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碳(tan)(tan)基物料是人類(lei)(lei)社(she)會不(bu)可或(huo)缺的(de)原材料，碳(tan)(tan)中和應在滿足人類(lei)(lei)不(bu)斷增長的(de)能量需求(qiu)和物料需求(qiu)的(de)前提下，把二氧化碳(tan)(tan)的(de)排(pai)放降(jiang)到最低，避免逢(feng)碳(tan)(tan)必反，急躁冒進。

目(mu)(mu)前(qian)，歐盟、英國、中國、美(mei)國、日本(ben)、韓國、新加坡等(deng)50多個(ge)國家相繼宣布在本(ben)世紀中葉實現碳(tan)(tan)中和，還有近100個(ge)國家正在研(yan)究(jiu)自己的(de)目(mu)(mu)標，碳(tan)(tan)中和已成為一場全球(qiu)規模(mo)的(de)運動，涉(she)及人類的(de)共同(tong)命運。

筆者在(zai)歐(ou)洲(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)及歐(ou)洲(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)企業工(gong)作多年，最近在(zai)與歐(ou)洲(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)機構與企業交流(liu)過(guo)程中，發(fa)現歐(ou)洲(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)許多企業和機構提出(chu)的碳(tan)(tan)(tan)(tan)中和路徑存在(zai)兩大問題：一是碳(tan)(tan)(tan)(tan)和二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)(tan)（CO2）不分，存在(zai)“逢碳(tan)(tan)(tan)(tan)必(bi)反(fan)”的傾向，沒(mei)有正確(que)認識到碳(tan)(tan)(tan)(tan)元素在(zai)人類當今和未(wei)來的作用。二(er)是在(zai)處理CO2問題上，強(qiang)調以長期地(di)質封存為最終目的的碳(tan)(tan)(tan)(tan)捕獲(huo)與封存（CCS），而對碳(tan)(tan)(tan)(tan)轉換和利用不夠重視。

正視(shi)這(zhe)兩大問題并對此進行(xing)思辯，對中國(guo)制定(ding)基于科學、切實(shi)可行(xing)的碳中和路徑(jing)具有重要意義。

碳還是二氧化碳？

在氣(qi)候(hou)問(wen)題成為政(zheng)治正確的(de)許多歐洲國家(jia)，碳(tan)(tan)(tan)幾乎成為了一只人(ren)人(ren)喊打的(de)過街老鼠(shu)。在“低碳(tan)(tan)(tan)、減碳(tan)(tan)(tan)、去碳(tan)(tan)(tan)、零(ling)(ling)碳(tan)(tan)(tan)”的(de)輿論(lun)環境下，不僅(jin)是環保組織強烈反對任何含碳(tan)(tan)(tan)化(hua)石能源的(de)生(sheng)產(chan)和消費，一些大型跨國石油公司也在自(zi)己(ji)的(de)“零(ling)(ling)碳(tan)(tan)(tan)”戰略中主(zhu)動減少油氣(qi)產(chan)量，實現生(sheng)產(chan)過程的(de)零(ling)(ling)排(pai)放，承諾要將(jiang)銷售給(gei)終(zhong)端客戶產(chan)品的(de)碳(tan)(tan)(tan)足跡也降到零(ling)(ling)，并將(jiang)碳(tan)(tan)(tan)捕獲(huo)與(yu)地(di)質封(feng)存作為碳(tan)(tan)(tan)中和的(de)主(zhu)要技術(shu)手段。

歐洲許多研(yan)究(jiu)機(ji)構(gou)(gou)提(ti)出，能源(yuan)系(xi)(xi)統的低碳轉型路(lu)徑(jing)要以零(ling)(ling)碳電力代替化(hua)石(shi)能源(yuan)，一些難以減排的領(ling)域（如重卡、船舶(bo)、石(shi)化(hua)、水(shui)泥(ni)和(he)鋼鐵(tie)）則(ze)以零(ling)(ling)碳電力制(zhi)取(qu)的綠氫來代替化(hua)石(shi)能源(yuan)。國內有(you)些機(ji)構(gou)(gou)也沿著這樣的思路(lu)在開展國家(jia)、企業和(he)地方的碳中和(he)路(lu)徑(jing)研(yan)究(jiu)。然而，這些研(yan)究(jiu)沒有(you)正確認識碳的重要性，也忽(hu)略了能源(yuan)系(xi)(xi)統不僅提(ti)供能量還(huan)提(ti)供化(hua)工原材料這一事實。

碳(tan)(tan)是(shi)自(zi)然界最(zui)普(pu)遍的(de)元素(su)之(zhi)一，是(shi)地球上能(neng)夠(gou)形(xing)成生(sheng)命的(de)最(zui)核心(xin)要素(su)，沒有碳(tan)(tan)，就沒有生(sheng)命。碳(tan)(tan)與(yu)我們日常生(sheng)活息息相關。鉛筆的(de)筆芯由碳(tan)(tan)組成，鉆石也(ye)是(shi)。米(mi)飯蔬果都(dou)是(shi)以碳(tan)(tan)為基本(ben)元素(su)的(de)化合(he)物(wu)組成，衣(yi)服和日常用品也(ye)全是(shi)碳(tan)(tan)化合(he)物(wu)產品。在人類(lei)的(de)發展歷(li)史上，碳(tan)(tan)不僅(jin)是(shi)食物(wu)的(de)來(lai)源(yuan)、能(neng)量的(de)來(lai)源(yuan)，更是(shi)材(cai)料的(de)來(lai)源(yuan)。

原英(ying)國(guo)石油（BP）公司(si)首席執行(xing)官(guan)約翰.布(bu)(bu)朗(lang)勛(xun)爵(jue)退(tui)休后寫了好多(duo)書，其中(zhong)一本書叫《七(qi)個(ge)改變了世界的元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)》。七(qi)個(ge)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)分別是鐵(tie)、碳(tan)、金、銀、鈾、鈦和硅(gui)，碳(tan)就是其中(zhong)之(zhi)一，位(wei)(wei)居鐵(tie)之(zhi)后的第二位(wei)(wei)。在(zai)布(bu)(bu)朗(lang)勛(xun)爵(jue)眼里，碳(tan)如鋼鐵(tie)，是幫(bang)助人類建成(cheng)了今天現代社(she)會(hui)的“七(qi)大元(yuan)(yuan)(yuan)帥”之(zhi)一，功(gong)不可沒。

隨著科(ke)技(ji)的(de)(de)(de)進展，碳材(cai)(cai)料(liao)(liao)將(jiang)扮演越來(lai)越重要的(de)(de)(de)角(jiao)色(se)。由二維碳材(cai)(cai)料(liao)(liao)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)石墨烯（Graphene）是一種(zhong)革命性(xing)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，具有優(you)異(yi)的(de)(de)(de)光(guang)學(xue)(xue)、電學(xue)(xue)、力學(xue)(xue)特性(xing)，在包括材(cai)(cai)料(liao)(liao)、能源、化工、生物醫學(xue)(xue)、航空航天等多個(ge)領域具有廣闊(kuo)的(de)(de)(de)應(ying)用前景。由碳原子組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)納(na)(na)米碳材(cai)(cai)料(liao)(liao)（碳納(na)(na)米管，碳納(na)(na)米纖(xian)維，納(na)(na)米碳球）在硬度、光(guang)學(xue)(xue)特性(xing)、耐(nai)熱性(xing)、耐(nai)輻射特性(xing)、耐(nai)化學(xue)(xue)藥品特性(xing)、電絕緣(yuan)性(xing)、導電性(xing)、表面(mian)(mian)與界面(mian)(mian)特性(xing)等方面(mian)(mian)都比(bi)其它(ta)材(cai)(cai)料(liao)(liao)優(you)異(yi)，對未(wei)來(lai)科(ke)技(ji)的(de)(de)(de)發展將(jiang)其中重要的(de)(de)(de)支撐作用。

所以，問題(ti)不在(zai)于(yu)碳(tan)(tan)，而在(zai)于(yu)CO2。但從嚴格(ge)意義(yi)上來(lai)(lai)說，CO2本身(shen)也不是(shi)(shi)問題(ti)。沒有CO2，都零碳(tan)(tan)了，植物(wu)靠(kao)什(shen)么來(lai)(lai)進(jin)行光合(he)作用呢？問題(ti)的(de)(de)(de)核心是(shi)(shi)自工業革命以來(lai)(lai)，化(hua)石能源的(de)(de)(de)大(da)量燃燒帶來(lai)(lai)的(de)(de)(de)CO2過(guo)量排放。隨著大(da)氣(qi)中(zhong)CO2濃度的(de)(de)(de)增加，越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多地(di)吸收地(di)面(mian)反射的(de)(de)(de)紅外線，使得大(da)量進(jin)入大(da)氣(qi)層(ceng)的(de)(de)(de)太(tai)陽輻射能保留在(zai)地(di)面(mian)附近的(de)(de)(de)大(da)氣(qi)中(zhong)，從而使地(di)球(qiu)表面(mian)變(bian)(bian)得更暖，類似于(yu)溫室(shi)截(jie)留太(tai)陽輻射，這一過(guo)程被稱為溫室(shi)效應(ying)。溫室(shi)效應(ying)導致氣(qi)候變(bian)(bian)化(hua)，而氣(qi)候變(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)后果十分(fen)嚴重，包(bao)括極端(duan)天氣(qi)、干旱、颶風、洪(hong)澇、森(sen)林大(da)火、冰(bing)川消融(rong)、永久凍土層(ceng)融(rong)化(hua)、珊瑚礁死亡、海平面(mian)上升、農(nong)作物(wu)欠收、生態系統(tong)改變(bian)(bian)、致命熱浪(lang)、以及更廣泛的(de)(de)(de)健(jian)康危害等，威脅人(ren)類在(zai)地(di)球(qiu)上的(de)(de)(de)生存和發展(zhan)。

因此，需(xu)要以控(kong)制(zhi)地(di)表溫度(du)上升為目的(de)，控(kong)制(zhi)溫室氣體在大(da)氣中(zhong)的(de)濃度(du)，使得全球氣候處于適合(he)人類居住的(de)范圍內(nei)。

但(dan)是(shi)，能夠產(chan)生溫室效應的氣(qi)體除了CO2，還有(you)甲烷（CH4）、氧化亞(ya)氮(dan)（N2O）、以及氫(qing)氟(fu)碳化物（HFCs），含氯氟(fu)烴(jing)HCFCs、六氟(fu)化硫(liu)（SF6）等人造(zao)氣(qi)體。據美(mei)國(guo)環境署統計，2015年全球溫室氣(qi)體排放由CO2(76%)，CH4（16%），N2O（6%）和其(qi)他氣(qi)體（2%）構成(cheng)。

由于CO2在所(suo)有溫室(shi)氣體中(zhong)占有絕對(dui)優勢，它(ta)就(jiu)(jiu)成為(wei)了(le)控排(pai)(pai)和(he)減(jian)(jian)排(pai)(pai)的(de)(de)(de)主要對(dui)象。“碳(tan)中(zhong)和(he)”就(jiu)(jiu)是把某個(ge)(ge)(ge)實體（如一個(ge)(ge)(ge)企業(ye)、一個(ge)(ge)(ge)城(cheng)市(shi)、一個(ge)(ge)(ge)國家等(deng)）在某一時期的(de)(de)(de)CO2排(pai)(pai)放量減(jian)(jian)到最低限度，實在無法(fa)減(jian)(jian)少的(de)(de)(de)則(ze)通過對(dui)沖手段來中(zhong)和(he)，使得人類(lei)活動往大氣中(zhong)排(pai)(pai)放的(de)(de)(de)CO2總量為(wei)零，而“氣候中(zhong)和(he)”則(ze)包括所(suo)有的(de)(de)(de)溫室(shi)氣體，比“碳(tan)中(zhong)和(he)”更進一步。

能(neng)源(yuan)系統一直有(you)兩個重要的(de)(de)(de)職(zhi)能(neng)：一是(shi)為人類(lei)活(huo)動(dong)提供(gong)所需要的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)服(fu)(fu)(fu)務(wu)，這(zhe)些服(fu)(fu)(fu)務(wu)包括電力、熱(re)力和交通移動(dong)力；二是(shi)通過能(neng)源(yuan)化(hua)工，提供(gong)人類(lei)生(sheng)(sheng)活(huo)與(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)活(huo)動(dong)所必需的(de)(de)(de)原材(cai)(cai)料(liao)，如塑料(liao)、化(hua)肥和各(ge)種化(hua)纖材(cai)(cai)料(liao)。國際能(neng)源(yuan)署在2018年發布的(de)(de)(de)《石化(hua)行業(ye)的(de)(de)(de)未來》報告中(zhong)指出，為人類(lei)生(sheng)(sheng)活(huo)提供(gong)各(ge)類(lei)必需品（塑料(liao)、化(hua)肥、包裝、衣(yi)服(fu)(fu)(fu)、醫(yi)療(liao)器(qi)具、洗衣(yi)粉(fen)、汽車(che)輪胎等碳基化(hua)合物）的(de)(de)(de)石化(hua)行業(ye)已經是(shi)全球(qiu)能(neng)源(yuan)行業(ye)的(de)(de)(de)重要組(zu)成部分，分別占全球(qiu)石油(you)消費的(de)(de)(de)14%和天然氣消費的(de)(de)(de)8%。然而(er)，因為它(ta)提供(gong)的(de)(de)(de)是(shi)化(hua)工產(chan)(chan)業(ye)的(de)(de)(de)原材(cai)(cai)料(liao)而(er)不是(shi)能(neng)源(yuan)產(chan)(chan)品，一直被能(neng)源(yuan)界所忽視。同理，在討論能(neng)源(yuan)轉型(xing)時，人們(men)往往只關(guan)注能(neng)源(yuan)服(fu)(fu)(fu)務(wu)部分，而(er)忽略后者的(de)(de)(de)存在。

在(zai)中國，現代煤化工行業已經占(zhan)到煤炭消費總量的3.9%并還呈增(zeng)長趨勢。

在(zai)(zai)未來的(de)人類(lei)發(fa)展進程中，我們(men)不(bu)僅擺脫不(bu)了對(dui)(dui)碳的(de)依(yi)賴，相反，隨著人口(kou)的(de)增(zeng)加和生(sheng)活水平的(de)提高(gao)，人類(lei)對(dui)(dui)碳基材(cai)料(liao)與產(chan)品的(de)需求會與日(ri)俱增(zeng)，即使(shi)在(zai)(zai)未來實現(xian)碳中和的(de)年代，人類(lei)對(dui)(dui)碳基材(cai)料(liao)的(de)需求還會保持(chi)在(zai)(zai)高(gao)位。因此，正確處理能源(yuan)(yuan)系統的(de)能源(yuan)(yuan)服(fu)務和碳基材(cai)料(liao)兩重(zhong)性對(dui)(dui)于能源(yuan)(yuan)轉型(xing)的(de)路徑設計尤(you)為(wei)重(zhong)要。

碳中和的挑戰正在于，既要滿足人類不斷(duan)增長的能量需求(qiu)(qiu)、碳素需求(qiu)(qiu)和持續(xu)經濟增長需求(qiu)(qiu)，又要把CO2的排(pai)放降到最低，實在無(wu)法減排(pai)的部分，再(zai)通(tong)過碳循環(huan)利用和封存來(lai)進行對沖。

碳封存還是碳利用？

按照物質不滅定(ding)律，地(di)球上（包括地(di)下(xia)和地(di)表大氣）的碳(tan)元素總(zong)量是(shi)穩定(ding)的，自(zi)遠(yuan)古到(dao)今(jin)天，既不會增加也不會減少，只是(shi)通過碳(tan)固定(ding)和碳(tan)釋放的方式，在地(di)球的大氣圈、陸地(di)生態圈、海(hai)洋(yang)圈和巖石圈中進行循環。

碳(tan)固定(ding)是指植(zhi)物(wu)的(de)(de)(de)光(guang)合作用吸(xi)收(shou)CO2、海水溶解大氣中(zhong)的(de)(de)(de)CO2、干(gan)旱區鹽堿(jian)土吸(xi)收(shou)CO2、含(han)碳(tan)元素巖(yan)(yan)石(shi)的(de)(de)(de)形成，以及(ji)利用人工技術將CO2轉(zhuan)化(hua)為化(hua)學(xue)品或燃(ran)料等。碳(tan)釋放主要(yao)來自于植(zhi)物(wu)和(he)動物(wu)的(de)(de)(de)呼(hu)吸(xi)作用、化(hua)石(shi)燃(ran)料的(de)(de)(de)消耗、巖(yan)(yan)石(shi)圈中(zhong)含(han)碳(tan)元素巖(yan)(yan)石(shi)的(de)(de)(de)分解等。

中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學院(yuan)院(yuan)士(shi)、中(zhong)(zhong)國(guo)石油(you)勘探開發研究院(yuan)副院(yuan)長鄒才能(neng)在(zai)最近(jin)發表(biao)的(de)(de)(de)文(wen)章中(zhong)(zhong)指(zhi)出，CO2是地(di)(di)球(qiu)碳(tan)循環的(de)(de)(de)重要介質，具(ju)有(you)實現(xian)生態系統有(you)機物(wu)轉(zhuan)換和造成地(di)(di)球(qiu)表(biao)面溫室(shi)效應的(de)(de)(de)雙重屬(shu)(shu)性。對(dui)應這兩種屬(shu)(shu)性，他(ta)將大(da)氣圈中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)CO2分成兩類(lei)，可以被(bei)固定(ding)或(huo)可利用(yong)的(de)(de)(de)CO2為(wei)“灰碳(tan)”，而無法被(bei)固定(ding)或(huo)利用(yong)并留存(cun)在(zai)大(da)氣圈中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)CO2被(bei)稱為(wei)“黑碳(tan)”。碳(tan)中(zhong)(zhong)和的(de)(de)(de)任務，是捕(bu)獲和循環利用(yong)“灰碳(tan)”，通(tong)過(guo)可再生能(neng)源(yuan)替(ti)代(dai)化石能(neng)源(yuan)和通(tong)過(guo)節能(neng)等方式(shi)從源(yuan)頭上減少“黑碳(tan)”排放，并對(dui)CO2進行捕(bu)集(ji)與地(di)(di)質封(feng)存(cun)，將CO2與大(da)氣隔離。

值(zhi)得關注的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)碳(tan)封(feng)(feng)存(cun)與碳(tan)利用(yong)之(zhi)間的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)，因(yin)為這不僅(jin)是(shi)(shi)(shi)碳(tan)減排技術路徑(jing)之(zhi)爭(zheng)，更是(shi)(shi)(shi)體現了(le)東(dong)西方文(wen)化的(de)(de)(de)差異(yi)。西方主流認為，CO2是(shi)(shi)(shi)罪惡的(de)(de)(de)源(yuan)泉，應該通過(guo)極端的(de)(de)(de)手(shou)段，將其深埋地(di)下幾(ji)千年(nian)，永(yong)世不得翻身(shen)，不再跑入(ru)地(di)球大氣層(ceng)。因(yin)此(ci)，歐(ou)洲(zhou)多家企業在(zai)碳(tan)封(feng)(feng)存(cun)方面投入(ru)大量資金。挪威(wei)政府(fu)宣稱，挪威(wei)大陸(lu)架可(ke)以為整個歐(ou)洲(zhou)的(de)(de)(de)CO2提供封(feng)(feng)存(cun)地(di)，并已經(jing)啟動了(le)在(zai)奧斯陸(lu)水泥廠(chang)和垃(la)圾焚燒廠(chang)捕(bu)獲并液化CO2，通過(guo)專(zhuan)用(yong)船只(zhi)運輸600公里到(dao)挪威(wei)西海岸，再通過(guo)海底(di)管(guan)道注入(ru)到(dao)海床以下2600米封(feng)(feng)存(cun)點的(de)(de)(de)“長船”（Longship）項目。英國(guo)政府(fu)則(ze)是(shi)(shi)(shi)在(zai)假設北海海底(di)擁(yong)有巨(ju)大封(feng)(feng)存(cun)能力的(de)(de)(de)基礎(chu)上于去年(nian)8月(yue)發布了(le)CCS商業模式(shi)白皮書。而東(dong)方的(de)(de)(de)智(zhi)慧告訴我們，任何垃(la)圾都是(shi)(shi)(shi)有價值(zhi)的(de)(de)(de)資源(yuan)，只(zhi)是(shi)(shi)(shi)放錯了(le)地(di)方而已，應該更加(jia)強調循環利用(yong)，而不是(shi)(shi)(shi)簡單(dan)的(de)(de)(de)封(feng)(feng)存(cun)。

2010年，時(shi)任國(guo)家能(neng)(neng)源局局長(chang)(chang)張國(guo)寶會見來(lai)訪(fang)的(de)美國(guo)能(neng)(neng)源部長(chang)(chang)朱棣文時(shi)，就此話題進行了(le)有趣的(de)對話。朱棣文極力推崇碳捕獲與(yu)封(feng)存(cun)(CCS)，認(ren)為這是解決氣候問題的(de)主要技(ji)術手段之一。但張國(guo)寶認(ren)為，這種做法(fa)事(shi)倍功半，效果甚微。

張國寶指出，且不論(lun)能(neng)否確保這些封(feng)存于地下(xia)的(de)CO2將(jiang)來(lai)不會泄露到(dao)大氣(qi)中(zhong)來(lai)，單說為了捕捉CO2所(suo)需(xu)消耗的(de)能(neng)源(yuan)，CCS是(shi)否值得就(jiu)令(ling)人懷疑？即便能(neng)夠(gou)捕捉到(dao)一億噸的(de)CO2，和全球每(mei)年排放到(dao)大氣(qi)中(zhong)的(de)300多(duo)億噸總量相比，也(ye)是(shi)一個微(wei)乎其微(wei)的(de)數據，對(dui)氣(qi)候變化的(de)影響(xiang)很(hen)小。花這些代價，莫如綠化荒漠，多(duo)種樹種草，通(tong)過植(zhi)物(wu)的(de)光合作用來(lai)捕集(ji)CO2，也(ye)許更經濟適用，事半(ban)功(gong)倍。

為了讓事(shi)實說話，張國(guo)寶還給客人介紹了中石油在(zai)國(guo)家發改委(wei)的支持下，在(zai)塔(ta)克拉瑪干大沙漠建(jian)設500公里公路綠化(hua)帶(dai)的案例。

當然，光靠植樹造林(lin)所吸(xi)收的(de)(de)那些量是解決不了全(quan)球(qiu)(qiu)CO2排(pai)放問題的(de)(de)。但十年(nian)來全(quan)球(qiu)(qiu)CCS的(de)(de)發展證明張國寶當時的(de)(de)疑慮(lv)是對的(de)(de)。盡管西方各國對CCS都(dou)寄予厚望，但該技術(shu)的(de)(de)進展并不盡人意。2005年(nian)，歐盟提出(chu)要(yao)在2015年(nian)前建成(cheng)12個(ge)CCS示(shi)范(fan)項目，至今仍一個(ge)都(dou)沒有落實。

國(guo)內方面(mian)，某能(neng)源(yuan)集(ji)團煤(mei)制油分公司(si)原(yuan)定每(mei)年(nian)捕集(ji)與封存100萬噸CO2的(de)(de)項(xiang)目，但在2011-2015年(nian)間封存了30萬噸后(hou)停止(zhi)。另一發(fa)電集(ji)團原(yuan)定要在天(tian)津建(jian)設的(de)(de)250MW IGCC（整體(ti)煤(mei)氣化聯合循環發(fa)電系統）加CCS項(xiang)目也(ye)是(shi)無疾而終。國(guo)內已經建(jian)成的(de)(de)CCUS（碳捕集(ji)與利(li)用）示范項(xiang)目，加起來(lai)每(mei)年(nian)處理的(de)(de)CO2不到100萬噸。目前的(de)(de)示范項(xiang)目大多是(shi)以科研為目的(de)(de)，需(xu)要來(lai)自不同(tong)渠道科研經費的(de)(de)支(zhi)持。這些項(xiang)目在示范后(hou)不久就因技術和商用價值缺(que)乏等(deng)原(yuan)因而停運(yun)，或處于間歇式運(yun)營狀態。

技(ji)術不成(cheng)熟與(yu)成(cheng)本居(ju)高不下造成(cheng)此類項(xiang)目(mu)無(wu)法實現市場化(hua)運營，而沒有市場化(hua)運營就難(nan)以擴大應用(yong)規模(mo)。無(wu)論是按照國(guo)際能(neng)源(yuan)署在2020年9月發(fa)布(bu)的《能(neng)源(yuan)技(ji)術展望》，還是中國(guo)科技(ji)部2019年5月發(fa)布(bu)的《中國(guo)CCUS發(fa)展路(lu)線(xian)圖(tu)（2019年版(ban)）》的分析，按照目(mu)前的技(ji)術路(lu)徑(jing)，未(wei)來40年內(nei)CCS還很難(nan)看到商業(ye)化(hua)前景。

根據(ju)現有(you)項目(mu)估算，CCS項目(mu)的(de)商(shang)業(ye)化運行(xing)成本需要每噸CO2約70美元左右（美國(guo)一(yi)機構最近評估需要95美元）的(de)碳(tan)價(jia)，而無(wu)論歐盟、美國(guo)還是(shi)中(zhong)國(guo)，這(zhe)樣的(de)碳(tan)價(jia)還是(shi)過高。

CCS最(zui)大(da)的(de)問題在(zai)于封(feng)存(cun)(cun)，沒有封(feng)存(cun)(cun)就沒有CCS。人們都(dou)假設(she)地(di)(di)(di)球上有很大(da)的(de)封(feng)存(cun)(cun)能力，但實際上封(feng)存(cun)(cun)方面(mian)存(cun)(cun)在(zai)許多問題。封(feng)存(cun)(cun)工作需要(yao)在(zai)地(di)(di)(di)質和地(di)(di)(di)球物理方面(mian)進行大(da)量研究，找(zhao)到最(zui)適合封(feng)存(cun)(cun)CO2的(de)地(di)(di)(di)質構造，研究它的(de)封(feng)存(cun)(cun)能力，確定(ding)打井數量，探討降低封(feng)存(cun)(cun)成本(ben)的(de)途徑。在(zai)美國，大(da)規(gui)模地(di)(di)(di)下封(feng)存(cun)(cun)為獲得地(di)(di)(di)面(mian)土地(di)(di)(di)擁有者的(de)準許需要(yao)曠(kuang)日(ri)持久的(de)溝通與(yu)協商(shang)過(guo)程。

挪(nuo)威是全球CCS最成(cheng)功的(de)(de)(de)國家，其最大的(de)(de)(de)Sleipner封(feng)(feng)存項目(mu)自1996年(nian)(nian)開始(shi)每年(nian)(nian)封(feng)(feng)存100萬噸(dun)(dun)CO2，每噸(dun)(dun)60美元(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)碳(tan)稅，加(jia)上項目(mu)作(zuo)為天然(ran)氣田(tian)的(de)(de)(de)重要組成(cheng)部分，可通(tong)過天然(ran)氣銷售(shou)來(lai)補(bu)貼(tie)封(feng)(feng)存的(de)(de)(de)開支是其成(cheng)功的(de)(de)(de)主要因素(su)。然(ran)而(er)，前述挪(nuo)威政府涵蓋(gai)CCS全價(jia)值鏈的(de)(de)(de)“長船(chuan)”項目(mu)總投資(zi)18.5億歐元(yuan)(yuan)，10年(nian)(nian)的(de)(de)(de)總運營成(cheng)本(ben)為8.64億歐元(yuan)(yuan)，按照每年(nian)(nian)封(feng)(feng)存80萬噸(dun)(dun)，10年(nian)(nian)封(feng)(feng)存800萬噸(dun)(dun)算，合計每噸(dun)(dun)CO2封(feng)(feng)存的(de)(de)(de)總成(cheng)本(ben)為337.5歐元(yuan)(yuan)，其中運營成(cheng)本(ben)為108歐元(yuan)(yuan)每噸(dun)(dun)。即使未(wei)來(lai)該項目(mu)封(feng)(feng)存能力大幅提(ti)升，每噸(dun)(dun)CO2的(de)(de)(de)封(feng)(feng)存成(cheng)本(ben)也將是高得無法接受。

許多人(ren)將CO2驅油(you)(you)認(ren)為(wei)是封(feng)存(cun)的(de)一(yi)種(zhong)，但驅油(you)(you)和封(feng)存(cun)存(cun)在(zai)巨(ju)大差異(yi)。驅油(you)(you)是一(yi)個短期過(guo)程，往(wang)往(wang)是幾年(nian)(nian)，最長也不過(guo)40年(nian)(nian)，而(er)封(feng)存(cun)的(de)時間維(wei)度是幾千年(nian)(nian)。驅油(you)(you)項(xiang)(xiang)目(mu)所用的(de)CO2大約(yue)有三分之(zhi)二會(hui)回到地表，但封(feng)存(cun)項(xiang)(xiang)目(mu)要(yao)求(qiu)將100%的(de)CO2永(yong)久(jiu)地封(feng)存(cun)在(zai)地下(xia)。每年(nian)(nian)逸散1％的(de)CO2對(dui)驅油(you)(you)項(xiang)(xiang)目(mu)無關(guan)緊要(yao)，但對(dui)封(feng)存(cun)來(lai)說是完(wan)全不合格的(de)。封(feng)存(cun)有更高(gao)要(yao)求(qiu)，需要(yao)更多監測(ce)。

大規模地質封存(cun)在商(shang)業模式、法律責任、生態(tai)影響、公共接受(shou)度方面都存(cun)在巨大挑戰，無論對于(yu)全球還是中(zhong)國的(de)減排需求，都遠水不解近(jin)渴。

國(guo)(guo)際專利文(wen)獻檢索發(fa)現(xian)，自2016年開始，國(guo)(guo)際社會已(yi)經將(jiang)CO2處置的(de)(de)重(zhong)點從(cong)封存轉移到(dao)利用上，即(ji)CCU，將(jiang)捕獲(huo)到(dao)的(de)(de)CO2轉換成(cheng)有規(gui)模化市(shi)場需(xu)求的(de)(de)燃料、化工(gong)產品(pin)(pin)或建筑材料。一方(fang)面通過現(xian)有的(de)(de)基(ji)礎設施有效減少碳(tan)增量排(pai)放，另一方(fang)面以多種高附加值的(de)(de)碳(tan)利用形式替代高成(cheng)本的(de)(de)碳(tan)封存，實現(xian)高排(pai)放產業的(de)(de)循環經濟，并(bing)為未來以產品(pin)(pin)的(de)(de)方(fang)式進行封存打下基(ji)礎。在(zai)這方(fang)面，國(guo)(guo)內外有很(hen)多機構都在(zai)研究示范，并(bing)已(yi)經有了一些突破性(xing)的(de)(de)進展。

2020年(nian)6月，美國能源部決定投入1700萬美元(yuan)的(de)(de)聯邦資金，用(yong)于碳利用(yong)研發(fa)計劃的(de)(de)11個項目。這(zhe)些項目重點(dian)研發(fa)和測試將(jiang)電力系統或其他工業(ye)排放(fang)的(de)(de)CO2作(zuo)為主要原料(liao)的(de)(de)創新技術，旨在減(jian)少排放(fang)，并將(jiang)CO2轉化(hua)為增值產(chan)(chan)(chan)品。項目覆蓋(gai)四個重點(dian)領域：有(you)機增值產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)合(he)成，無機固(gu)體碳制(zhi)品生產(chan)(chan)(chan)，藻(zao)類捕集CO2，無機材(cai)料(liao)的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)-最大限度利用(yong)混(hun)凝土和水(shui)泥(ni)。

今年(nian)3月22日(ri)，日(ri)本東芝宣布(bu)開發出(chu)全球最高(gao)效的(de)CO2電(dian)催化技(ji)(ji)術，比之(zhi)前技(ji)(ji)術處理的(de)速度提高(gao)了60倍。該技(ji)(ji)術利用底(di)面(mian)積為信封大小的(de)機器（底(di)面(mian)積約300平方(fang)厘米(mi)，高(gao)23厘米(mi)），每(mei)年(nian)最多可(ke)將(jiang)1噸CO2轉化成一氧化碳(tan)，然后再加氫合成為燃(ran)料(liao)或化工原料(liao)。東芝計劃2025年(nian)推出(chu)試制品。

在(zai)國(guo)內(nei)，多個研究(jiu)團隊(dui)在(zai)CO2轉換利用方面做出了(le)令人(ren)矚目(mu)的(de)成(cheng)績。中海油于2020年(nian)9月實現了(le)年(nian)產500噸的(de)CO2加氫制甲醇(chun)試點(dian)項(xiang)目(mu)。中科院(yuan)大連化物所李燦院(yuan)士(shi)的(de)團隊(dui)也在(zai)蘭州建成(cheng)了(le)千噸級“液態太(tai)陽燃料合(he)成(cheng)示范項(xiang)目(mu)”，并(bing)于2020年(nian)10月通過了(le)評審。

最讓人振奮的(de)(de)是(shi)北京光(guang)合(he)新能科技(ji)(ji)有限公司(si)的(de)(de)等(deng)離激元(yuan)技(ji)(ji)術。該技(ji)(ji)術利用電(dian)廠余熱(re)或太陽能光(guang)熱(re)，在(zai)常溫常壓下低成(cheng)(cheng)本(ben)地將CO2合(he)成(cheng)(cheng)為清(qing)潔燃(ran)料，目前已經完成(cheng)(cheng)了實驗(yan)室小試而進入了中等(deng)規模工業示范的(de)(de)階(jie)段(duan)。在(zai)CO2的(de)(de)轉換(huan)率、廢熱(re)到合(he)成(cheng)(cheng)產品的(de)(de)能量轉換(huan)效(xiao)率、成(cheng)(cheng)本(ben)競爭力等(deng)方面都取得了很好的(de)(de)效(xiao)果，有望很快就(jiu)可(ke)以商(shang)業化推廣。

此外，中國工程院院士、四川大(da)學校長謝和平團隊于2014年(nian)就已經在實驗室成功(gong)完成了CO2礦(kuang)化發電并(bing)生產碳(tan)酸鹽的實驗，據他們測算，每噸CO2能夠產出(chu)140度電，同時(shi)產出(chu)1.91噸碳(tan)酸氫鈉。

這(zhe)些把CO2從(cong)減排負擔變成高(gao)價值資源的技(ji)術，可以滿足(zu)提供能(neng)量與化工原材料(liao)的雙重(zhong)功能(neng)，如能(neng)成熟且大規模利用，或將(jiang)開創一個全(quan)新的碳中和技(ji)術范式。

人病(bing)了(le)，可(ke)以選擇中醫(yi)調理或者西(xi)醫(yi)手術。地球(qiu)病(bing)了(le)，在基于(yu)西(xi)醫(yi)的對抗式封存大(da)行其道且面臨(lin)困境(jing)時，何不努力(li)開發(fa)基于(yu)中醫(yi)疏(shu)通調理思路，通過轉換利用的中國(guo)方案呢？

或許您會說，燃料燃燒(shao)以后CO2還會回到空中(zhong)，碳(tan)轉(zhuan)換(huan)(huan)和利用(yong)(yong)解決(jue)不(bu)了碳(tan)總量降低(di)的問題。是的，但如果(guo)有了高(gao)(gao)效率(lv)低(di)成(cheng)本(ben)大(da)的CO2轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)產品的技術，我們可(ke)以先對高(gao)(gao)濃度的CO2進行轉(zhuan)換(huan)(huan)利用(yong)(yong)，不(bu)再燃燒(shao)化(hua)石能源(yuan)，實(shi)(shi)現增量減排(pai)。第二步再從空氣(qi)中(zhong)捕集(ji)并(bing)(bing)轉(zhuan)換(huan)(huan)利用(yong)(yong)，實(shi)(shi)現CO2的循環利用(yong)(yong)，在滿足(zu)能源(yuan)需求(qiu)的過程(cheng)中(zhong)不(bu)再往大(da)氣(qi)排(pai)放CO2，這樣(yang)就(jiu)可(ke)與可(ke)再生能源(yuan)取得同樣(yang)的效果(guo)。第三(san)步才從空氣(qi)中(zhong)捕獲并(bing)(bing)轉(zhuan)換(huan)(huan)成(cheng)可(ke)以封存(cun)的產品，實(shi)(shi)現地(di)球降溫減排(pai)。封存(cun)CO2轉(zhuan)換(huan)(huan)的產品要(yao)比CO2地(di)質封存(cun)要(yao)簡單的多。

這里的(de)(de)(de)(de)核(he)心思想是(shi)以(yi)(yi)漸進(jin)(jin)而非冒進(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法來(lai)解決問題，不(bu)追求在(zai)今(jin)天就(jiu)做出完美(mei)解決方(fang)案，而是(shi)讓(rang)今(jin)天的(de)(de)(de)(de)不(bu)完美(mei)為未來(lai)技(ji)術進(jin)(jin)步留下(xia)空間。這樣可以(yi)(yi)動態制(zhi)(zhi)定(ding)各行(xing)各業的(de)(de)(de)(de)碳中和技(ji)術路徑，讓(rang)未來(lai)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術在(zai)今(jin)天的(de)(de)(de)(de)碳中和解決方(fang)案中扮(ban)演自己(ji)的(de)(de)(de)(de)角色，并建立相應的(de)(de)(de)(de)體制(zhi)(zhi)機(ji)制(zhi)(zhi)和商業模式(shi)。

科學理性的碳中和之路

在(zai)低碳轉(zhuan)型(xing)實踐(jian)上(shang)，歐美國家有著非常(chang)豐(feng)富的經(jing)驗，值得我們學(xue)習(xi)與借鑒。但在(zai)本文探(tan)討(tao)的兩大核心問(wen)題上(shang)，我們要保持清(qing)醒(xing)的頭腦(nao)，走科學(xue)理性(xing)、符合(he)自己國情且富有中國特(te)色的碳中和之(zhi)路。

首先，應該將碳中和(he)問(wen)題(ti)聚焦(jiao)于CO2的(de)(de)過(guo)量排(pai)放上。正確理解(jie)碳元素對(dui)于人類社(she)會生存與發展的(de)(de)重要性，以及碳和(he)CO2的(de)(de)關(guan)系，圍繞CO2的(de)(de)過(guo)量排(pai)放來尋找氣候變(bian)化問(wen)題(ti)的(de)(de)解(jie)決方案。

其次，應該(gai)以科學(xue)的(de)態(tai)度與(yu)方法研究CO2過量排(pai)放(fang)問題(ti)的(de)系統(tong)性(xing)解(jie)決(jue)(jue)方案，方案需要包括循環和資源(yuan)化(hua)利用的(de)“順(shun)治”，而(er)不(bu)是(shi)簡單粗暴、事(shi)倍功半地封存(cun)的(de)“逆治”。任何(he)垃圾都(dou)是(shi)放(fang)錯了(le)位置(zhi)的(de)有用資產，CO2也(ye)是(shi)如此。解(jie)決(jue)(jue)CO2問題(ti)在于中醫全面系統(tong)性(xing)調理，而(er)不(bu)是(shi)西(xi)醫的(de)頭(tou)痛(tong)醫頭(tou)，腳痛(tong)治腳。

第三(san)，碳(tan)(tan)(tan)中和(he)(he)(he)不應以犧牲經濟的(de)合理發展和(he)(he)(he)老(lao)百姓的(de)生(sheng)活福祉為(wei)代(dai)價(jia)。按照中央財經委員會的(de)要求，“以系(xi)(xi)統觀念推(tui)進碳(tan)(tan)(tan)中和(he)(he)(he)的(de)工作，處(chu)理好減污(wu)降(jiang)碳(tan)(tan)(tan)和(he)(he)(he)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)安全(quan)、產業鏈(lian)供(gong)應鏈(lian)安全(quan)、糧食安全(quan)、群眾正常生(sheng)活的(de)關系(xi)(xi)”，避免碳(tan)(tan)(tan)系(xi)(xi)統與(yu)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)統之(zhi)間，能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)統與(yu)經濟系(xi)(xi)統之(zhi)間的(de)顧此失彼(bi)。

鑒于能(neng)源系(xi)統具有提供(gong)(gong)能(neng)源產(chan)品與(yu)化(hua)工原材料(liao)的雙(shuang)重(zhong)功(gong)能(neng)，能(neng)源系(xi)統需(xu)要考(kao)(kao)慮的不只是能(neng)量(liang)，還有物(wu)料(liao)。未來的能(neng)源系(xi)統肯定(ding)是以電力為核(he)心，但全面電氣化(hua)的能(neng)源系(xi)統無(wu)法提供(gong)(gong)人類社會需(xu)要的碳基原材料(liao)。在能(neng)量(liang)去碳化(hua)的進程中，需(xu)要考(kao)(kao)慮如(ru)何滿足(zu)碳基物(wu)料(liao)的需(xu)求和相關產(chan)業鏈(lian)、供(gong)(gong)應鏈(lian)的安全。

第(di)四，采取漸進(jin)而(er)不是冒進(jin)的方法來解決問題(ti)。在碳(tan)中(zhong)和(he)問題(ti)上，我們可(ke)以借鑒歐(ou)洲很多好的做法，但不能(neng)仿效部(bu)分歐(ou)洲機構否定所(suo)有(you)化石能(neng)源(yuan)，避(bi)免逢碳(tan)必反，急躁冒進(jin)。