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負碳技術給大氣治理帶來“正能量”

  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攝氏度以內的目標。大量研究表明,實現這一目標離不開負碳能源技術的發展與利用。近日,中外科學家組成的聯合團隊在負碳技術與大氣污染協同治理方面取得了重要進展,相關研究成果的長文發表于美國《國家科學院院刊》。

  所謂“負碳能源技術”,就是在滿足生產、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。傳統化石能源與碳捕捉和儲存技術(CCS)結合可以大大降低二氧化碳排放,由于生物質中的碳來自光合作用,如果生物質能結合CCS技術,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與煤共氣化及碳捕集技術(CBECCS)對中國碳排放和大氣污染的影響及其經濟效益。結果顯示,當采用35%生物質添加量時,CBECCS系統可實現電力生產全生命周期的零碳排放,并將成本控制在0.62/千瓦時以下。在CBECCS零碳排放系統情景下,利用全國25%的農作物秸稈可實現代替18.1%的總發電量, 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, 該系統可分別實現二氧化硫、氮氧化物、PM2.5和黑炭減排5.2%3.6%12.2%3.8%

  論文第一及通訊作者,清華大學環境學院副教授魯璽表示,從長遠角度看,中國應避免陷入碳密集型燃煤發電路徑,并逐步從高碳排放的電力系統平穩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致的空氣污染問題。CBECCS技術路徑一方面可以適應短期與長期的碳價政策,通過調節生物質的添加比例,逐漸由低碳技術過渡到負碳技術,從而平穩降低煤炭使用量;另一方面也會帶來顯著的大氣污染物減排。

  “目前,CBECCS系統發電仍需要克服相關的技術與管理等一系列問題,例如生物質與煤共氣化關鍵技術、高效的生物質收集系統、有效的碳價機制等。但在一些碳儲藏能力較好、生物質產量較高的地區,近期可以進行CBECCS系統試點建設,為將來的較大規模實施做好技術儲備。”魯璽說。

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

 

作者:李晨陽
來源:中國科學報
時間:2019-04-17
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