負(fù)碳技術(shù)給大氣治理帶來(lái)“正能量” 為將來(lái)的較大規(guī)模實(shí)施做好技術(shù)儲(chǔ)備

2015年巴黎氣候變化大會(huì)進(jìn)一步明確了本世紀(jì)全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內(nèi)的目標(biāo)。大量研究表明，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)離不開(kāi)負(fù)碳能源技術(shù)的發(fā)展與利用。近日，中外科學(xué)家組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在負(fù)碳技術(shù)與大氣污染協(xié)同治理方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果的長(zhǎng)文發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。

所謂“負(fù)碳能源技術(shù)”，就是在滿足生產(chǎn)、生活能源需要的同時(shí)，不僅不會(huì)增加二氧化碳排放，還能額外消耗一定的二氧化碳。傳統(tǒng)化石能源與碳捕捉和儲(chǔ)存技術(shù)(CCS)結(jié)合可以大大降低二氧化碳排放，由于生物質(zhì)中的碳來(lái)自光合作用，如果生物質(zhì)能結(jié)合CCS技術(shù)，不僅可以降低能源使用過(guò)程中的碳排放，全過(guò)程還會(huì)帶來(lái)空氣中二氧化碳濃度的下降。

這項(xiàng)研究首次評(píng)估了生物質(zhì)與煤共氣化及碳捕集技術(shù)(CBECCS)對(duì)中國(guó)碳排放和大氣污染的影響及其經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果顯示，當(dāng)采用35%生物質(zhì)添加量時(shí)，CBECCS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)全生命周期的零碳排放，并將成本控制在0.62元/千瓦時(shí)以下。在CBECCS零碳排放系統(tǒng)情景下，利用全國(guó)25%的農(nóng)作物秸稈可實(shí)現(xiàn)代替18.1%的總發(fā)電量, 并減少8.8億噸二氧化碳排放。在空氣污染較為嚴(yán)重的華北地區(qū), 該系統(tǒng)可分別實(shí)現(xiàn)二氧化硫、氮氧化物、PM2.5和黑炭減排5.2%、3.6%、12.2%和3.8%。

論文第一及通訊作者，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副教授魯璽表示，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，中國(guó)應(yīng)避免陷入碳密集型燃煤發(fā)電路徑，并逐步從高碳排放的電力系統(tǒng)平穩(wěn)過(guò)渡至低碳乃至負(fù)碳排放;就近期而言，中國(guó)亟須解決由于化石燃料燃燒導(dǎo)致的空氣污染問(wèn)題。CBECCS技術(shù)路徑一方面可以適應(yīng)短期與長(zhǎng)期的碳價(jià)政策，通過(guò)調(diào)節(jié)生物質(zhì)的添加比例，逐漸由低碳技術(shù)過(guò)渡到負(fù)碳技術(shù)，從而平穩(wěn)降低煤炭使用量;另一方面也會(huì)帶來(lái)顯著的大氣污染物減排。

“目前，CBECCS系統(tǒng)發(fā)電仍需要克服相關(guān)的技術(shù)與管理等一系列問(wèn)題，例如生物質(zhì)與煤共氣化關(guān)鍵技術(shù)、高效的生物質(zhì)收集系統(tǒng)、有效的碳價(jià)機(jī)制等。但在一些碳儲(chǔ)藏能力較好、生物質(zhì)產(chǎn)量較高的地區(qū)，近期可以進(jìn)行CBECCS系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)，為將來(lái)的較大規(guī)模實(shí)施做好技術(shù)儲(chǔ)備。”魯璽說(shuō)。

除清華大學(xué)外，澳大利亞昆士蘭大學(xué)、美國(guó)哈佛大學(xué)、美國(guó)賓州州立大學(xué)、美國(guó)伯克利能源實(shí)驗(yàn)室與我國(guó)的南京大學(xué)、華中科技大學(xué)也參與了這項(xiàng)研究。