二氧化碳:气候危机的解决方案(前提是它是绿色且有植被的那种)

Biogenic CO2 originates with organic matter and is part of the natural carbon cycle where plants absorb CO2 through photosynthesis.
Biogenic CO2 originates with organic matter and is part of the natural carbon cycle where plants absorb CO2 through photosynthesis.Image: Chris Abney/Unsplash
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  • 生物源二氧化碳可与绿色氢气结合,生产电子燃料。

  • 此类燃料可为难以减排的行业提供碳中和能源。

  • 需要更完善的二氧化碳基础设施,以推动该技术大规模应用。

过去三十年间,二氧化碳(CO2)因被视为全球变暖的主要原因而声名狼藉。过量排放引发了全球环境危机,这种批评确有道理。然而,我们必须重新审视对二氧化碳的固有认知,转而关注利用生物源二氧化碳实现雄心勃勃的气候目标所蕴含的积极潜力。

生物源二氧化碳源于有机物,是自然碳循环的一部分:植物通过光合作用吸收二氧化碳。随后,这些植物会腐烂或被焚烧,将二氧化碳释放到大气中,再被新生植物重新吸收——由此形成一个循环过程。

无论二氧化碳来自何处,其分子本身并无不同,但其来源于生物界还是化石燃料,两者之间的差异却十分显著。化石燃料中的碳已被封存数百万年,一旦释放,便会增加大气中的二氧化碳浓度。生物源二氧化碳则不然,因为其释放量与相关有机物此前所吸收的量相当。

如何利用生物源二氧化碳解决气候危机?通过将其与绿色氢气结合,我们可以生产电子燃料(e-fuels),例如电子甲醇。制取氢气并不复杂——这一工艺已有数百年历史。你甚至可能在高中化学课上亲手做过。由可再生能源驱动的电解槽可将水(H2O分子)分解为氢气(H2)和氧气(O2)。随后,氢气既可直接用作能源,也可作为进一步加工的基础原料。

直到最近,这一工艺都无法大规模实施,因为电力既不便宜也不绿色,而且电解需要大量能源。得益于风能和太阳能等可再生能源的快速建设,我们如今已能生产大量绿色氢气。绿色氢气是一个蓬勃发展的产业,将彻底变革能源体系。

一个引人注目的例子是全球物流公司马士基,该公司将使用绿色甲醇为一支由逾20艘集装箱船组成的船队提供动力,这在不久前还是难以想象的前景。之所以难以想象,是因为海运属于“难以减排”行业。此类行业还包括航空、水泥、钢铁和化工等领域,它们在全球排放中占有很大份额。这些行业之所以难以减排,是因为它们无法直接实现电气化,其能源消耗在很大程度上依赖碳和化石燃料。其排放与运营方式紧密交织,迄今为止,这使脱碳工作难以推进。

在减少化石碳排放的努力中,生物源二氧化碳提供了一种解决方案:当我们将其作为原料用于电子燃料(如电子甲醇)时,便可获得实际上碳中和的燃料,适用于航运或航空领域。这听起来像科幻小说,但正如马士基的案例所示,这一转变正在发生。这只是众多大型企业之一,它们正率先示范如何显著减少地球上一些排放量最大的行业的排放。沃尔沃已承诺在其重型纯电动卡车的车架中使用绿色钢材,而苹果已采购首批采用无碳冶炼技术生产的商用级铝材。

到2050年,多达38%的飞机可能使用氢燃料或电力驱动。
到2050年,多达38%的飞机可能使用氢燃料或电力驱动。
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电子燃料所用的碳应主要基于生物源二氧化碳,而化石源二氧化碳应封存于地下。两者不可颠倒,因为若封存生物源二氧化碳,将减少电子燃料关键组成部分的供应,从而推高价格,并拖慢难以减排行业的脱碳进程。

鉴于二氧化碳在电子燃料生产中的关键作用,它很快将成为一种可交易的商品。这是一件好事。它将推动大规模碳捕集项目的实施,并使生物源二氧化碳得以利用、化石源二氧化碳得以封存于地下。

与化石燃料产生的二氧化碳不同,生物源二氧化碳是碳中和的。Image: European Energy

然而,全球各国监管机构必须对将二氧化碳从废弃物转变为商品可能带来的后果保持警惕。为单纯将生物质加工为电子燃料而过度促进生物质生长,必须受到严格监管,以避免森林砍伐及危及重要农业活动。在欧洲,监管机构已迅速察觉这一问题,其他地区的监管机构也应借鉴其做法,密切关注那些试图规避这些限制的行为体。

要启动此类大规模市场,行业参与者需要一定程度的投资可预测性。监管机构必须主动站出来,提供支持各种二氧化碳运输方式的框架。根据二氧化碳来源地和技术应用情况,该行业将依赖管道、铁路、船舶和卡车组成的网络。

二氧化碳基础设施的建设应与氢能基础设施及可再生能源的部署同步推进。在绿色燃料中利用二氧化碳所带来的气候效益,在很大程度上取决于生物源二氧化碳与可再生能源制取的氢气相结合。若基础设施并行建设,这些技术的推广速度将加快。

尽管二氧化碳是气候变化的主要原因,但现在是转变观念的时候了,我们应认识到生物源二氧化碳的潜力,将其视为脱碳难以减排行业、显著减少全球排放的重要解决方案组成部分。通过技术创新、协作联盟和审慎的监管行动,我们可以开启可持续发展的新纪元,让二氧化碳成为迈向更绿色未来的重要组成部分。

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