斯坦福大學(xué)普雷考特（Precourt）能源研究中心的主任崔屹教授：美國能源政策、全世界碳中和事業(yè)發(fā)展的情況、以及各種科技在這一領(lǐng)域的應(yīng)用情況分享給你。如果你的工作或者專業(yè)學(xué)習(xí)與這方面相關(guān)，這些信息應(yīng)當(dāng)會給你提供一些幫助。（這個研究中心既是一個科技實(shí)驗(yàn)室，同時也是一個科技領(lǐng)域的智庫，為美國政府制定能源政策提供信息和技術(shù)支持。）

什么是碳中和？

這里的“碳”指的是二氧化碳，碳中和簡單地講就是，人類活動產(chǎn)生的二氧化碳的數(shù)量，和因?yàn)槿祟惢顒佣鴾p少的二氧化碳數(shù)量達(dá)到平衡。

比如根據(jù)美國政府全球氣候變化網(wǎng)站做的計(jì)算，一個中等體重的男子每天平均產(chǎn)生733克二氧化碳，這樣一年會產(chǎn)生大約270公斤的二氧化碳。假如我們種樹，讓樹來吸收二氧化碳，那么一年能吸收多少呢？在我們想象中，一棵大樹一年應(yīng)該能吸收不少二氧化碳，但事實(shí)并非如此。即使是一棵樹齡10年的大樹，平均一年只能吸收22公斤二氧化碳。

這是因?yàn)闃淠疽惨粑?，也會產(chǎn)生二氧化碳，如果有落葉，落葉腐爛之后還會再產(chǎn)生二氧化碳。由此可見，如果僅僅只是通過種樹來實(shí)現(xiàn)碳中和，效果遠(yuǎn)沒有我們想象得明顯。對于個人而言，即使你在生活中不用煤炭，不用紙張，不用任何木質(zhì)材料，更不能使用汽車或飛機(jī)這樣的現(xiàn)代化交通工具，完全過原始人的生活，一年下來也要種12棵樹才能做到碳中和。

楊鐳先生：西方一些國家報(bào)道，牧場上養(yǎng)牛養(yǎng)羊排放的二氧化碳和甲烷等溫室氣體也很多，這是危言聳聽，還是真有其事？

崔教授:這倒不是危言聳聽。一頭牛一年排放的二氧化碳要比人多得多，它們的糞便中含有大量的甲烷氣體，而單位質(zhì)量的甲烷氣體對溫室效應(yīng)的作用要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過二氧化碳，大約是二氧化碳的28倍。因此如果養(yǎng)牛還要達(dá)到碳中和，那每年不知道要種多少棵樹才能達(dá)成。

了解了這些簡單的事實(shí)，你就能體會到，實(shí)現(xiàn)碳中和的難度其實(shí)很大。根據(jù)推算，如果要想通過種樹的方法實(shí)現(xiàn)碳中和，全世界每年大約需要種一萬億棵樹。且不說種樹的時間和人力消耗，就算有，全世界也沒有這么多的荒地給你種。因此解決碳中和問題主要得靠新技術(shù)，而不是種樹或者讓人回到過去的原始生活。

如何實(shí)現(xiàn)碳中和？

實(shí)際上，要實(shí)現(xiàn)碳中和，必須從減排和捕捉兩方面同時入手。

首先是減少排放二氧化碳，特別是減少煤炭的使用，因?yàn)橐a(chǎn)生同樣的熱量，燒煤比燒油或者燒天然氣要分別多產(chǎn)生30%和68%的二氧化碳。

目前煤依然是全世界使用最多的化石燃料，全世界每年燒掉大約85億噸的煤，其中中國、美國和印度一共占了全世界煤使用量的70%。而全世界每年石油的使用量只有19億噸，相比煤是小頭。

好消息是，目前全世界每年的煤炭使用量已經(jīng)在減少，比2013年的峰值每年已經(jīng)少了5億噸。但是85億噸煤的消費(fèi)依然會產(chǎn)出300多億噸二氧化碳，人均產(chǎn)生4噸，相比之下，一個人一年呼吸所產(chǎn)生的270公斤二氧化碳連這個數(shù)字的10%都不到。但是，減少了煤炭使用，人類如何以同樣價格低廉的方式獲得同樣多的能量，這是一個大問題。

再說說捕捉二氧化碳。種樹是一種方法，但這種方式相當(dāng)被動，效率不高。如果人類要采取技術(shù)干預(yù)，更有效率的方式是在二氧化碳被排放到大氣中之前，就將它們捕捉住，再埋起來。

具體的做法大致是這樣的：二氧化碳和玄武巖會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)一種類似于碳粉末的礦物質(zhì)，這樣就可以把二氧化碳捕捉起來或者說消除掉。這種化學(xué)反應(yīng)自然界本身就在進(jìn)行，以前大家認(rèn)為這個過程需要上千年才能完成，十幾年前科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，采用一些特殊的辦法可以在8-12年內(nèi)就完成這個過程。

在冰島的一家發(fā)電廠（Hellisheidi），水文學(xué)家馬丁·斯圖特（Martin Stute）等人就在研究這種技術(shù)。他們采取的一種做法是，把發(fā)電廠產(chǎn)生的二氧化碳收集起來，讓它與水和硫化氫混合，形成類似蘇打的碳酸化合物。然后再將化合物注入地下400至800米深的多孔玄武巖巖石中，玄武巖會和二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成固態(tài)碳酸鹽礦物。 

這些科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只經(jīng)過了兩年時間，注入的二氧化碳中有95％已經(jīng)轉(zhuǎn)化為了礦物質(zhì)，比最初預(yù)期的8-12年還要快得多。這類捕獲和隔離二氧化碳的技術(shù)，統(tǒng)稱為CCS，采用這一技術(shù)，發(fā)電廠可以減少85%～95%二氧化碳排放。而且地球上百分之七十的地殼都是由玄武巖構(gòu)成的，我們不用擔(dān)心沒有地方可埋。

為什么碳中和難以實(shí)現(xiàn)？

但是使用CCS技術(shù)不是沒有成本的，發(fā)同樣多的電，CCS技術(shù)要多消耗10%-40%的燃料。一個電廠要完成發(fā)電指標(biāo)，如果原來要用1萬噸煤，現(xiàn)在就要用到11000～14000噸。此外，設(shè)備的成本，以及在巖石里埋藏二氧化碳的成本，最終也會加到電價上去。

對于用電的消費(fèi)者來講，這可能意味著電價要翻一番；而對于那些用電量很大的企業(yè)，比如鋼鐵企業(yè)，它們生產(chǎn)的成本會劇增。對此我們是否有所準(zhǔn)備，甚至能源成本的上升是否又可能會徹底毀掉一些行業(yè)，這些都是需要慎重考慮的。

如果全世界所有國家都馬上采用最嚴(yán)苛有效的環(huán)保政策和技術(shù)，那么經(jīng)濟(jì)肯定會大受影響，發(fā)展可能會停滯甚至倒退。而經(jīng)濟(jì)衰退，反過來又會使我們不再有足夠的資金和資源來制造和使用環(huán)保設(shè)備。

碳中和的難點(diǎn)在于，我們現(xiàn)在的生活方式和生產(chǎn)方式，與碳中和這個目標(biāo)是有矛盾的。如果要實(shí)現(xiàn)碳中和，又還想進(jìn)一步發(fā)展經(jīng)濟(jì)，在目前已有的技術(shù)手段下幾乎是不可能的。

比如，我們目前在家庭中使用煤氣灶，以及大多數(shù)人現(xiàn)在開的車都是內(nèi)燃機(jī)汽車，這些途徑排放出去的二氧化碳目前是無法捕獲的。如果想要捕獲二氧化碳，將它們隔離（埋起來），按照已有的手段，就是要多用電能（因?yàn)殡姀S有集中捕捉二氧化碳的能力）。

不用煤氣灶用電爐，這對于習(xí)慣烘烤制食品的歐美人可能影響還不大，但是對于習(xí)慣于炒菜的中國人來講就極不方便。再比如，不用內(nèi)燃機(jī)汽車用電動車。聽上去好像不錯，但如果把北京所有的內(nèi)燃機(jī)汽車都換成電車，不僅發(fā)電廠發(fā)的電不夠用，就算能發(fā)出來，輸電線路都輸不了那么多電，到時候很多電動車會根本充不上電。

再加上如果使用新型發(fā)電技術(shù)，電價可能翻一番，全部換成電動車的方案就更不現(xiàn)實(shí)。再加上還要鋪設(shè)新的供電線路，可能要把整個城市掀個底朝天。這必然會引起民眾的不便和反對，在一些西方國家，這樣的法案很可能根本通不過。

而且，如果只是改用電爐、電動車可能還好辦，碳中和的要求還會帶來更多領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。比如，如果說你的飲食習(xí)慣也必須改變，從主要吃天然的豬牛羊肉變成吃用大豆蛋白3D打印出來的人造肉，你能否接受呢？人造肉我是吃過的，那比真的肉口感可差遠(yuǎn)了。

為什么需要這樣呢？前面說到了，畜牧業(yè)的碳排放問題是很嚴(yán)重的，目前無論是用飼料養(yǎng)豬養(yǎng)雞還是在牧場放養(yǎng)牛羊，從能量轉(zhuǎn)換和碳中和的角度看，都是非常不合算的。

有人可能會覺得，牧場不是草原么，草原應(yīng)該也能吸收二氧化碳，釋放氧氣吧？實(shí)際上無論是牧場還是農(nóng)田，相比于森林而言，吸收的二氧化碳和釋放的氧氣都要少很多?？梢哉f，自從人類進(jìn)入農(nóng)耕社會以來，每開墾出一片農(nóng)田，都是提高了人類獲取能量的能力，但在自然角度而言，其實(shí)降低了自然環(huán)境利用太陽能的效率。

按照崔教授的觀點(diǎn)，人類如果真想實(shí)現(xiàn)碳中和，恐怕還需要把一些耕地甚至牧場還原成森林，同時大家需要過一種更為環(huán)保的生活，比如限制家畜肉類的食用量。人類能不能做到，不得而知。

說到植物吸收二氧化碳，試問：在全球碳循環(huán)中，海洋起了很大作用，被吸收的二氧化碳里有大約3/4是被海洋（包括海洋中的浮游植物）吸收，那是否有辦法讓海洋再多吸收一些呢？

崔教授： 在理論上可以，但未來幾十年的技術(shù)是難以做到的。而且這不僅僅是技術(shù)問題，更重要的是我們無法預(yù)知，讓海洋吸收更多的二氧化碳，這會對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生什么影響。即使你用很天然的手段，比如多種一些海草來吸收二氧化碳，但海草數(shù)量的大幅度增加會不會改變海洋的生態(tài)呢？會不會帶來比排放二氧化碳更大的危害？現(xiàn)在也不得而知。


總結(jié)：我們說的主要是煤炭發(fā)電中可以運(yùn)用的碳中和技術(shù)，有人會想到，那我們是否可以更多地使用太陽能和風(fēng)能等清潔能源來減少碳排放呢？然而這件事做起來也很難。這就涉及到輸電和儲能技術(shù)了，我們會在接下來的信文章中繼續(xù)和你探討。