農(nóng)林碳中和工程是集保護環(huán)境、能源換代、做強農(nóng)業(yè)-鄉(xiāng)村振興-惠及農(nóng)民于一體的國家工程，乃國之重器。

今天給大家分享來自石元春院士的兩篇文章，分別對農(nóng)林碳中和、生物質(zhì)能發(fā)表了重要觀點，文章共分為三部分：

1、《農(nóng)林碳中和工程》：本篇文章對農(nóng)林碳匯的潛力、主要構(gòu)成、發(fā)展建議等發(fā)表了重要看法，指出農(nóng)林碳中和工程應(yīng)作為重大專項列為國家長期計劃；

2、《減排降碳，生物質(zhì)能不該缺位》：文章指出我國生物質(zhì)能，年減排潛力將達到7.3-9.1億噸二氧化碳當量。并技術(shù)現(xiàn)成、成本低廉、效益顯著，絕不能讓它在我國實現(xiàn)雙碳目標的進程中缺位。

3、《石元春院士碳中和思考匯總》：我匯總了石元春院士13篇有關(guān)碳中和的深度思考，從各方面非常詳細的講解了生物質(zhì)能對我國實現(xiàn)雙碳目標的重要意義，查看全部標準下載方法，請在后臺回復(fù)“0223”。

如需查看更多內(nèi)容，請閱讀第3部分

01

農(nóng)林碳中和工程

一、碳交換的前世今生

地球大氣圈的組成主要是氮和氧，二氧化碳很少。4億年前，地球陸地出現(xiàn)生物，特別是出現(xiàn)光合力強的高等植物，利用太陽輻射能，吸收大氣二氧化碳與土壤中的水分，合成碳水化合物，構(gòu)成生物體，使碳和化學(xué)態(tài)能量得以保存和積累。生命與生物質(zhì)的出現(xiàn)，是地球發(fā)展史上的一座偉大里程碑。

導(dǎo)致地球上碳與化學(xué)態(tài)能量不斷加積的載體是生物質(zhì)，在長期地質(zhì)過程和地質(zhì)作用下，生物質(zhì)體的碳水化合物持續(xù)脫氧，轉(zhuǎn)化為碳氫化合物，始有今日之煤炭、石油與天然氣，故稱之“化石能源”。生物體將地球大氣圈的二氧化碳吸收富集并轉(zhuǎn)移封存到了巖石圈。

18世紀工業(yè)革命至今的200多年里，人類打開了“潘多拉魔盒”，將深埋地下的煤炭、石油和天然氣大量開采使用，將億萬年前封存地下的碳又放回到大氣中，其溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖和人類生存環(huán)境惡化。

這些溫室氣體的80%來自于化石能源。

20世紀后半葉，人類社會開始覺醒，提出“可持續(xù)發(fā)展”的概念，于1992年簽署《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，并于2015年通過《巴黎協(xié)定》，急切要求替代化石能源，減少二氧化碳排放，放慢全球變暖步伐。

中國正在大規(guī)模進行工業(yè)化建設(shè)，能源消費劇增，2018年二氧化碳排放量約為100.2億t，要在2060年實現(xiàn)碳中和，目標非常艱巨。

中國的第二、三產(chǎn)業(yè)是化石能源的主要消費者，主要碳排放者，是碳源；唯有從事生物性生產(chǎn)的第一產(chǎn)業(yè)是吸多排少的碳匯，是為二、三產(chǎn)業(yè)持續(xù)提供替代能源的重要基地。

地質(zhì)時期的生物質(zhì)吸碳聚能，當代的生物質(zhì)不僅能吸碳聚能，還可通過現(xiàn)代技術(shù)轉(zhuǎn)化為可再生清潔能源，替代化石能源以減排二氧化碳。

生物質(zhì)還可以實現(xiàn)負碳排放，防治大氣污染與農(nóng)業(yè)面源污染，生產(chǎn)綠色材料與有機化工產(chǎn)品，做強農(nóng)業(yè)與振興鄉(xiāng)村經(jīng)濟等。

農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)像個萬花筒與百寶箱，需要人們?nèi)チ私?、探尋和開啟它豐富的碳中和潛能。

解鈴尚須系鈴人，且觀今日之生物質(zhì)將何為！

據(jù)國際政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告（2013）披露，“生物質(zhì)能和碳捕獲/封存（BECCS）是極少有的，能將近幾百年來被大氣吸收積存的二氧化碳吸出與移走的技術(shù)”。

二、負碳排放，潛力巨大

生物體吸碳排碳，理論上是零碳排放，怎么會有“負碳排放”？

畜禽糞便在自然條件下發(fā)酵釋放出的甲烷，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的25倍，如以其生產(chǎn)沼氣與生物天然氣去替代化石能源，即是“以污治污”，再加上飼料生長期間的吸碳，其全生命周期為負碳排放。

據(jù)瑞典Lund大學(xué)研究，按每獲得1 kW·h 做功，煤、天然氣、風(fēng)能、沼氣與生物天然氣的二氧化碳排放量分別是508~897 g、398 g、61 g、-414 g。即沼氣的碳減排能力是風(fēng)能和太陽能的4.6~18倍。

又據(jù)德國能源署資料，每行駛公里排放的二氧化碳當量，汽柴油、天然氣、生物天然氣分別為156~164g、124g、5g。即生物天然氣的碳排放只是化石天然氣的1/25。在歐洲，重型柴油車改用生物天然氣后，微粒物（PM）和NOx排放量分別減少了97%和86%。

國際能源組織（IEA）報告稱，以生物天然氣替代常規(guī)天然氣是最有希望的減排技術(shù)。德國有沼氣-天然氣生產(chǎn)廠1萬余家，全國生物發(fā)電產(chǎn)能的68%（7.1 GW）來自沼氣-生物天然氣。

生物天然氣還有一個可貴稟賦，即物質(zhì)循環(huán)優(yōu)質(zhì)。

生物質(zhì)在高溫燃燒條件下，植物營養(yǎng)元素揮發(fā)固結(jié)殆盡，不能繼續(xù)參與物質(zhì)循環(huán)。而常溫條件下的厭氧發(fā)酵，生物質(zhì)的植物營養(yǎng)元素全部保留于沼渣沼液和以優(yōu)質(zhì)有機肥回歸土壤。

負碳排放的微生物沼氣發(fā)酵與提純?yōu)樯锾烊粴饧婢呷ノ?、減排、保土、增收的效果，一石四鳥。

三、碳吸存中的“三擦邊球”

農(nóng)業(yè)稻麥棉，林業(yè)喬木樹，五千年如是。

這里提的思路是，在既不能種莊稼又不能長喬木的邊際性土地上種植抗逆性強，生命力旺盛的能源灌草，此一板打出了3個擦邊球。

一民營企業(yè)在河北康?？h沙地上種植了約5萬hm2灌木檸條，既防風(fēng)固沙，又用每3~4年平茬下來的枝條發(fā)電。該電廠替代了10萬t標煤，輸出了2.5億kW·h綠色電力，年減排二氧化碳17萬t，還為千余農(nóng)民就業(yè)，千余農(nóng)戶脫貧作了貢獻。

又一民營企業(yè)在內(nèi)蒙古毛烏素沙地種植約4萬hm2灌木沙柳，防風(fēng)固沙與平茬枝條發(fā)電并舉，年發(fā)電2.1億kW·h，還將電廠排放的二氧化碳收集起來養(yǎng)殖螺旋藻，叫“三碳經(jīng)濟”。

經(jīng)聯(lián)合國認證，該項目每年減排碳25.6萬t，移存二氧化碳15萬t，加上沙柳地下部的固碳量，每年可實現(xiàn)50~60萬t二氧化碳的吸存與減排，并為社會提供8000多個就業(yè)崗位，人均收入1.2萬元。該項目獲聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會2012年度頒發(fā)的“20年防沙治沙特別貢獻獎”。

有資料稱，新疆克拉瑪依地區(qū)的灌木紫穗槐和檸條的年公頃生物量產(chǎn)出分別為16.162 t和10.541 t；年固碳量分別為7.866 t和5.185 t。

另有一種能在黃土高原和東北地區(qū)能安全越冬的芒草，年公頃生物量產(chǎn)出30 t，此二地有約1億公頃邊際性土地可種此芒草，其生物量產(chǎn)出與固碳量之大可想而知。

中國有多少不能種農(nóng)作物和樹木，但可種能源灌草的邊際性土地？

根據(jù)國土資源部2015年更新的資料，基于全國1km柵格25個地類的土地利用數(shù)據(jù)，綜合考慮了人口、交通和生態(tài)保護等因素，選出了灌木林、疏林地、低覆蓋度草地、沙地、鹽堿地等11類，面積1.44億hm2，比現(xiàn)有耕地面積還大。每年可生產(chǎn)生物質(zhì)14.4億t，能源潛力為7.2億t標煤。

據(jù)此繪制了自然條件下全國可能源用邊際性土地的能源潛力分布圖。

綠地、生物量產(chǎn)出，以及8.2 t標煤的綠色替代能源全部都是新增。

邊際性土地實現(xiàn)能源灌草種植后，祖國大地將出現(xiàn)一道新的風(fēng)景線，億萬公頃荒地禿嶺將被灌林草叢所染，生態(tài)環(huán)境改觀，綠色油田片片，美麗的座座“金山銀山”。

四、三片農(nóng)林碳中和場

中國有3片農(nóng)林碳中和場，農(nóng)田、能源灌草與喬木林，它們的面積分別為1.35億、1.44億、1.86億hm2，合計4.65億hm2。

3個碳中和場的碳狀況的主要計算參數(shù)是：1 t生物質(zhì)年吸存0.5 t二氧化碳和產(chǎn)能0.5 t標煤；1 t標煤排放2.6 t二氧化碳；1 t生物質(zhì)能的排放量是煤碳排放量的40%。

以上3片農(nóng)林碳中和場的二氧化碳年增匯量合計37.4億t。這是現(xiàn)量，如果考慮到2060年的40年間的增量，農(nóng)林碳中和工程的貢獻將在年增匯50億t二氧化碳以上，約當于現(xiàn)年排放量的一半。

同時具有生產(chǎn)12.1億t標煤生物質(zhì)能源的潛力，相當于全國現(xiàn)年能源消費總量的30%。

農(nóng)田碳中和場的碳交換最頻繁。據(jù)資料，中國農(nóng)田生物量產(chǎn)出15億t，可吸存二氧化碳7.5億t；另可供能源用農(nóng)林有機廢棄物產(chǎn)出量折標煤4.92億t，轉(zhuǎn)化替代能源可減排二氧化碳9.3億t（含負碳減排）；農(nóng)林牧漁共消費化石能源8232萬t標煤，排放二氧化碳2億t。農(nóng)田碳中和場匯多源少，合計年增匯潛力為14.8億t二氧化碳。

能源灌草碳中和場，建成后按年公頃地上及地下部生物量產(chǎn)出10 t計，年生物量產(chǎn)出14.4億t，吸存二氧化碳7.2億t，轉(zhuǎn)化為替代能源折標煤7.2億t，減排二氧化碳4.4億t，合計年增匯潛力11.6億t二氧化碳。

喬木林碳中和場是長時段碳吸存，現(xiàn)總生物量155億t和年吸存二氧化碳11億t（《中國森林資源報告2019》），林業(yè)三剩物的替代減排已計算在農(nóng)田碳中和場。

以上3片農(nóng)林碳中和場的二氧化碳年增匯量合計37.4億t。這是現(xiàn)量，如果考慮到2060年的40年間的增量，農(nóng)林碳中和工程的貢獻將在年增匯50億t二氧化碳以上，約當于現(xiàn)年排放量的一半。

同時具有生產(chǎn)12.1億t標煤生物質(zhì)能源的潛力，相當于全國現(xiàn)年能源消費總量的30%。

五、農(nóng)林碳中和工程，國之重器

農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)和3片碳中和場具有碳吸存與替代減排雙重功能，是實現(xiàn)國家碳中和目標的主要陣地，又是生物質(zhì)資源庫與生物質(zhì)能田。

農(nóng)林碳中和工程由2個部分組成：

第一部分是改善3片碳中和場的農(nóng)作物、能源灌草及喬木林的群體結(jié)構(gòu)與管理，增加碳吸存與生物量產(chǎn)出；

第二部分是非糧農(nóng)林生物質(zhì)與有機廢棄物的資源化利用，發(fā)展生物質(zhì)能、材料和化工產(chǎn)品等綠色產(chǎn)業(yè)，增加替代減排力度。

農(nóng)林碳中和工程具有年增匯37.4億t二氧化碳和年增12.1億t標煤生物質(zhì)能的潛力。

農(nóng)林碳中和工程的核心與重點是在3個碳中和場加強植物體培育和生物量產(chǎn)出基礎(chǔ)上，全面、科學(xué)部署綠色供熱與發(fā)電、液體生物燃料、沼氣-生物天然氣和全生物降解塑料4大支柱產(chǎn)業(yè)體系，以實現(xiàn)國家碳中和目標，改善全國能源消費結(jié)構(gòu)，推進“第二農(nóng)業(yè)”發(fā)展。

4大支柱產(chǎn)業(yè)的一代技術(shù)與商業(yè)化在中國已經(jīng)成熟，熱化學(xué)合成生物燃油與全生物降解塑料的二代技術(shù)已處世界前列，正蓄勢待發(fā)，報效國家。

實施農(nóng)林碳中和工程的建議是：

作為重大專項列為國家長期計劃；

成立有相關(guān)業(yè)務(wù)部門參加的“農(nóng)林碳中和工程”辦公室，建議辦公室設(shè)在農(nóng)業(yè)與農(nóng)村工作部；

成立基于5G的“農(nóng)林碳中和工程”研究設(shè)計院，為工程實施提供技術(shù)支撐與指導(dǎo)；

設(shè)置“第二農(nóng)業(yè)”學(xué)科、專業(yè)與學(xué)院，培養(yǎng)人才；

選擇300~600個縣（市）進行不同類型農(nóng)林碳中和工程項目先行示范，爭取在2030年碳排放達峰前為中國乃至世界找到碳中和綠色方案。

農(nóng)林碳中和工程是集保護環(huán)境、能源換代、做強農(nóng)業(yè)-鄉(xiāng)村振興-惠及農(nóng)民于一役的國家工程，乃國之重器。

02

減排降碳，生物質(zhì)能不該缺位

“2019年，全球大氣中二氧化碳的濃度已經(jīng)達到410.5ppm。如果要實現(xiàn)本世紀末全球溫升控制在2℃以內(nèi)的目標，大氣中的二氧化碳濃度就不能超過470ppm。近年來，二氧化碳濃度的增長速率一直維持在3ppm/年，按此計算，上述溫控目標恐難實現(xiàn)?！?/p>

在第三屆全球生物質(zhì)能創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，中國科學(xué)院、中國工程院院士石元春指出，要想實現(xiàn)“碳中和”的最終目標，“單純依靠減少碳排放量是遠遠不夠的，還需要用負排放產(chǎn)生的減量抵消掉相當一部分的排放量。但目前在國內(nèi)，具有負碳排放作用的生物質(zhì)能卻并沒有得到應(yīng)有的重視甚至很少有人提及?！?/p>

一、廢棄生物質(zhì)材料增溫效應(yīng)巨大

“廢棄的農(nóng)林生物質(zhì)等原材料如不加以處理任其自然分解，便會產(chǎn)生大量甲烷和氧化亞氮。這兩種溫室氣體若直接向大氣排放，將會產(chǎn)生更嚴重的后果?！笔褐赋觯捎诋斍叭祟惢顒赢a(chǎn)生的溫室氣體排放大部分是二氧化碳，因此在各國提出的中和或凈零排放目標中，常用碳來代指溫室氣體?！暗珳厥覛怏w其實不止二氧化碳，甲烷和氧化亞氮如果直接排放到大氣中，其增溫效應(yīng)將分別是二氧化碳的28倍和310倍?！?/p>

事實上，甲烷減排已經(jīng)開始在國際范圍內(nèi)引起高度重視。就在剛剛結(jié)束的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十六次締約方大會上，甲烷減排正式成為會議主題。100多個國家共同簽署了“全球甲烷承諾”協(xié)定，旨在到2030年使甲烷排放水平較2020年降低30%。特別是在大會期間發(fā)布的《中美關(guān)于在21世紀20年代強化氣候行動的格拉斯哥聯(lián)合宣言》也提出，將制定一項甲烷國家行動計劃，“爭取在21世紀20年代取得控制和減少甲烷排放的顯著效果”。

“將生物質(zhì)原料進行統(tǒng)一收集、加工，阻斷甲烷等溫室氣體的產(chǎn)生和排放，發(fā)展沼氣、生物天然氣等能源化利用，將會形成顯著的負排放效應(yīng)?！笔簭娬{(diào)，如果再將生物質(zhì)能和碳捕獲與留存技術(shù)相配套，就可以大幅度減少二氧化碳的排放?！凹又黝愞r(nóng)林作物在生長過程中，通過光合作用吸收了空氣中的二氧化碳，從全生命周期的角度看，生物質(zhì)能具有明顯的負碳排放屬性?！?/p>

二、生物質(zhì)能利用長期未獲足夠重視

但中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授程序指出，縱觀國內(nèi)現(xiàn)狀，生物質(zhì)能的發(fā)展始終未能得到足夠的重視。以農(nóng)作物秸稈為例，當前我國年產(chǎn)秸稈量超過10億噸，但作為生物質(zhì)能的主要原材料之一，其能源化利用率僅為3%左右?！盀榱吮苊饴短旆贌斩拵淼拇髿馕廴?，目前相關(guān)主管部門對于秸稈利用的主導(dǎo)政策還是還田。但秸稈還田不僅會不同程度地影響土地和播種質(zhì)量、加重病蟲害，而且秸稈入土不久便會迅速分解產(chǎn)生大量溫室氣體，加重溫室效應(yīng)?！?/p>

“同樣是廢棄物處理，城市的有機廢棄物被歸結(jié)為‘市政垃圾’，有專項的處置經(jīng)費，而農(nóng)村產(chǎn)生的秸稈等農(nóng)林廢棄物和畜禽糞便就沒有這個待遇。生物質(zhì)能企業(yè)不但得不到處置經(jīng)費，反過來還需要自己掏錢購買原料。目前，原材料成本已經(jīng)占據(jù)生物質(zhì)能企業(yè)生產(chǎn)總成本的60%左右，行業(yè)發(fā)展不景氣，很難吸引新的投資?！背绦蛱寡?，“歸根結(jié)底，最關(guān)鍵的就是缺乏真正落地的支持政策?！?/p>

我之前發(fā)布過生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)政策大爆發(fā)！五千億市場不容錯過，匯總了全國及各個省市生物質(zhì)能相關(guān)政策，包括發(fā)布單位、發(fā)布時間、政策文件、主要內(nèi)容、原文鏈接等，可點擊閱讀下載。

三、應(yīng)將生物質(zhì)能廣泛納入碳市場

程序指出，針對負碳排放的特性，在推廣使用生物質(zhì)能的過程中，更應(yīng)當將其廣泛地納入到碳市場交易的范疇中。

今年9月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深化生態(tài)保護補償制度改革的意見》，明確將林業(yè)、可再生能源、甲烷利用等領(lǐng)域溫室氣體自愿減排量項目納入全國碳市場。程序認為，《意見》雖然釋放出了國家政策對于甲烷減排的關(guān)注，“但《意見》只覆蓋了很少幾個試點省、市，而且規(guī)定沖抵配額占碳排放配額的比例最高不超過5%，加之當前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域列入的項目過少，事實上示范作用并不明顯。下一步，應(yīng)逐步加大納入碳排放權(quán)交易的生物質(zhì)特別是甲烷減排的份額。”

據(jù)程序測算，如果達到國家能源局中期規(guī)劃指標，即到2030年年產(chǎn)200億方生物天然氣，折合發(fā)電量約860億千瓦時，按照1千瓦時產(chǎn)生414克的二氧化碳當量排放計算，則可產(chǎn)生3650萬噸二氧化碳當量的負排放；如果按照我國生物天然氣的年總潛力4000-5000億方計算，年減排潛力將達到7.3-9.1億噸二氧化碳當量。

石元春說：“如此技術(shù)現(xiàn)成、成本低廉、效益顯著的能源利用技術(shù)和形式，絕不能讓它在我國‘碳達峰、碳中和’的進程中缺位?！?/strong>

03

石元春院士碳中和思考匯編

以下僅為匯編部分內(nèi)容截圖，如需下載完整版，回復(fù)“0223”

標簽：碳中和