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)域的應用情況分享給你。如果你的工作或者專(zhuān)業(yè)學(xué)習與這方面相關(guān)，這些信息應當會(huì )給你提供一些幫助。（這個(gè)研究中心既是一個(gè)科技實(shí)驗室，同時(shí)也是一個(gè)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(jiǎn)單地講就是，人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳的數量，和因為人類(lèi)活動(dòng)而減少的二氧化碳數量達到平衡。

比如根據美國政府全球氣候變化網(wǎng)站做的計算，一個(gè)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(huì )產(chǎn)生大約270公斤的二氧化碳。假如我們種樹(shù)，讓樹(shù)來(lái)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(shù)一年應該能吸收不少二氧化碳，但事實(shí)并非如此。即使是一棵樹(shù)齡10年的大樹(shù)，平均一年只能吸收22公斤二氧化碳。

這是因為樹(shù)木也要呼吸，也會(huì )產(chǎn)生二氧化碳，如果有落葉，落葉腐爛之后還會(huì )再產(chǎn)生二氧化碳。由此可見(jiàn)，如果僅僅只是通過(guò)種樹(shù)來(lái)實(shí)現碳中和，效果遠沒(méi)有我們想象得明顯。對于個(gè)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(chē)或飛機這樣的現代化交通工具，完全過(guò)原始人的生活，一年下來(lái)也要種12棵樹(shù)才能做到碳中和。

楊鐳先生：西方一些國家報道，牧場(chǎng)上養牛養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(tīng)，還是真有其事？

崔教授:這倒不是危言聳聽(tīng)。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的作用要遠遠超過(guò)二氧化碳，大約是二氧化碳的28倍。因此如果養牛還要達到碳中和，那每年不知道要種多少棵樹(shù)才能達成。

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

如何實(shí)現碳中和？

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

首先是減少排放二氧化碳，特別是減少煤炭的使用，因為要產(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85億噸煤的消費依然會(huì )產(chǎn)出300多億噸二氧化碳，人均產(chǎn)生4噸，相比之下，一個(gè)人一年呼吸所產(chǎn)生的270公斤二氧化碳連這個(gè)數字的10%都不到。但是，減少了煤炭使用，人類(lèi)如何以同樣價(jià)格低廉的方式獲得同樣多的能量，這是一個(gè)大問(wèn)題。

再說(shuō)說(shuō)捕捉二氧化碳。種樹(shù)是一種方法，但這種方式相當被動(dòng)，效率不高。如果人類(lèi)要采取技術(shù)干預，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(lái)。

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

在冰島的一家發(fā)電廠(chǎng)（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(chǎng)產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái)，讓它與水和硫化氫混合，形成類(lèi)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(huì )和二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應，形成固態(tài)碳酸鹽礦物。 

這些科學(xué)家們發(fā)現，只經(jīng)過(guò)了兩年時(shí)間，注入的二氧化碳中有95％已經(jīng)轉化為了礦物質(zhì)，比最初預期的8-12年還要快得多。這類(lèi)捕獲和隔離二氧化碳的技術(shù)，統稱(chēng)為CCS，采用這一技術(shù)，發(fā)電廠(chǎng)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成的，我們不用擔心沒(méi)有地方可埋。

為什么碳中和難以實(shí)現？

但是使用CCS技術(shù)不是沒(méi)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(gè)電廠(chǎng)要完成發(fā)電指標，如果原來(lái)要用1萬(wàn)噸煤，現在就要用到11000～14000噸。此外，設備的成本，以及在巖石里埋藏二氧化碳的成本，最終也會(huì )加到電價(jià)上去。

對于用電的消費者來(lái)講，這可能意味著(zhù)電價(jià)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(huì )劇增。對此我們是否有所準備，甚至能源成本的上升是否又可能會(huì )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苛有效的環(huán)保政策和技術(shù)，那么經(jīng)濟肯定會(huì )大受影響，發(fā)展可能會(huì )停滯甚至倒退。而經(jīng)濟衰退，反過(guò)來(lái)又會(huì )使我們不再有足夠的資金和資源來(lái)制造和使用環(huán)保設備。

碳中和的難點(diǎn)在于，我們現在的生活方式和生產(chǎn)方式，與碳中和這個(gè)目標是有矛盾的。如果要實(shí)現碳中和，又還想進(jìn)一步發(fā)展經(jīng)濟，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，以及大多數人現在開(kāi)的車(chē)都是內燃機汽車(chē)，這些途徑排放出去的二氧化碳目前是無(wú)法捕獲的。如果想要捕獲二氧化碳，將它們隔離（埋起來(lái)），按照已有的手段，就是要多用電能（因為電廠(chǎng)有集中捕捉二氧化碳的能力）。

不用煤氣灶用電爐，這對于習慣烘烤制食品的歐美人可能影響還不大，但是對于習慣于炒菜的中國人來(lái)講就極不方便。再比如，不用內燃機汽車(chē)用電動(dòng)車(chē)。聽(tīng)上去好像不錯，但如果把北京所有的內燃機汽車(chē)都換成電車(chē)，不僅發(fā)電廠(chǎng)發(fā)的電不夠用，就算能發(fā)出來(lái)，輸電線(xiàn)路都輸不了那么多電，到時(shí)候很多電動(dòng)車(chē)會(huì )根本充不上電。

再加上如果使用新型發(fā)電技術(shù)，電價(jià)可能翻一番，全部換成電動(dòng)車(chē)的方案就更不現實(shí)。再加上還要鋪設新的供電線(xiàn)路，可能要把整個(gè)城市掀個(gè)底朝天。這必然會(huì )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(guò)。

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

為什么需要這樣呢？前面說(shuō)到了，畜牧業(yè)的碳排放問(wèn)題是很?chē)乐氐?，目前無(wú)論是用飼料養豬養雞還是在牧場(chǎng)放養牛羊，從能量轉換和碳中和的角度看，都是非常不合算的。

有人可能會(huì )覺(jué)得，牧場(chǎng)不是草原么，草原應該也能吸收二氧化碳，釋放氧氣吧？實(shí)際上無(wú)論是牧場(chǎng)還是農田，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(shuō)，自從人類(lèi)進(jìn)入農耕社會(huì )以來(lái)，每開(kāi)墾出一片農田，都是提高了人類(lèi)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(yáng)能的效率。

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

說(shuō)到植物吸收二氧化碳，試問(wèn)：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(lái)幾十年的技術(shù)是難以做到的。而且這不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，更重要的是我們無(wú)法預知，讓海洋吸收更多的二氧化碳，這會(huì )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(lái)吸收二氧化碳，但海草數量的大幅度增加會(huì )不會(huì )改變海洋的生態(tài)呢？會(huì )不會(huì )帶來(lái)比排放二氧化碳更大的危害？現在也不得而知。


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