生物质燃料是实现“碳中和”更经济有效的技术路径
阅读 75 次    更新时间:2021-07-30    

国家主席习近平9月22日在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话,提出了应对气候变化新的国家自主贡献目标和长期愿景。习近平主席指出,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

这是中国首次向全球明确实现碳中和的时间点,也是迄今为止各国中作出的最大减少全球变暖预期的气候承诺。

“碳中和”是指在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。

1、地球生态植被的碳循环的路径

地球生态植被在生长期,以太阳能光合作用吸收大气中的温室气体;在枯死降解期,释放温室气体到大气中,形成了自然形态下地球碳循环的动态平衡。二氧化碳、甲烷等地球温室气体,就是通过生态植被的岁岁枯荣过程,完成了一个基本元素的有机到无机、无机到有机的循环转换,勾勒出了地球生态植被的碳循环路径。

碳元素从无机转有机,是通过地球生态植被的光合作用实现的。而碳元素从有机转为无机,有两种路径:通过微生物降解方式释放甲烷,这是一个生物转换路径;通过氧化反应释放二氧化碳。这是一个化学转换路径。燃烧作为一种强氧化反应,也是属于化学转换路径。这两种路径相对于形成地球温室效应的贡献而言,效果是这样的:

斯坦福大学森林环境研究所、全球碳项目(GCP)组织、美国宇航局戈达德太空研究所等的组织机构的相关研究结果均表明,在用“全球变暖潜值(GWP)表示其温室效应为二氧化碳的多少倍方式”比较,以20年比较时甲烷的全球变暖潜值(GWP-20)分别为84倍、90倍、100倍。1吨生物质燃烧过程二氧化碳排放约1.33吨。以全球碳项目(GCP)中甲烷的全球变暖潜值(GWP-20)约为84倍为基础测算,1吨生物质自然降解产生的甲烷排放相当于22.344吨二氧化碳当量①。生物质自然降解方式温室气体排放值,是生物质直燃方式的16.8倍!

依据这个碳循环规律,相对于温室气体贡献而言,地球生态植被的燃烧替代降解是负排放:生物质燃烧相对于自然降解的温室气体排放,每吨可以减少20.344吨的二氧化碳排放当量;再减去生物质燃烧过程本身的二氧化碳排放1.33吨,则每吨生物质燃烧可以实现温室气体负排放21.014吨的二氧化碳排放当量。

2、生物质的能源化利用是实现“碳中和”的更经济有效的技术路径

通过人为干预,将原本自然降解的生物质作为能源燃料使用,以燃烧替代自然降解,不但替代了化石能源使用,减少了其二氧化碳的排放,同时,减少了等量的生物质自然降解的甲烷排放。以现有碳循环的基本规律测算,每吨生物质燃烧替代自然降解,可以实现减少21.014吨二氧化碳排放当量的“碳中和”目标。因此,减少植物直接降解是事半功倍的应对气候变暖技术路径。

3、实现的产业技术路径和模式

生物质是由70%的挥发份和30%的固定碳组成的。依据生物质组分特征,通过新型燃烧技术,可以将挥发份充分燃烧作为能源输出使用,将固定碳燃烧后作为生物质木炭和炭基肥产品。碳化后的生物质木炭,可以作为一种高效吸附剂,用于污水及空气净化处理;炭基肥产品可以作为土壤改良剂,改善土壤品质。碳化后形成生物质木炭和炭基肥的回田过程,实际上也是一个二氧化碳捕捉、碳汇的过程。以新型燃烧技术为核心,就可以建立一个“能源生态环保一体化”的生态城市模式。

在应对气候变化、实现“碳中和”的环保形势下,生物质能源化大规模应用,能大规模消纳生物质,高效、快速实现阶段性“碳中和”目标。在七十五届联合国大会一般性辩论上,中国国家主席提出将争取在2060年前实现“碳中和”。作为世界上碳排放最大的国家,目前中国的年碳排放量约为160亿吨,简言之,就是要在40年间使中国的净排放从100亿吨变为0亿吨。若采取生物质能大规模能源化利用方式,每年2亿吨生物质的能源化即可减少温室气体排放42.028亿吨二氧化碳当量②,为中国的100亿吨二氧化碳净排放目标,做出42%的贡献。这对于中国实现节能减排、对于全球完成《巴黎协定》规定的全球气候协议的目标,都有着及其重要的意义!

①计算方法:

1吨生物质燃烧过程二氧化碳排放约1.33吨;一吨生物质自然降解的甲烷排放300-400立方;相当于0.17-0.23吨。取平均值0.2吨;以(GWP-20)为84倍为基础测算,即:1.33*0.2*84=22.344吨。

②计算方法:

1吨生物质燃烧替代自然降解,可减少21.014吨二氧化碳排放当量。2亿吨生物质能源化利用,可减少温室气体排放2亿吨*21.014吨=42.028亿吨。(来源:国际新能源网)