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实现“碳中和”到底难在哪儿?

2022-02-22 16:473280
 什么是碳中和?

我们先从什么是碳中和谈起,以下的内容主要来自崔屹教授的介绍。

什么是碳中和?这里的“碳”指的是二氧化碳,碳中和简单地讲就是,人类活动产生的二氧化碳的数量,和因为人类活动而减少的二氧化碳数量达到平衡。

比如根据美国政府全球气候变化网站做的计算,一个中等体重的男子每天平均产生733克二氧化碳,这样一年会产生大约270公斤的二氧化碳。假如我们种树,让树来吸收二氧化碳,那么一年能吸收多少呢?

在我们想象中,一棵大树一年应该能吸收不少二氧化碳,但事实并非如此。即使是一棵树龄10年的大树,平均一年只能吸收22公斤二氧化碳。

这是因为树木也要呼吸,也会产生二氧化碳,如果有落叶,落叶腐烂之后还会再产生二氧化碳。

由此可见,如果仅仅只是通过种树来实现碳中和,效果远没有我们想象得明显。

对于个人而言,即使你在生活中不用煤炭,不用纸张,不用任何木质材料,更不能使用汽车或飞机这样的现代化交通工具,完全过原始人的生活,一年下来也要种12棵树才能做到碳中和。

谈到这里时,杨镭先生问了崔教授一个问题,说西方一些国家报道,牧场上养牛养羊排放的二氧化碳和甲烷等温室气体也很多,这是危言耸听,还是真有其事?

崔教授讲,这倒不是危言耸听。一头牛一年排放的二氧化碳要比人多得多,它们的粪便中含有大量的甲烷气体,而单位质量的甲烷气体对温室效应的作用要远远超过二氧化碳,大约是二氧化碳的28倍。

因此如果养牛还要达到碳中和,那每年不知道要种多少棵树才能达成。

了解了这些简单的事实,你就能体会到,实现碳中和的难度其实很大。根据推算,如果要想通过种树的方法实现碳中和,全世界每年大约需要种一万亿棵树。

且不说种树的时间和人力消耗,就算有,全世界也没有这么多的荒地给你种。因此解决碳中和问题主要得靠新技术,而不是种树或者让人回到过去的原始生活。


如何实现碳中和?

实际上,要实现碳中和,必须从减排和捕捉两方面同时入手。
首先是减少排放二氧化碳,特别是减少煤炭的使用,因为要产生同样的热量,烧煤比烧油或者烧天然气要分别多产生30%和68%的二氧化碳。
目前煤依然是全世界使用最多的化石燃料,全世界每年烧掉大约85亿吨的煤,其中中国、美国和印度一共占了全世界煤使用量的70%。而全世界每年石油的使用量只有19亿吨,相比煤是小头。
好消息是,目前全世界每年的煤炭使用量已经在减少,比2013年的峰值每年已经少了5亿吨。
但是85亿吨煤的消费依然会产出300多亿吨二氧化碳,人均产生4吨,相比之下,一个人一年呼吸所产生的270公斤二氧化碳连这个数字的10%都不到。但是,减少了煤炭使用,人类如何以同样价格低廉的方式获得同样多的能量,这是一个大问题。
再说说捕捉二氧化碳。种树是一种方法,但这种方式相当被动,效率不高。如果人类要采取技术干预,更有效率的方式是在二氧化碳被排放到大气中之前,就将它们捕捉住,再埋起来。
具体的做法大致是这样的:二氧化碳和玄武岩会发生化学反应,生产一种类似于碳粉末的矿物质,这样就可以把二氧化碳捕捉起来或者说消除掉。
这种化学反应自然界本身就在进行,以前大家认为这个过程需要上千年才能完成,十几年前科学家们发现,采用一些特殊的办法可以在8-12年内就完成这个过程。
在冰岛的一家发电厂(Hellisheidi),水文学家马丁·斯图特(Martin Stute)等人就在研究这种技术。
他们采取的一种做法是,把发电厂产生的二氧化碳收集起来,让它与水和硫化氢混合,形成类似苏打的碳酸化合物。
然后再将化合物注入地下400至800米深的多孔玄武岩岩石中,玄武岩会和二氧化碳发生化学反应,形成固态碳酸盐矿物。
这些科学家们发现,只经过了两年时间,注入的二氧化碳中有95%已经转化为了矿物质,比最初预期的8-12年还要快得多。

这类捕获和隔离二氧化碳的技术,统称为CCS,采用这一技术,发电厂可以减少85%~95%二氧化碳排放。而且地球上百分之七十的地壳都是由玄武岩构成的,我们不用担心没有地方可埋。


为什么碳中和难以实现?

但是使用CCS技术不是没有成本的,发同样多的电,CCS技术要多消耗10%-40%的燃料。

一个电厂要完成发电指标,如果原来要用1万吨煤,现在就要用到11000~14000吨。此外,设备的成本,以及在岩石里埋藏二氧化碳的成本,最终也会加到电价上去。

对于用电的消费者来讲,这可能意味着电价要翻一番;而对于那些用电量很大的企业,比如钢铁企业,它们生产的成本会剧增。

对此我们是否有所准备,甚至能源成本的上升是否又可能会彻底毁掉一些行业,这些都是需要慎重考虑的。

如果全世界所有国家都马上采用最严苛有效的环保政策和技术,那么经济肯定会大受影响,发展可能会停滞甚至倒退。

而经济衰退,反过来又会使我们不再有足够的资金和资源来制造和使用环保设备。

碳中和的难点在于,我们现在的生活方式和生产方式,与碳中和这个目标是有矛盾的。

如果要实现碳中和,又还想进一步发展经济,在目前已有的技术手段下几乎是不可能的。

比如,我们目前在家庭中使用煤气灶,以及大多数人现在开的车都是内燃机汽车,这些途径排放出去的二氧化碳目前是无法捕获的。

如果想要捕获二氧化碳,将它们隔离(埋起来),按照已有的手段,就是要多用电能(因为电厂有集中捕捉二氧化碳的能力)。

不用煤气灶用电炉,这对于习惯烘烤制食品的欧美人可能影响还不大,但是对于习惯于炒菜的中国人来讲就极不方便。

再比如,不用内燃机汽车用电动车。听上去好像不错,但如果把北京所有的内燃机汽车都换成电车,不仅发电厂发的电不够用,就算能发出来,输电线路都输不了那么多电,到时候很多电动车会根本充不上电。

再加上如果使用新型发电技术,电价可能翻一番,全部换成电动车的方案就更不现实。

再加上还要铺设新的供电线路,可能要把整个城市掀个底朝天。这必然会引起民众的不便和反对,在一些西方国家,这样的法案很可能根本通不过。

而且,如果只是改用电炉、电动车可能还好办,碳中和的要求还会带来更多领域的挑战。

比如,如果说你的饮食习惯也必须改变,从主要吃天然的猪牛羊肉变成吃用大豆蛋白3D打印出来的人造肉,你能否接受呢?人造肉我是吃过的,那比真的肉口感可差远了。

为什么需要这样呢?前面说到了,畜牧业的碳排放问题是很严重的,目前无论是用饲料养猪养鸡还是在牧场放养牛羊,从能量转换和碳中和的角度看,都是非常不合算的。

有人可能会觉得,牧场不是草原么,草原应该也能吸收二氧化碳,释放氧气吧?实际上无论是牧场还是农田,相比于森林而言,吸收的二氧化碳和释放的氧气都要少很多。

可以说,自从人类进入农耕社会以来,每开垦出一片农田,都是提高了人类获取能量的能力,但在自然角度而言,其实降低了自然环境利用太阳能的效率。

按照崔教授的观点,人类如果真想实现碳中和,恐怕还需要把一些耕地甚至牧场还原成森林,同时大家需要过一种更为环保的生活,比如限制家畜肉类的食用量。人类能不能做到,不得而知。

说到植物吸收二氧化碳,我就再问了崔屹教授一个问题:在全球碳循环中,海洋起了很大作用,被吸收的二氧化碳里有大约3/4是被海洋(包括海洋中的浮游植物)吸收,那是否有办法让海洋再多吸收一些呢?

崔教授讲,在理论上可以,但未来几十年的技术是难以做到的。而且这不仅仅是技术问题,更重要的是我们无法预知,让海洋吸收更多的二氧化碳,这会对海洋生态环境产生什么影响。

即使你用很天然的手段,比如多种一些海草来吸收二氧化碳,但海草数量的大幅度增加会不会改变海洋的生态呢?会不会带来比排放二氧化碳更大的危害?现在也不得而知。
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