負碳技術(shù)給大氣治理帶來“正能量” 為將來的較大規(guī)模實施做好技術(shù)儲備

2015年巴黎氣候變化大會進一步明確了本世紀全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內(nèi)的目標。大量研究表明，實現(xiàn)這一目標離不開負碳能源技術(shù)的發(fā)展與利用。近日，中外科學(xué)家組成的聯(lián)合團隊在負碳技術(shù)與大氣污染協(xié)同治理方面取得了重要進展，相關(guān)研究成果的長文發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》。

所謂“負碳能源技術(shù)”，就是在滿足生產(chǎn)、生活能源需要的同時，不僅不會增加二氧化碳排放，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程中的碳排放，全過程還會帶來空氣中二氧化碳濃度的下降。

這項研究首次評估了生物質(zhì)與煤共氣化及碳捕集技術(shù)(CBECCS)對中國碳排放和大氣污染的影響及其經(jīng)濟效益。結(jié)果顯示，當采用35%生物質(zhì)添加量時，CBECCS系統(tǒng)可實現(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/千瓦時以下。在CBECCS零碳排放系統(tǒng)情景下，利用全國25%的農(nóng)作物秸稈可實現(xiàn)代替18.1%的總發(fā)電量, 并減少8.8億噸二氧化碳排放。在空氣污染較為嚴重的華北地區(qū), 該系統(tǒng)可分別實現(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，從長遠角度看，中國應(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)過渡至低碳乃至負碳排放;就近期而言，中國亟須解決由于化石燃料燃燒導(dǎo)致的空氣污染問題。CBECCS技術(shù)路徑一方面可以適應(yīng)短期與長期的碳價政策，通過調(diào)節(jié)生物質(zhì)的添加比例，逐漸由低碳技術(shù)過渡到負碳技術(shù)，從而平穩(wěn)降低煤炭使用量;另一方面也會帶來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)、有效的碳價機制等。但在一些碳儲藏能力較好、生物質(zhì)產(chǎn)量較高的地區(qū)，近期可以進行CBECCS系統(tǒng)試點建設(shè)，為將來的較大規(guī)模實施做好技術(shù)儲備。”魯璽說。

除清華大學(xué)外，澳大利亞昆士蘭大學(xué)、美國哈佛大學(xué)、美國賓州州立大學(xué)、美國伯克利能源實驗室與我國的南京大學(xué)、華中科技大學(xué)也參與了這項研究。