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            中國農業大學石元春、程序:大力推廣燃煤耦合生物質發電和BECCUS

            12月6日,“發展零碳能源,共建生態家園”——2021(第三屆)全球生物質能創新發展高峰論壇(下稱“高峰論壇”)開幕。作為國內目前層次最高、規模最大的生物質能論壇,高峰論壇邀請了多位政府領導、國內外業界專家出席。

            中國科學院、中國工程院、第三世界科學院院士、中國農業大學原校長石元春,中國農業大學教授程序共同研究了關于“碳中和中的溫室氣體負排放和生物性碳捕獲與留存”的課題,其中,程序在本次論壇上就該課題做了演講。

            (點擊下載PDF課件)

             

            程序表示:生物質能是全生命周期分析(LCA)意義上的碳平衡和碳“零排放”能源,這一點已廣為人知;但迄今,生物質獨特的負碳排放作用以及生物性碳捕獲與留存功能則鮮為人知,在國內幾乎未被人們談及?,F在,光靠減排不夠,還需要用負排放產生的減量,抵消掉相當一部分的排放量。在這種情況下,應該大力推廣燃煤耦合生物質發電和BECCUS。

            程序  中國農業大學教授

             

            以下是程序先生演講的精彩內容:

            我今天想和各位交流一下關于“碳中和中的溫室氣體負排放和生物性碳捕獲與留存”的主題,大家可能有點陌生,因為生物性碳捕獲與留存是一個新的提法。

            習主席提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中的目標,是時代強音,偉大承諾和艱巨的國家使命。”現在,生物質在這項偉業中應占什么位置,發揮何種作用,值得深入探討。

            在本世紀末想要將全球溫升穩定在一個給定的水平,例如2℃,意味著需要使全球“凈”溫室氣體排放大致下降至零。但目前,人類活動產生的溫室氣體排放的大部分是CO2,因此在各國提出的中和或凈零排放目標中,也常用碳來代指溫室氣體, 稱為溫室氣體中和或碳中和。

            生物質能是全生命周期分析(LCA)意義上的碳平衡和碳“零排放”能源,這一點已廣為人知;但迄今,生物質獨特的負碳排放作用以及生物性碳捕獲與留存功能則鮮為人知,在國內幾乎未被人們談及。 

            因此,光靠減排不夠,還需要用負排放產生的減量,抵消掉相當一部分的排放量。

            為什么這么說?從數據來看,2019年,全球大氣中CO2濃度已達410.5ppm??紤]到這些年來CO2濃度一直在以年增約3ppm的速率上升,對比本世紀末全球溫升控制在2℃以下所對應的CO2濃度是達到470 ppm,顯然,按照目前二氧化碳的增速,2℃的溫控指標恐難實現。

            負碳排放恰恰意味著將大氣中已積累下的CO2吸出、并加以固定、儲存/封存,可增大控制全球溫升的可能性。而生物質正獨具負碳排放和生物性碳捕獲與留存功能,是迄今為止任何一種溫室氣體減排手段都不具備的,值得引起高度重視。

            一方面,生物質通過植物和某些微生物吸收空氣中的CO2,可用于種植植物CO2施肥和養殖藻類。最終也進入土壤中被長期留存。另一方面,避免生物質自然分解釋放沼氣甲烷,也具有溫室氣體負排放作用。

            下面我們看一下,所謂的負排放到底是什么?

            負排放是指CO2、CH4等溫室氣體被吸收或被處理,不但沒有向大氣排放的量,反而從大氣中“吸出”一定量的CO2;或因阻止了CH4的排放,折算出減少溫室氣體的增溫效應所對應的CO2當量。兩者皆為負值,可統稱為負碳排放。

            從負碳排放的兩大類型來看:

            一類是通過減少CH4和N2O等非CO2溫室氣體的產生,或轉變它們的化學結構,均可以免除其數十、百倍于CO2的增溫效應。將這種效應折算出的CO2當量,就相當于碳負排放的數量。

            另一類負碳排放機制是生物(性)碳捕獲與留存。是通過植物的光合作用從大氣中吸收CO2,以碳水化合物為主的形態貯存在植物體、動物體和某些微生物中。讓它們死亡后進入土壤轉化為腐殖質,可在土壤中儲存數十或上百年 ;或加工成為生物炭,以有機肥和土壤改良劑形態存在于在土壤中,上千年不分解。

            另外,來看BECCS,它是一類典型的生物性負碳排放。生物質能不論是何種形態都來自生物質;植物和藻類在生長過程中將碳從大氣中“吸出”;如果再加上與生物質能配套的碳捕獲-封存技術,可大幅度減少其在利用時重新排放到大氣中的CO2。最終即產生負碳排放的效果。 

            從負碳排放的途徑來看,國際能源署(IEA)在其“能源技術展望2017: 加速能源技術變革”報告中,提出了以下8種,生物質能+二氧化碳捕獲和儲存(BECCS);造林;生物質制生物炭并用作土壤改良劑;改良農業種植方式;通過工程措施捕捉、或直接從空氣中捕捉CO2后,封存在深層廢礦井中(CCS)等。其中前四種屬于生物性碳捕獲與留存,后四種則是地質性封存。

            在我國,ccs只有神華集團一家,而且注入的CO2總量也不過區區萬噸左右,還不到該廠排放量的1%。

            真正切實可行的,是以生物質能利用加碳捕獲封存(BECCS)為首、充分發揮生物質獨特作用。

            到現在,迄今為止最為成熟的一項生物性碳減排技術是生物質直接/與煤耦合發電。例如位于英國英格蘭北部約克郡的Drax電廠,2020年生物質燃料的發電量141億度,成為全球最大的生物質燃料火發電廠。通過生物質燃料替代煤,電廠的CO2排放降低了90%以上。 

            在我國,內蒙古毛烏素生物電廠不但實現了碳減排。利用種植的沙柳作燃料,并收集利用煙道中的CO2,養殖藻類,從而實現了BECCUS,也就是負碳排放。

            此外,沼氣-生物天然氣對負碳排放有特殊的重要性,但當前產業發展遭遇瓶頸。而且作為沼氣的主要原料之一的農作物秸稈,年產出逾10億t,而目前能源利用率不足3%。

            剖析原因,從客觀原因看,最關鍵的是缺乏真正落地政策的支持。一方面,城市有機廢棄物被歸結為“市政垃圾”,有專項處置經費。而農村產生的有機廢棄物則無部門負責,作為生產沼氣的原料,沼氣廠還需要自己出錢購買,造成工廠經濟性很差。

            另一方面,作為新興產業,國家對沼氣-生物天然氣行業的財政補貼始終沒有到位。

            好消息是今年起,國家實行了嚴格的能源“雙控”政策,規定了每個地區的碳排放總額,不得超出。成為對發展新工業/ 制造業項目的強制性制約。因此,如果能夠通過負碳減排拿到排放額度,就能非常有力地支持地方發展經濟。

            不過,雖然2021年9月,中辦、國辦印發了《關于深化生態保護補償制度改革的意見》,明確將林業、可再生能源、甲烷利用等領域的自愿減排量項目納入全國碳市場。但我們認為還是覆蓋面太少,碳排放配額比例太低。只覆蓋了很少幾個試點省市,而且規定沖抵配額占碳排放配額的比例過低(5%),加之當前農業領域列入的項目過少,起不到應有的示范作用。

            為什么重視甲烷排放,因為僅憑現有的技術措施,就可以免費或低成本地將人為甲烷排放量每年減少20%左右。假設如果實現國家能源局中期規劃指標即年產200億m3生物天然氣,就可以年減排潛力可達7.3-9.1億t CO2-eq(二氧化碳當量)。

            最后,提五點建議:一是大力推廣燃煤耦合生物質發電和BECCUS;二是充分利用有機廢棄物,擴大邊際土地種植能源植物;三是挖掘生物性碳捕獲與留存的巨大潛力;四是真正落實對沼氣-生物天然氣的政策支持;五是加大納入碳排放權交易的生物質特別是甲烷減排的份額。

            現在,不僅負碳排放受國際重視,在我國,生物質獨特的碳中和特性和負碳排放功能,以及生物性碳捕獲與留存尚未被廣泛認識,也需要上上下下更新觀念,吸取國際成功經驗,珍視國內已有的成功案例,確定適合國情的途徑, 并制定相應的規劃及激勵政策,建立示范基地,使生物質的獨特作用在碳中和和負碳排放的偉大事業中大放異彩。
             
             
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            創建時間:2021-12-07 10:36
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