如果我們要像《巴黎氣候協定》(Paris Climate Agreement)所規定的那樣，將全球氣溫升幅限制在比工業化前水平高出2攝氏度之內，那就不僅僅是轉向風能和太陽能等碳中性能源那么簡單。這將需要負碳技術，包括能實際降低大氣中二氧化碳水平的能源。

　　盡管大多數氣候研究人員和活動人士都認為，要實現《巴黎協定》的目標，就需要采取碳減排的解決方案，但迄今為止，大多數這些解決方案在短期內都被認為是不切實際的，尤其是對中國這樣的煤炭大國而言。

　　現在，來自哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)和哈佛-中國能源、經濟和環境項目(Harvard-China Project on Energy，Economy and Environment)的研究人員與清華大學(Tsinghua University)以及中國、澳大利亞和美國其他機構的同事合作，分析了中國轉向負碳發電的技術和經濟可行性。

　　這項研究發表在《美國國家科學院院刊》上。

　　哈佛大學吉爾伯特·巴特勒(Gilbert Butler)環境研究教授、該論文的資深合著者邁克爾·麥克爾羅伊(Michael McElroy)表示，這篇論文提出了一個大膽的建議，即中國不僅可以向負碳能源邁進，而且可以以一種具有經濟競爭力的方式做到這一點。

　　清華大學環境學院副教授、該論文第一作者陸西(音譯,Xi Lu)表示：“我們所描述的這套系統不僅為長期發電提供了一種負碳的替代方案，而且為減少中國的空氣污染帶來了顯著的短期共同利益。”陸還曾是海洋研究所的研究生和博士后。

　　McElroy，Lu和他們的同事提出的戰略包括兩種形式的綠色能源的結合：煤-生物能源的氣化以及碳捕獲和儲存。

中國哈爾濱辰能生物質發電廠 圖片：萬客收儲運

　　生物能源是負碳工具箱中最重要的工具之一。

　　生物能源來自地球上最好的二氧化碳洗滌器——植物。正如我們大多數人在小學學到的，植物利用光合作用將二氧化碳轉化為有機碳和氧氣。儲存在植物中的碳可以通過燃燒重新轉化為能量。發酵，如在生產乙醇時，或者通過一種稱為氣化的過程，將富含碳的原材料轉化為一氧化碳、氫和二氧化碳，用于燃料和工業化學品制造。

　　將生物質轉化為能源，然后捕獲和儲存廢棄二氧化碳的過程是負碳發電最常被談論的策略之一。它被稱為BECCS——具有碳捕獲和存儲功能的生物能源利用。問題是，在大多數應用中，BECCS的效率不是很高，需要大量的土地來種植為地球提供能源所需的植物，這可能會導致全球糧食和水資源的短缺。

　　但是，如果有一種方法可以使這個過程更加實用和有效呢？

　　Lu、McElroy和他們的國際團隊轉向了一個不太可能的綠色能源解決方案：煤炭。

　　McElroy說：“如果你試圖僅靠生物燃料來實現這一目標，那么效果并不十分明顯。煤的添加提供了一種非常重要的能源。如果你將生物燃料與煤混合并使其氣化，你就可以在這個過程中開發出一種純氫源。”

　　通過模擬生物燃料與煤炭的不同比例，研究人員發現，只要混合燃料中至少有35%是生物質，而且廢棄二氧化碳被捕獲，那么所產生的電力實際上會減少大氣中的二氧化碳。按照這個比例，研究人員發現，電力的平均成本將不超過9.2美分每千瓦時。每噸約52美元的碳價，將使該系統在成本上可以與中國目前的燃煤電廠展開競爭。

　　這一戰略的一個關鍵組成部分是利用作物殘茬(農田收獲后的植物殘茬)作為生物燃料。

　　在中國，季節性農業秸稈焚燒是空氣污染的主要來源之一。收集這些殘茬并將其用作生物燃料，不僅能減少二氧化碳，還能顯著改善空氣質量。氣化還可以更容易地從中去除空氣污染物。

　　研究人員承認，開發一個收集生物質并將其輸送到發電廠的系統需要時間，但他們辯稱，該系統不需要一次全部實施。

　　哈佛-中國項目的執行董事、該研究報告的合著者克里斯·P.尼爾森(Chris P. Nielsen)表示：“由于我們調查了煤炭與生物質的整體比例，我們已經展示了中國如何能夠逐步轉向一種越來越負碳的能源。首先，少量的生物燃料可以用來減少凈正碳排放。然后，這個體系可能會向碳中和過渡，并最終形成一個負碳體系。你不必從一開始就完成所有的事情。”

　　Lu說，這項研究為在中國尋求實現負碳能源機會的決策者提供了重要信息。

　　本研究由Liang Cao, Haikun Wang, Wei Peng, Jia Xing, Shuxiao Wang, Siyi Cai, Bo Shen, and Qing Yang等共同執筆；主要作者Lu和其他三位在中國的合作者都是哈佛-中國項目的校友。它得到了哈佛全球研究所(Harvard Global Institute)的部分資助。

　　（原文來自：每日科學 新能源網綜合）