應對氣候變化實現碳中和的路徑分析

2020-12-03 中國日報網

1、地球生態植被的碳循環的路徑

地球生態植被在生長期,以太陽能光合作用吸收大氣中的溫室氣體;在枯死降解期,釋放溫室氣體到大氣中,形成了自然形態下地球碳循環的動態平衡。二氧化碳、甲烷等地球溫室氣體,就是通過生態植被的歲歲枯榮過程,完成了一個基本元素的有機到無機、無機到有機的循環轉換,勾勒出了地球生態植被的碳循環路徑。

碳元素從無機轉有機,是通過地球生態植被的光合作用實現的。而碳元素從有機轉為無機,有兩種路徑:通過微生物降解方式釋放甲烷,這是一個生物轉換路徑;通過氧化反應釋放二氧化碳。這是一個化學轉換路徑。燃燒作為一種強氧化反應,也是屬於化學轉換路徑。這兩種路徑相對於形成地球溫室效應的貢獻而言,效果是這樣的:

史丹福大學森林環境研究所、全球碳項目(GCP)組織、美國宇航局戈達德太空研究所等的組織機構的相關研究結果均表明,在用「全球變暖潛值(GWP)表示其溫室效應為二氧化碳的多少倍方式」比較,以20年比較時甲烷的全球變暖潛值(GWP-20)分別為84倍、90倍、100倍。1噸生物質燃燒過程二氧化碳排放約1.33噸。以全球碳項目(GCP)中甲烷的全球變暖潛值(GWP-20)約為84倍為基礎測算,1噸生物質自然降解產生的甲烷排放相當於22.344噸二氧化碳當量①。生物質自然降解方式溫室氣體排放值,是生物質直燃方式的16.8倍!

依據這個碳循環規律,相對於溫室氣體貢獻而言,地球生態植被的燃燒替代降解是負排放:生物質燃燒相對於自然降解的溫室氣體排放,每噸可以減少20.344噸的二氧化碳排放當量;再減去生物質燃燒過程本身的二氧化碳排放1.33噸,則每噸生物質燃燒可以實現溫室氣體負排放21.014噸的二氧化碳排放當量。

2、生物質的能源化利用是實現「碳中和」的更經濟有效的技術路徑。

通過人為幹預,將原本自然降解的生物質作為能源燃料使用,以燃燒替代自然降解,不但替代了化石能源使用,減少了其二氧化碳的排放,同時,減少了等量的生物質自然降解的甲烷排放。以現有碳循環的基本規律測算,每噸生物質燃燒替代自然降解,可以實現減少21.014噸二氧化碳排放當量的「碳中和」目標。因此,減少植物直接降解是事半功倍的應對氣候變暖技術路徑。

3、實現的產業技術路徑和模式

生物質是由70%的揮發份和30%的固定碳組成的。依據生物質組分特徵,通過新型燃燒技術,可以將揮發份充分燃燒作為能源輸出使用,將固定碳燃燒後作為生物質木炭和炭基肥產品。碳化後的生物質木炭,可以作為一種高效吸附劑,用於汙水及空氣淨化處理;炭基肥產品可以作為土壤改良劑,改善土壤品質。碳化後形成生物質木炭和炭基肥的回田過程,實際上也是一個二氧化碳捕捉、碳匯的過程。以新型燃燒技術為核心,就可以建立一個「能源生態環保一體化」的生態城市模式。

在應對氣候變化、實現「碳中和」的環保形勢下,生物質能源化大規模應用,能大規模消納生物質,高效、快速實現階段性「碳中和」目標。在七十五屆聯合國大會一般性辯論上,中國國家主席提出將爭取在2060年前實現「碳中和」。作為世界上碳排放最大的國家,目前中國的年碳排放量約為160億噸,簡言之,就是要在40年間使中國的淨排放從100億噸變為0億噸。若採取生物質能大規模能源化利用方式,每年2億噸生物質的能源化即可減少溫室氣體排放42.028億噸二氧化碳當量②,為中國的100億噸二氧化碳淨排放目標,做出42%的貢獻。這對於中國實現節能減排、對於全球完成《巴黎協定》規定的全球氣候協議的目標,都有著及其重要的意義!

①計算方法:

1噸生物質燃燒過程二氧化碳排放約1.33噸;一噸生物質自然降解的甲烷排放300---400立方;相當於0.17---0.23噸。取平均值0.2噸;以(GWP-20)為84倍為基礎測算,即:1.33*0.2*84=22.344噸。

②計算方法:

1噸生物質燃燒替代自然降解,可減少21.014噸二氧化碳排放當量。2億噸生物質能源化利用,可減少溫室氣體排放2億噸*21.014噸=42.028億噸。

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