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全球快资讯:碳的来处和归途

“碳排放”是温室效应气体的总称,我们通常将温室气体主要构成部分——“二氧化碳”作为量化指标。因此,“减碳”的本质是在“减二氧化碳”。当前,全球碳排放趋势不容乐观,主要体现在全球二氧化碳排放量经历2020年5%的下降后,于2021年出现了反弹式增长。国际能源署《全球能源回顾:2021年二氧化碳排放》指出,2021年全球二氧化碳排放高达363亿吨,绝对增幅超过20亿吨,相比2020年增幅6%。

2021年,诺贝尔物理学奖得主真锅淑郎(Syukuro Manabe)提出的辐射对流平衡模型量化了二氧化碳对气温的影响,指出二氧化碳浓度翻倍会导致全球升温2.36摄氏度。全球变暖的趋势已经为人类的日常生活带来威胁,最显著的是极端高温问题导致粮食减产。据2017年《国家科学院学报》的研究显示,全球平均气温每升高1摄氏度,全球小麦、水稻、玉米和大豆平均产量将下降3-8%;相比2020年,遭遇粮食危机或粮食不安全的人数在2021年增长近4000万人。温室效应正在对全球范围的生态环境产生巨大影响,“减碳”行动刻不容缓。


(相关资料图)

2016年各国签署的《巴黎协定》让人类应对气候变化问题开始从科学认知上升到政治共识。我国积极响应《巴黎气候变化协定》,继提出“3060目标后”对具体路径做出了明确部署,促进产业和能源结构优化、鼓励绿色低碳技术的研发与普及,体现出我国对应对气候变化的坚定承诺。

01、“减轻”和“抵消”路径助力碳中和

从2006年“碳中和”被牛津字典评为年度词汇,到2021年第26届联合国气候变化大会上,联合国秘书长古特雷斯呼吁各国立即采取行动,到2050年真正实现碳中和目标,“碳中和”的重要性不言而喻。

那么,什么是碳中和?“碳中和”是指在一定时期内,通过节能减排以及植树造林,抵消生产生活中直接或间接产生的二氧化碳,实现相对零排放。从这个原理出发,实现碳中和的基本思路可以粗略地划分为“减轻”路径和“抵消”路径。

所谓“减轻”,就是通过各种方法减少温室气体的排放,具体可以用4个“R”概括:减排(reduce)、回收(recycle)、替代(replace)和复用(reuse)。通过减少煤炭、石油等化石能源的消耗,改进技术提高能源利用效率,用风能、太阳能、核能等可再生清洁能源替代化石能源等方式,我们可以努力减少碳排放的增量,从而实现碳中和目标。

然而,无论我们采取何种减排方式,都很难真正实现零排放。于是,“抵消”路径应运而生。“抵消”的基本思路是,首先建立碳市场,市场中的部分企业通过采用节能减排技术,让自身最终碳排放低于其获得的配额,进而可以通过碳交易市场向出现配额赤字的企业出售多余配额,从而使得总体碳排放量下降。

我国也在积极建设碳排放市场:根据生态环境部数据,从2021年7月全国碳排放权交易市场正式开市算起,截至当年12月31日,全国碳市场已累计运行114个交易日,碳排放配额累计成交量1.79亿吨,累计成交额76.61亿元。按照我国约7吨的年人均碳排放量计算,全国碳市场的交易配额总额相当于上海市常驻人口一年的碳排放量。

1990~2019年中国人均二氧化碳排放趋势图

数据来源:IEA

02、计算碳足迹的两种方式

‍碳足迹就像一个“脚印”,记录我们所有产生碳排放的行为。二氧化碳的排放,源自化石燃料的使用,比如石油、天然气等,使用越多的化石燃料,碳足迹“脚印”就越大。虽然碳足迹的计算是个较复杂的过程,我们还是可以根据一些方法粗略估算出自己对环境产生的影响。根据国家自然资源部发布的碳足迹计算方法,目前常用的有两种:

一、生命周期评估(Life Cycle Assessment)法

按国际标准ISO 14040/44定义,生命周期评估可以用来衡量产品或者服务在生产、使用和废弃处置过程中给环境带来的影响。

生命周期评估包括以下四个阶段:

1. 目的与范围确定(Goaland Scope Definition),将生命周期评估研究的目的及范围予以清楚地确定,使其与预期的应用相一致。

2. 存货分析(Inventory Analysis),编制一份与研究的产品系统有关的投入产出清单,包含资料搜集及运算,以便量化一个产品系统的相关投入与产出,这些投入与产出包括资源的使用及对空气、水体及土地的污染排放等。

3. 影响评估(Impact Assessment),采用生命周期存货分析的结果,来评估与这些投入产出相关的潜在环境影响。

4. 解释说明(Interpretation),将存货分析及影响评估所发现的与研究目的有关的结果相结合,形成结论与建议。

二、 通过所使用的能源矿物燃料排放量计算

由于经过严密计算的数据也许并不能帮我们直观地了解到“碳足迹”产生的影响,那么就先举个例子来描述一段碳足迹产生的过程:

你可能会认为,开车产生的碳排放,仅仅来源于发动机,其实,你还忽略了把燃料运送到加油站过程中的碳排放——从最开始化石燃料开采所需的能量,到燃料的精炼,再到最终运送到加油站,都会产生碳排放,更不用说一开始的汽车生产制造环节,其产生的碳排放远超我们想象。

那么,减小碳足迹会带来哪些积极影响呢?

虽然想要消灭碳足迹几乎是不可能的,但这不妨碍我们去思考自身行为和选择,尽可能地减小碳足迹,为地球做出一份微小但有意义的贡献。

03、什么是碳捕捉

根据麦肯锡的报告,至少到2050年,人类的主要能源来源仍将是产生大量碳排放的化石能源,与此同时,全球人口的增长也意味着能源需求的不断增长。在此背景下,为了应对气候变化,科学家们提出了不同的方法:碳捕获与封存(carbon capture and storage, CCS)技术旨在将二氧化碳从工业或相关排放源中分离出来、封存、并长期与大气隔绝,但过高的成本限制了该技术的大范围应用。相比之下,“碳捕捉”技术(carbon capture and utilization, CCU)则展现了截然不同的路径。

和将二氧化碳永久封存的CCS技术不同,“碳捕捉”技术旨在捕获二氧化碳、并将其作为用来生产含碳的产品(如燃料等),这一过程可能产生三种结果:

1. 当二氧化碳随着上述产品的消耗,比如燃料的燃烧,再次进入大气层中,这就形成了正的碳排放

2. 当二氧化碳在上述过程结束后,又被再次捕捉并存储到地下,这便形成了负的碳排放

3. 最理想的情况下,当二氧化碳被再次捕捉后,碳原子被无限循环利用,这就形成了循环经济体系,实现了碳的净零排放

不过,当前碳捕捉技术的发展仍旧任重道远、仍有一系列问题亟待解决,比如,如何直接从空气中收集二氧化碳并将其提纯?捕获和利用二氧化碳的过程本身是否具有能源效率呢?此外,CCU技术的发展还需要大量的资金投入。而这些都是我们需要采取行动以加以回应的问题。

04、我们可以怎么做?

我国正步入全面绿色低碳发展的新阶段,对于企业和个人来说,从食品运输、能源消费,到垃圾处理等,各方面都在提倡“共同塑造可持续发展的未来”。气候变化作为一个全球性议题,要有效地、经济地采取行动,我们必须考虑全球排放。普华永道中国在《【国企改革观象台】:应对气候变化,助力企业走向碳中和》报告中指出,“为落实碳中和目标,企业应考虑设立与国家政策一致的减碳目标,并结合自身发展制定可行的碳中和路线图。”

第一步:核算碳足迹

使用科学的方法如生命周期评估法(LCA),准确计算出企业自身和产品链的排放;

第二步:降低碳排放

在全面评估碳排放的基础上,识别企业主要能耗的源头,通过制定科学高效的方法降低碳排放,实现低碳运营。

例如,通过自然或人工的手段——碳汇,吸收和清除大气中的二氧化碳。

海洋和森林就是天然碳汇,它们可以通过一系列自然过程从大气中吸收二氧化碳。其中,海洋被认为是主要的天然碳汇,因为它能够吸收排放到大气中的大约50%的碳,尤其是浮游生物、珊瑚、鱼类、藻类和其他生物的光合作用,可以捕获和存储大量碳。

在森林和其他林地地区,碳封存是通过植物的光合作用完成的。植物可以从大气中吸收二氧化碳,储存其中的一部分碳,并将氧气返回到大气中。

不过,天然碳汇也存在一定限制。当它们对碳的吸收超过最大限度时,会导致海洋酸化等负面问题。

经过长期研究,我国科研人员已开发出众多行之有效的人工碳汇技术。然而,当面临极端天气和自然灾害时,现有的技术还不足以应对特发情况。碳汇功能的稳定性、有效性、经济性还待经过长期实验后,才能得以实施。虽然碳汇不能解决全部问题,但它依旧是应对气候变化的重要手段。使用可再生能源、逐步放弃对化石燃料的依赖,是当下全球的共识。

第三步:实现碳中和

实施广泛的碳补偿组合项目,包括碳捕获及封存项目开发、控制甲烷等可持续的再生能源开发等。

当前的能源消耗方式,是导致气候变化的主要原因,碳中和有助于改变我们的习惯,促进碳减排和可再生能源增长。近日,源码视频号将持续更新双碳系列栏目,希望帮助你更好地了解“双碳”的意义,助力达成全球可持续发展的目标。

标签: 二氧化碳 气候变化 生命周期

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