳的三條技術(shù)均是我們通過實(shí)驗(yàn)研究後發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)化和商業(yè)化前景的二氧化碳礦化發(fā)展路線。因此，以BECU為主攻方向不斷探索和開發(fā)利用天然礦石礦化二氧化碳，同時(shí)聯(lián)産高附加值的化工産品是切實(shí)可行的未來實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)化利用二氧化碳的新辦法。

　　仍然以25兆瓦規(guī)模的生物質(zhì)發(fā)電廠的全壽命週期的能耗與排放數(shù)據(jù)為例，我們通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，如果聯(lián)合非捕集直接礦化利用技術(shù)，做到消化每噸二氧化碳耗電低於800度的話，基本可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)碳迴圈。目前，我們實(shí)驗(yàn)室得出的耗電指標(biāo)值已達(dá)到了消化每噸二氧化碳耗電333度至788度的水準(zhǔn)。

　　“負(fù)碳”理念在中國已悄然變?yōu)樾袆?/p>

　　如果説，低碳經(jīng)濟(jì)、零碳經(jīng)濟(jì)是一個(gè)量變的過程，那麼，負(fù)碳經(jīng)濟(jì)就是一種質(zhì)變的飛躍，或?qū)⒁l(fā)一場全球性的應(yīng)對氣候變化行動的新革命。目前“負(fù)碳”理念在中國已悄然變?yōu)樾袆印Ｖ袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院油料所經(jīng)過科技攻關(guān)，已經(jīng)掌握了將菜油加工轉(zhuǎn)化為生物柴油的技術(shù)，據(jù)估算，如果將我國南方的4億畝冬閒田種上油菜，然後轉(zhuǎn)化為生物柴油，即可相當(dāng)於再造一個(gè)永不枯竭的“綠色大慶”。在西部沙漠，一個(gè)以植樹造林治理沙漠實(shí)現(xiàn)“碳吸收”，生物質(zhì)發(fā)電實(shí)現(xiàn)“碳減排”，利用煙氣生産螺旋藻實(shí)現(xiàn)“碳捕集”負(fù)碳項(xiàng)目正在進(jìn)行之中。目前在我國廣東省潮州市正在建設(shè)中國首座“負(fù)碳實(shí)驗(yàn)城”-普天(潮州)生物環(huán)保城，它已成為中國首個(gè)負(fù)碳經(jīng)濟(jì)示範(fàn)區(qū)。我國最大的煤炭生産商神華集團(tuán)提出的煤基近零排放技術(shù)路線已對外發(fā)佈。所有這些行動對以用煤為主的中國今後實(shí)現(xiàn)大規(guī)模二氧化碳減排、邁向“負(fù)碳”時(shí)代有著十分重要的建設(shè)意義。

　　“負(fù)碳”正在向我們走來。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳中國”、“負(fù)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(xué)校長；劉虹，國家發(fā)改委能源研究所副研究員。）

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