陈新华：分清碳的双重身份走 中国特色的碳中和之路

 

在气候问题成为政治正确的许多欧洲国家，碳几乎成了一只人人喊打的过街老鼠。在“低碳、减碳、去碳、零碳”的舆论环境下，不仅是环保组织强烈反对任何含碳化石能源的生产和消费，一些大型跨国石油公司也在自己的“零碳”战略中主动减少油气产量，实现生产过程的零排放，承诺要将销售给终端客户产品的碳足迹也降到零，并将碳捕获与地质封存作为碳中和的主要技术手段。

 

挪威与荷兰，欧洲这两大天然气生产大国已在讨论禁用天然气。欧洲投资银行决定，除了天然气加CCS（碳捕获与封存）或生物质制气项目，从今年起不再给天然气项目贷款。

 

欧洲许多研究机构提出，能源系统的低碳转型路径要以零碳电力代替化石能源，一些难以减排的领域（如重卡、船舶、石化、水泥和钢铁）则以零碳电力制取的绿氢来代替化石能源。国内有些机构也沿着这样的思路在开展国家、企业和地方的碳中和路径研究。然而，这些研究没有正确认识碳的重要性，也忽略了能源系统不仅提供能量还提供化工原材料这一事实。

 

碳是自然界最普遍的元素之一，是地球上能够形成生命的最核心要素，没有碳，就没有生命。碳与我们日常生活息息相关。铅笔的笔芯由碳组成，钻石也是。米饭蔬果都是以碳为基本元素的化合物组成，衣服和日常用品也全是碳化合物产品。在人类的发展历史上，碳不仅是食物的来源、能量的来源，更是材料的来源。

 

原英国石油（BP）公司首席执行官约翰.布朗勋爵退休后写了好多书，其中一本书叫《七个改变了世界的元素》。七个元素分别是铁、碳、金、银、铀、钛和硅， 碳就是其中之一，位居铁之后的第二位。在布朗勋爵眼里，碳如钢铁，是帮助人类建成了今天现代社会的“七大元帅”之一，功不可没。

 

随着科技的进展，碳材料将扮演越来越重要的角色。由二维碳材料组成的石墨烯（Graphene）是一种革命性的材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在包括材料、能源、化工、生物医学、航空航天等多个领域具有广阔的应用前景。由碳原子组成的纳米碳材料（碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球）在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面都比其他材料优异，对未来科技的发展将起到重要的支撑作用。

 

所以，问题不在于碳，而在于CO2。但从严格意义上来说，CO2本身也不是问题。没有CO2，都零碳了，植物靠什么来进行光合作用呢？问题的核心是自工业革命以来，化石能源的大量燃烧带来的CO2 过量排放。随着大气中CO2浓度的增加，越来越多地吸收地面反射的红外线，使得大量进入大气层的太阳辐射能保留在地面附近的大气中，从而使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，这一过程被称为温室效应。温室效应导致气候变化，而气候变化的后果十分严重，包括极端天气、干旱、飓风、洪涝、森林大火、冰川消融、永久冻土层融化、珊瑚礁死亡、海平面上升、农作物歉收、生态系统改变、致命热浪、以及更广泛的健康危害等，威胁人类在地球上的生存和发展。

 

因此，需要以控制地表温度上升为目的，控制温室气体在大气中的浓度，使得全球气候处于适合人类居住的范围内。

 

但是，能够产生温室效应的气体除了CO2，还有甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N2O）、以及氢氟碳化物（HFCs），含氯氟烃HCFCs、六氟化硫（SF6）等人造气体。据美国环境署统计，2015年全球温室气体排放由CO2 (76%)，CH₄（16%），N2O（6%）和其他气体（2%）构成。

 

由于CO2在所有温室气体中占有绝对优势，它就成为了控排和减排的主要对象。“碳中和”就是把某个实体（如一个企业、一个城市、一个国家等）在某一时期的CO2排放量减到最低限度，实在无法减少的则通过对冲手段来中和，使得人类活动往大气中排放的CO2总量为零，而“气候中和”则包括所有的温室气体，比“碳中和”更进一步。

 

能源系统一直有两个重要的职能：一是为人类活动提供所需要的能源服务，这些服务包括电力、热力和交通移动力；二是通过能源化工，提供人类生活与生产活动所必需的原材料，如塑料、化肥和各种化纤材料。国际能源署在2018年发布的《石化行业的未来》报告中指出，为人类生活提供各类必需品（塑料、化肥、包装、衣服、医疗器具、洗衣粉、汽车轮胎等碳基化合物）的石化行业已经是全球能源行业的重要组成部分，分别占全球石油消费的14%和天然气消费的8%。然而，因为它提供的是化工产业的原材料而不是能源产品，一直被能源界所忽视。同理，在讨论能源转型时，人们往往只关注能源服务部分，而忽略后者的存在。

 

在中国，现代煤化工行业已经占到煤炭消费总量的3.9%并还呈增长趋势。

 

在未来的人类发展进程中，我们不仅摆脱不了对碳的依赖，相反，随着人口的增加和生活水平的提高，人类对碳基材料与产品的需求会与日俱增，即使在未来实现碳中和的年代，人类对碳基材料的需求还会保持在高位。因此，正确处理能源系统的能源服务和碳基材料两重性对于能源转型的路径设计尤为重要。

 

碳中和的挑战正在于，既要满足人类不断增长的能量需求、碳素需求和持续经济增长需求，又要把CO2的排放降到最低，实在无法减排的部分，再通过碳循环利用和封存来进行对冲。 本`文-内.容.来.自：中`国^碳`排*放*交^易^网 ta np ai fan g.com