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中国化学家发明碳回收革命性技术

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国经济周刊 发布时间:2014-03-11 浏览:
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中国储能网讯:“速生草本植物碳转化刈割封存技术,可促进生物质飞跃大增产,获得足量的生物质,将其制备成固体、气体、液体形态的能源产品,替代化石能源,实现大气温室气体负增长,可降碳除霾,解决相关环境问题。”中国的一位化学家雷学军自信地对《中国经济周刊》介绍说。

雷学军研究员,湖南省精细化工研究所所长、全国劳动模范、国务院政府特殊津贴专家。他发明的“速生草碳转化刈割封存技术”,即利用速生草的光合作用,将大气中的二氧化碳转化成固态的有机碳化合物,从而减少大气中的二氧化碳含量,在全球二氧化碳的回收方面实现了革命性突破。

与此同时,来自环保、科技等相关机构和领域的多位专家,在对雷学军的专利技术和科研基地进行调研和考察后认为,此技术的另一革命性意义在于,将有限的森林碳汇变成无限的植物碳汇,改虚拟的“指标”碳排放权交易为可计量的实物碳产品交易。

“如果此项技术在实践应用中,确能达到减碳、固碳、除霾效果,并能推广形成产业规模,那么其现实意义不可忽视。”一位权威政策研究专家分析说,“既解决中国节能减排和除霾的技术难题,又可以缓解中国节能减排的巨大压力,改善中国在世界上的环保负面形象。”

雷学军对自己技术的自信及其潜在意义,远超过专家的预估和评价。“我们经过科学测算,如果此技术得到规模化推广应用,那么,中国只需要用50年时间,种植和加工4369亿吨碳产品,全球二氧化碳的浓度就可以降低恢复到工业革命前的水平,实现人类碳排放与碳回收的自然平衡状态,二氧化碳的减排就会成为历史。”

令雷学军没想到的是,他的专利技术得到了一位地方官员的高度认可,并自愿为他做试验试点:位列中国百强县第7位的湖南省长沙县,确定2014年创建全国首个“零碳县”试点发展模式,县委书记杨懿文亲任试点领导小组组长。

杨懿文说,长沙县之所以自愿率先试点,他们的考虑是,长沙县是工业大县,但同时也一直高度重视生态发展,“如果借助此项中国原创发明技术,长沙县能在全国率先实现"零碳县"目标,那么全国2856个县也可以通过复制实现零碳。中国的节能减排目标也许可以由此实现。”

碳回收的革命性技术——依靠速生草吸收工业革命带来的二氧化碳增量

全人类都在努力,但也都不明白:为何没人能将工业革命带来的历史遗留问题——二氧化碳排放增量或存量给解决掉?

对于普通人来说,二氧化碳的回收是个知识盲点和技术难题;但对于化学家雷学军来说,难题似乎只是一个简单的化学原理:二氧化碳的排放和回收,原本是自然界自我完成的一个循环平衡,即地质运动、人类和动物等生存排放,海洋、森林和草原等植物吸收;但是,从工业革命开始,化石能源的使用人为地将碳排放一下子陡增。根据联合国政府间气候变化专门委员会统计公布的数据,工业革命前,即1750年,大气中的二氧化碳总质量约为1.462万亿吨,而工业革命以来将这一数字骤然扩大为2.1万亿吨,增加了6380亿吨。也就是说,目前,人类节能减排需要从大气中回收的二氧化碳,就是这6380亿吨。

如何回收和减少呢?雷学军介绍说,从科学原理看,二氧化碳的回收途径很简单,通过自然界中的植物吸收。他算了一笔账:现在的世界森林总面积约40 亿公顷,储存的碳储总量为2890亿吨。换句话说,现有的世界森林面积能够形成的森林碳储总量只有2890亿吨。城市化和工业化使森林面积不断减少,因此,对全球节能减排目标中需要减少的6380亿吨二氧化碳来说,森林已是尽力了。

“现有的森林面积是经过6500万年才形成的,地球陆地面积有限,因此用扩大森林面积来减碳的思路根本行不通。”雷学军断然否定。

除此之外,他还对寄希望于秸秆等生物质能源来实现减排目标的美好愿望,用数据泼了一盆冷水:现在世界能源年使用总量约160亿吨标煤,相当于 320亿吨碳产品,而世界秸秆年总产量43.8亿吨,仅占世界总能耗的13%。因此,秸秆不能替代化石能源,不能实现大气二氧化碳负增长。

“既然依靠森林自然回收和依靠减少新排放,都解决不了化石能源带来的二氧化碳存量问题,我们就必须转换思路,回到治本这一起点。”雷学军说。

何为治本?

雷学军将复杂的科学难题翻译为通俗语言:种植既速生、体积又高大的草本植物(代替生长缓慢的森林),通过光合作用吸收空气中的二氧化碳;然后再将速生草通过干燥和成型,减小体积、做成标准碳产品,最后封存在仓库中,从而达到固定空气中二氧化碳的作用,降低大气二氧化碳浓度。

何谓速生草本植物?

在雷学军的科研基地,第一次来参观的人都会被一种从未见过、比人还高的速生植物吓一跳:2~3米高、叶子宽大、种植密集,外形类似玉米和高粱,而且在湖南地区每年可以像割韭菜一样重复收割3到4次。更令人吃惊的是,他们的研究发现,以乔木普遍50年的生长周期计算,速生草由于一年可多次收割,同样的种植面积,50年在一个单位地块反复收割种植的速生草加起来,叶面总面积是乔木的260~370倍;叶绿体总数量是乔木的250~350倍;生物质总量和捕碳总量是乔木的50~80倍。

这些速生高大的草本植物被收割后,便被送到科研基地的“固碳加工流水线”:鲜草通过干燥、粉碎、压缩,最后成为“压缩饼干式的标准碳产品”。

据介绍,这些速生草的选育、栽培、加工、储碳、封存,可实现大气二氧化碳负增长,并能代替化石能源、化学肥料、化学农药,制备精细化工产品,修复生态环境等进行综合利用,雷学军已经申请获得了29项发明专利。

在科研基地,记者看到了整齐封存的标准碳产品。但它们真的将二氧化碳吸收并储存了吗?

面对记者的疑问,雷学军提供的“南方林业生态应用技术国家实验室”为其所做的技术检验报告显示:有机碳块中有机碳含量达49.2%,封存1吨有机碳块相当于封存1.46吨二氧化碳。

为了帮助记者更通俗地理解标准碳产品的碳储量与现实中二氧化碳排放的关系,雷学军又算了一笔账:钢铁企业一直是碳排放“大户”,例如宝钢,按其1500万吨产量计算,二氧化碳排放量约为3000万吨;为固化这些二氧化碳,就需要2054.8万吨碳产品。

从一个企业扩展到全球,数字又如何?雷学军测算,将全球大气中二氧化碳浓度从当前的0.0391%降低到工业革命前的0.0275%,需封存4369亿吨标准碳产品;若每年封存90亿~110亿吨,需种植土地、湿地和水面面积约10000万公顷,“我国的土地、海洋资源完全能够满足”,雷学军说,这一过程只需50年时间,就能使大气中二氧化碳浓度降低至工业革命前的水平,让空气污染、温室效应和雾霾问题得到根本性的解决。

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