在碳中和時(shí)代 “碳元素”或?qū)⒊蔀橄∪辟Y源

我們都知道，碳中和帶來(lái)了許多新能源產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也帶來(lái)了一些原本不缺的自然資源一時(shí)間搶得頭破血流。其中最為搶手的就是在電動(dòng)車的飛速發(fā)展下生產(chǎn)動(dòng)力電池的鋰資源以及配套的鈷、鎳等元素。尤其是鋰元素，在短短一年的時(shí)間漲了十倍，硬生把電動(dòng)車這個(gè)消耗品干成了投資品。

 

像鋰、鈷、鎳這些金屬元素，雖然本來(lái)在地球中含量就少。在雙碳目標(biāo)提出之前，儲(chǔ)能的需求并沒(méi)有那么大，所以這些元素也并不覺得有啥可缺的。但在雙碳目標(biāo)提出以后，我們用腳指頭想都能預(yù)判這種儲(chǔ)量有限的自然資源會(huì)隨著電動(dòng)車的普及越來(lái)越稀缺。于是大家都會(huì)瘋搶這些資源。在這其中，有一種大家都忽視的資源，看起來(lái)很多，但未來(lái)可能會(huì)變得極為搶手，這個(gè)資源就是——碳。

 

對(duì)，你沒(méi)看錯(cuò)，是碳。

 

你可能暈了：地球上的資源，缺啥也不能缺碳??！人類就是碳基生命，化石能源全是碳，我們搞碳中和不就是要把空氣中多余的二氧化碳全部干掉嘛。你說(shuō)碳匯變成稀缺資源是幾個(gè)意思？

 

沒(méi)錯(cuò)，碳元素在地球是不缺的，我說(shuō)的碳也不是泛指所有的碳元素，而是指生物碳，即生物質(zhì)里面的碳元素。

 

你可能更暈了，這生物質(zhì)不也到處都是？還稀缺呢，不都是給錢就賣？

 

沒(méi)錯(cuò)，沒(méi)有碳中和的話，生物質(zhì)確實(shí)算不上什么好東西?，F(xiàn)在是碳中和的早期階段，所以生物質(zhì)的需求還沒(méi)爆發(fā)出來(lái)，就像2016年前的鋰元素一樣，但我預(yù)估不出5年，生物質(zhì)就要開始走上理元素的暴漲之路了。為什么這樣說(shuō)呢，且聽我細(xì)細(xì)道來(lái)。

 

生物質(zhì)通常指的是農(nóng)林廢棄物，也有部分是專門種植的能源植物。生物質(zhì)的核心就是它的碳是來(lái)自于空氣中的二氧化碳。這種碳的特點(diǎn)是：如果燃燒后變成二氧化碳回到大氣，那么它是碳中性的；如果不燃燒，不被微生物分解，而是以某種形態(tài)穩(wěn)定下來(lái)，那么它就是負(fù)碳的，這是唯二的負(fù)碳技術(shù)之一（另一種是DACCS）。

 

現(xiàn)在我們的碳中和進(jìn)程還處在最容易的電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，生物碳的重要性還沒(méi)有顯現(xiàn)，隨著碳中和進(jìn)程的推進(jìn)，生物碳的作用將會(huì)越來(lái)越重要，許多領(lǐng)域的深度脫碳必須要靠生物碳才能完成。

 

在發(fā)電領(lǐng)域，生物質(zhì)發(fā)電不但在未來(lái)要承擔(dān)基荷發(fā)電的功能，還要通過(guò)加裝CCS裝置實(shí)現(xiàn)發(fā)電排放的負(fù)碳化。雖然現(xiàn)在生物質(zhì)電廠經(jīng)營(yíng)困難，但隨著碳價(jià)慢慢升高，發(fā)電部分的虧損會(huì)慢慢從碳收益中找回來(lái)。目前已經(jīng)有大量燃煤電廠在進(jìn)行生物摻燒改造了，因?yàn)槊繜粐嵣镔|(zhì)約等于省兩噸配額。

 

在需要高溫煅燒的行業(yè)比如水泥行業(yè)，通過(guò)電氣化來(lái)達(dá)到煅燒的效果的可行性不大，所以還是需要燃料燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)，除了化石能源以外，可行的燃料有不含碳的綠氫/氨，但這個(gè)成本太高效率太低。含碳的燃料包括固態(tài)碳、甲烷、甲醇、乙醇等，其中的碳元素都需要來(lái)自生物質(zhì)。

 

在金屬冶煉領(lǐng)域，凡是涉及到還原反應(yīng)的，目前的還原劑用的都是由煤炭焦化而產(chǎn)生的焦炭，焦炭被氧化后自然就變成了二氧化碳排放到大氣中去，比如鋼鐵的冶煉。要想實(shí)現(xiàn)這部分生產(chǎn)過(guò)程的零碳化，就需要用其它的還原劑來(lái)替換焦炭，雖然主流的研究方向是采用綠氫，但綠氫的生產(chǎn)成本實(shí)在太高而且存在質(zhì)量問(wèn)題。所以未來(lái)的解決方案可能還是生物質(zhì)。

 

最重要的是有機(jī)化工領(lǐng)域，有機(jī)化工對(duì)于現(xiàn)代文明而言意味著什么我不多費(fèi)口舌。所謂有機(jī)化工，就是搗鼓那些含碳的分子，讓他們組合成一些對(duì)人類有用的材料。目前有機(jī)化工中主要的碳都是來(lái)自于化石能源。對(duì)，就是指前段時(shí)間熱議的“原料用能”中的原料。這些原料在生命周期的盡頭大部分都是進(jìn)入垃圾焚燒爐給燒掉了，當(dāng)然，會(huì)向大氣中釋放二氧化碳。

 

這個(gè)量有多少呢？根據(jù)《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2021》的數(shù)據(jù)，全國(guó)原料用化石能源總量為34557萬(wàn)噸標(biāo)煤，其中煤炭13207萬(wàn)噸標(biāo)煤，石油19841萬(wàn)噸標(biāo)煤，天然氣1403萬(wàn)噸標(biāo)煤，主要用于各類煤化工、石油化工和天然氣化工，并輸出各類生產(chǎn)及生活用品。這些產(chǎn)品在廢棄后通過(guò)焚燒的形式將其所隱含的化石碳以二氧化碳的形式排放至大氣中，預(yù)計(jì)每年產(chǎn)生7.1億噸二氧化碳排放，如果我們既想用到各種讓我們生活更便利的化工產(chǎn)品，又不想有這部分的排放，那唯二的辦法就是讓有機(jī)化工中的化石碳全部替換為生物碳（另一種是萬(wàn)金油CCS）。

 

以上提到的對(duì)生物質(zhì)需求的行業(yè)想要實(shí)現(xiàn)碳中和幾乎都沒(méi)有其它可替代的方案，所以未來(lái)不可避免地會(huì)造成對(duì)生物碳需求的大幅度增加。

 

說(shuō)完需求，我們?cè)僬f(shuō)說(shuō)供應(yīng)。生物質(zhì)來(lái)源的大頭是農(nóng)林廢棄物，我國(guó)可利用的農(nóng)林廢棄物我找到的數(shù)據(jù)差異比較大，有說(shuō)4億噸的，有說(shuō)7億噸的。但即使是7億噸，也不夠化工行業(yè)一家轉(zhuǎn)型的用量。更重要的是：生物質(zhì)產(chǎn)量嚴(yán)重依賴于土地，在我國(guó)土地資源不變的情況下，每年產(chǎn)生的生物質(zhì)將基本不會(huì)產(chǎn)生太大變化，所以生物碳跟其它稀有金屬?zèng)]啥區(qū)別。

 

一邊是需求的爆炸式增長(zhǎng)，一邊是是供應(yīng)的一層不變，生物碳想不變稀缺資源都難。我預(yù)測(cè)，在以后的田間地頭里會(huì)出現(xiàn)很多公司，當(dāng)農(nóng)作物塊成熟時(shí)，他們會(huì)免費(fèi)提供農(nóng)作物收割處理一條龍服務(wù)，并且高價(jià)把秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物打包買走。所以，在未來(lái)，即使當(dāng)個(gè)農(nóng)民也算是站住了碳中和的風(fēng)口。

 

當(dāng)然，生物碳再稀缺其價(jià)格也不會(huì)永遠(yuǎn)上漲，因?yàn)橛蠧CS這個(gè)萬(wàn)金油技術(shù)的存在，所以預(yù)計(jì)未來(lái)一噸生物質(zhì)的價(jià)格的上限，差不多就是兩噸CCS的價(jià)格。