碳循环经济:温室气体排放达峰和碳中和的新路径
发布时间:2020/10/12 来源:宏春观察
9月22日,我国关于2030年温室气体排放达峰和2060年碳中和的目标一经提出,就引起国际社会的热议和赞扬。那么,如何以经济的减排措施实现这一宏伟目标,仍有大量的工作要做。本文将我国提出并经国际社会认可的CCUS概念中的U(利用)进一步拓展,提出碳循环经济的思路和对策。
全球气候变化是人类面临的共同挑战,尽管其在科学上存在不确定性:全球气温升高是人为活动的结果还是自然周期变化,在科学上并没有得到严格证明。因此,气候变化是一个政治议题、发展议题、外交议题或地缘政治议题。另一方面,减排二氧化碳等温室气体既是国际潮流是大势所趋。因此,发展碳循环经济,是实现《巴黎协议》目标、为子孙后代留下美好家园的重要措施。
一、发展碳循环经济的必要性与背景
碳循环经济是一个全新概念,从内涵界定到公众理解并没有形成国际共识;虽在英文中出现循环碳经济(circular carbon economy)表述。从这个意义上说,讨论碳循环经济的内涵外延十分必要,以便感兴趣的读者能更加准确理解。
什么是碳循环经济?总体上看,应当是围绕二氧化碳减量化、再利用和资源化所进行的经济活动总称。这是将我国关于循环经济的界定套用在二氧化碳上的结果。国内有钢铁循环经济、塑料循环经济等的界定,这是从行业角度出发的界定;也有食品循环经济、能源循环经济等的界定。因此,碳循环经济的界定,也是科学合理的。
与此同时,循环经济的内涵也需要与时俱进。2005年《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》提出的重点工作和重点环节,也应当拓展和延伸。
提出发展碳循环经济的背景,是应对全球气候变化的需要。由于近年来极端天气事件在世界各大洲频发,对生态环境和人类生命安全造成了巨大损失。人类应对气候变化的行动也从未停下脚步。1997年12月9日在日本京都签订了《京都议定书》,2009年哥本哈根峰会被认为是“拯救人类的最后一次机会”的会议。2016年4月22日《巴黎协定》已经由175个国家正式签署,目标是与工业革命前的水平相比,全球变暖应“远低于”2摄氏度,并“努力”使变暖的温度低于1.5摄氏度。
根据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)的评估,实现2℃目标全球要在2070年前后实现碳中和,实现1.5℃目标要在2050年实现碳中和。2017-2018年全球平均气温已比工业革命前高出1℃;按照当前排放趋势和各国现有行动,2040年左右将升高1.5℃,2065年前后升高甚至超过2℃,本世纪末将升高3-4℃甚至更高,也就无法实现《巴黎协定》的目标。这将给世界各国带来一系列不可逆转的生态灾难,甚至引发公共卫生事件、系统性金融风险、经济衰退和地区冲突。
换言之,气候变化挑战日趋严峻紧迫,各方自主贡献与实现《巴黎协定》的目标有较大差距,提高行动力度已成为全球气候治理进程的焦点。联合国秘书长古特雷斯在2020年4月22日“世界地球日”的发言中,号召世界各国要确保将气候应对行动放在经济复苏的核心;他提出的绿色高质量复苏倡议得到各方积极支持。美国众议院提出报告,支持重返《巴黎协定》,推动美国2050年实现碳中和,很多州已经并将继续采取积极的气候行动。欧盟提出“绿色新政”,2030年减排目标从40%提高到50%-55%,2050年实现碳中和。这不仅是应对气候变化的政策计划,也是推动经济复苏和增长的战略。
《巴黎协定》确定的绿色低碳发展是大势所趋。《巴黎协定》及其实施,坚持《联合国气候变化框架公约》确定基本原则,提出了低碳、气候韧性和可持续发展的共同愿景,确立了“自下而上”、由国家自主决定贡献的行动模式,建立了强化透明度框架和五年盘点一次持续提高力度的机制,明确了发展中国家的行动与发达国家提供的资金、技术和能力建设支持要相匹配。尽管疫情打乱了世界各国经济社会发展节奏,但《巴黎协定》确定的绿色低碳发展大趋势不可逆转,应对气候变化在全球治理和各国经济社会发展议程中仍占有重要地位。各国要把防控疫情、恢复经济的短期目标与应对气候变化的长期目标相结合,实现协同增效,促进高质量发展。
在2019年底出台的《欧洲绿色新政》中,欧委会提出了行动路线图及所需的投资和可用的融资工具,涵盖所有经济领域,尤其是交通、能源、农业、建筑以及钢铁、水泥、信息和通信技术、纺织和化工等行业。绿色也将贯穿从交通到税收,从食品到农业,从工业到基础设施等领域。随着绿色新政的推行,欧盟将投资于清洁能源和扩大碳排放交易,还会大力推动循环经济并保护欧洲的生物多样性。
中国已采取了一系列政策措施,取得了显著成效。2019年,中国GDP比2005年增长超4倍,同时单位GDP二氧化碳排放比2005年下降了48.1%,相当于减少二氧化碳排放约56.2亿吨,非化石能源占一次能源比重达15.3%;可再生能源装机总量约占全球30.4%,新增量约占全球32.2%。这充分说明,中国正在走上一条符合国情的、兼顾经济社会发展与应对气候变化的绿色、低碳和循环发展道路。
一场蔓延速度之快、影响范围之广、危害程度之深的前所未有的新冠肺炎疫情,对各国经济社会秩序造成了前所未有的冲击,全球产业链被暂时打断,国际交往几近停摆。受疫情影响,中国一季度GDP下降6.8%,影响近千万人就业。中央对经济形势的判断从困难加大到挑战前所未有,说明我国经济社会发展面临形势的严峻性;部署工作重点从“六稳”到“六保”,凸显了中央的底线思维。尽管经济社会发展面临严峻挑战,但我们仍在危机中育出新机,于变局中开出新局,将继续坚持新发展理念,通过推进新型基础设施建设和新型城镇特别是中小城镇建设,加速产业转型升级,发展节能环保、新能源和循环经济等产业,实现绿色高质量复苏,推进生态文明建设,并继续采取积极应对气候变化的政策和行动,百分之百兑现我们的承诺,为全球气候治理和绿色高质量复苏做出新的更大贡献。
中国应对气候变化离不开中国国情和发展阶段的基本特征。中国的国情是什么?主要是自然、人口、经济特征,也就是自然资源、生态资产的空间禀赋对经济社会发展的支撑。上世纪30年代,人口地理学家胡焕庸先生提出了划分我国人口密度的对比线,即“瑷珲—腾冲线”,线的东南侧36%的国土居住着96%的人口。近一个世纪的发展演化,这一格局依然没有根本变化。进入21世纪,有学者对我国宜居情况的分析表明,960万平方公里的广袤国土,适宜人居的国土空间只占国土面积的9.99%,承载的人口占30%;而因地形、地貌、温度、降水等因素不适宜和临界适宜人类居住的青藏高原、黄土高原、戈壁荒漠,占据55.2%的国土面积,所承载的人口只有3.4%。这就是我国的生态资源禀赋。
中国发展阶段的最大特征是工业化和城市化的历史任务尚未完成。党的十九大提出“美丽中国”目标是,到2020年,生态环境质量总体改善,主要污染物排放大幅减少,环境风险得到有效管控,生态环境保护水平同全面建成小康社会目标相适应。2035年,生态环境质量实现根本好转,“美丽中国”目标基本实现。到本世纪中叶,物质文明、政治文明、精神文明、社会文明、生态文明全面提升,绿色发展方式和生活方式全面形成,人与自然和谐共生,生态环境领域的国家治理体系和治理能力现代化全面实现,建成“美丽中国”。
国家要发展,人民要幸福,这是发展中国家的基本需求。讨论气候变化不能脱离这个根本问题。各国发展的基本权利是明确的、同等的,不能让任何发展中国家为了应对气候变化只过俭朴的生活;发达国家也绝不能指责发展中国家对发展的追求。面对双向挤压:既有温室气体减排的国际压力、又有把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的目标,我们必须另辟蹊径,走一条既符合中国国情、又能实现温室气体减排目标,既对原有碳收集利用的拓展,更能提供更多生态产品的可持续发展之路,发展碳循环经济是必然选择。
二、碳循环经济体现发展的几个原则
从产业链和生命周期角度看,发展碳循环经济应体现以下原则:
生态设计。在产品生命周期的所有阶段均要考虑效率属性(可拆卸性,可回收性、可维护性、可重复利用性等),并保证产品应有功能、使用寿命、质量等要求,减少产品生命周期的环境影响,形成可持续的生产和消费模式。工信部发文力推生态设计,完成百家绿色设计示范企业创建目标任务;《从摇篮到摇篮》一书作者麦克·唐纳强调生态设计的重要性。要通过生态设计、优化升级,形成资源节约型、环境质量型和气候友好型的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。
减量化(Reduce)。在产出数量和质量不变的条件下减少物质投入;既要产品变轻变小变薄,又要经久耐用。宏观上,我国工业化城市化的历史任务还没有完成,没有资源能源消耗,不可能建成高楼大厦和铁路公路等基础设施。因此,“减量化”要从减少“形象工程”和科学布局入手。生产中,通过工艺流程重新设计以减少产品的物质使用。消费上,可以选择包装物较少和可循环的物品,购买经久耐用的高质量物品。非物质化还有精神层面上的意义,要求人们不要过渡追求物质享受。
再利用(Reuse)。产品要得到尽可能多次的或多种方式使用,以防过早成为垃圾;在生产中,制造商要按标准进行生产,使电子类产品能便捷地更换零部件而不必更换产品。在生活中,在把物品扔掉前应想一想再利用的可能。要培育二手货或闲置品市场,将可用的或可维修的物品通过市场交易给需要的人使用或捐出。鼓励再制造产业发展,以便拆解、修理和组装用过的或破损的产品。再利用技术处理废弃物要耗费能源,水、电与其他物质,还将排放新的污染物。因此,最简单的再利用是修旧利废而不是频繁更换物品。
再循环(Recycle)。要求人们尽可能多地再生利用或资源化,以减少垃圾产生和最终填埋量。资源化的最好方式是原级资源化,将消费者扔掉的废物资源化利用后形成与原来功能相同的新的产品;其次是次级资源化,即将废弃物转变成不同类型的新产品。原级资源化可以减少20%-90%的原生材料使用量,次级资源化最多能减少的原生物质使用量的25%。物质作为原料进行再循环只能作为最终解决办法,需要在产品再使用、元部件维修更换、技术性能的恢复和更新等所有环节完成后才加以实施。
三、发展碳循环经济的对策措施
凡排放或吸收二氧化碳的行业,均存在发展碳循环经济的潜力。即碳循环经济具有行业渗透性,覆盖农业、工业和服务业。在空间尺度上,可以覆盖局部的、区域的、国家的和行星的范围。本文仅选择富碳农业、工业绿色低碳发展等加以说明。
1.利用工业排放的二氧化碳发展富碳农业
富碳农业,将工业排放的巨量二氧化碳收集起来加工成气体或液体碳肥,用作植物的肥料,以提高农作物或其他干物质产量,还能收到提高土壤有机质含量、减少乃至不用化肥和农药、提高农作物品质和产量的效果。主要途径包括以下一些:
一是种植草本植物。种植植物吸收二氧化碳,收割下来生产建材以替代部分木材、塑料等。如贵州凤冈县施用碳肥收到了增产、杀虫和土地修复、增加茶叶叶绿素等效果,碳肥生产中的干冰用于保鲜可提升锌硒茶叶质量。据测算,几十万亩茶园全生命周期每年可以固碳千万吨;由此产生的碳减排量进入交易市场还可以进一步提高茶农收入。
二是发展设施农业。2014年,山西省就开始发展富碳农业试点。按温室大棚单位面积每平方米35公斤施用二氧化碳量计算,180万亩温室大棚一年二氧化碳施用量达420亿公斤(4200万吨),相当于全省当年碳减排量。
三是种植能源植物。在鄂尔多斯调研中了解到,一家企业探索出二氧化碳的创新性利用途径。将荒漠化土地上多年生植物砍伐下来,用于生物质发电,烟囱排放的废气收集起来净化后通入水池用于螺旋藻养殖,形成荒漠化土地绿化-生物质发电-螺旋藻生产模式,不仅减少了二氧化碳排放,还增加了人类需要的营养品螺旋藻供给。
富碳农业,是对现行碳减排技术思路和路径的颠覆;将二氧化碳看成资源,与碳市场交易的二氧化碳抵消(offset)性质类似,不仅吸收利用量更大,还可以收到节水节肥增产的多赢效果。中电投集团在重庆合川双槐电厂投运万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集装置,不仅验证了碳捕集环节的有效性和低成本,还让工业排放的二氧化碳废气变成了价值不菲的商品二氧化碳,而捕获提纯产生的液体二氧化碳成本约200-300元/吨。
如将全国工业排放的二氧化碳捕集加工成碳肥,并施用于树木、粮食、茶叶、花卉、瓜果、蔬菜、中药材等的生长,不仅可以为老少边穷地区增加财富,还能走一条利用自然造福人类的可持续发展之路。有关研究发现,植物光合作用每年吸收7000多亿吨二氧化碳,合成近万亿吨有机物。全国现有5600万亩设施农业,每亩可固碳2-3吨,每年可以消耗1-1.6亿吨二氧化碳。全国60亿亩草原可消纳12亿吨二氧化碳,约占我国排放二氧化碳等温室气体的十分之一。
2.推动工业绿色循环低碳发展
推进绿色标准、绿色生产、生命周期绿色管理,用高新技术改造传统产业,淘汰落后产能、技术和工艺,实现我国由“世界制造中心”向智能制造强国转型;推进供给侧结构性改革,把提高供给质量作为主攻方向,在中高端消费、绿色低碳、共享经济、绿色供应链等领域培育新的增长点和新动能;发展战略性新兴产业,壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业和绿色金融,不断提高全要素生产率,增强经济活力和国际竞争力。
绿色制造(Green Manufacture)。绿色制造要求综合考虑资源利用的优化和环境影响的最小化,使工业产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期对环境影响最小,不损害人体健康,资源的利用效率最高。要把绿色发展理念贯穿于经济社会发展全领域、工业生产各环节、企业管理全过程,就要推进工业设计绿色化、生产过程清洁化和废物资源化、产品生态化,实现产品生命周期的减材、去毒、低废、低碳排放目标。转变生产方式、重塑制造业形象,成为制造业的努力方向。
再制造(Remanufacture)。以优质、高效、节能、环保为目标,以先进技术和产业化为途径,修复或改造报废产品。发动机再制造的效益主要有以下方面。一是价廉物美,价格是新发动机的50%-60%,而性能相同。二是提高资源效率,旧车发动机85%的价值得到利用;全球环境污染70%以上的排放物来自制造业,再制造可以有效减轻日益增长的机电产品废弃物的压力,实现资源综合利用和环境保护的有机统一。三是有利于汽车制造业技术创新和产品更新换代,因为汽车厂家不必为老产品的售后服务保留一定数量的配件生产能力,而可以集中精力开发生产新产品。四是带动再制造产业的发展,提供较多的就业机会。
可降解(Degradable)。自塑料问世之后,由于人工合成生产工艺简单,成本低,具有可替代、节省资源等优势,许多产品在结构、性能以及耐用性等方面,改变了人们的生活习惯和生活方式;但由于管理跟不上导致“白色污染”严重。“可降解”塑料应运而生。应对可降解塑料的标准、应用范围等进行深入研究,并对塑料和可降解塑料进行全生命周期评价;既不能因为塑料产品使用的便利性而不加规范管理,也不能因为“白色污染”而全盘否定或限制塑料的生产和使用,仅仅追求塑料的可降解性,这也是不可取的。
3.优化空间布局,清洁高效利用传统能源
推动低碳城市发展。低碳城市是以低碳经济为发展模式及方向、市民以低碳生活为理念和行为特征、政府行政管理层以低碳社会为建设标本和蓝图的城市。从城市规划、建设到运行治理,要遵循经济规律、城市发展规律;城镇规模及布局的支配力量是食品供应、能源生产、商品运输、废物处理等成本,也就是“生态足迹”。近圆形或沿交通干线“树枝状”分布,体现了成本最小化的“资本逻辑”和参与才能共享的“社会逻辑”。现代化的城市不仅要有节能低碳建筑、便利的交通通讯设施,有下水道等看不见的“良心”,更要保留历史风貌以展示历史厚重,以尽可能少的资源能源消耗、尽可能少的废物和二氧化碳排放,既满足当代人的需求,也要为子孙后代的发展留有足够资源和空间。
煤炭的绿色低碳高效利用。资源禀赋和技术进步等因素决定了,在未来较长时间内,煤炭仍将是我国的主要一次能源。除大力推动节能、发展可再生能源外,煤炭清洁低碳高效利用也是降低我国二氧化碳排放的重要途径。清华大学倪维斗院士等能源领域的专家一直倡导并推动能源-化工-环境一体化体系建设。山东大学的朱维群教授团队认为,化石能源在一定条件下可以转化成氢气、二氧化碳及伴生氮气,部分氢气与氮气合成氨,氨与二氧化碳生成三嗪醇。三嗪醇是一种二氧化碳含量最高、生成热最大、能耗少的固碳产品,并且已经完成中试,可以同时实现化石燃料能量和物质的高效利用。
4.制定激励政策,支持碳循环经济的发展
应将碳循环经济的科技研发、共性技术攻关纳入国家相关科技、自然科学、哲学社会科学等计划,设立专项开展深入研究,特别是对崭新的能源转化技术、跨科学的系统集成、已有技术的产业化等,加大研发和产业化的扶持力度,形成以企业为龙头,其他领域科研人员共同参与的技术创新体系,尽快突破碳循环经济发展的技术和制度制约。农业农村部、国家发展改革委等部门应当支持富碳农业的发展,国家林草局应当对碳汇林草业的发展予以相应扶持,推动以传统产业生态化和生态产业化为主体的生态经济的加快发展,形成利用自然循环的碳资源、消纳利用工业碳排放、平衡碳循环的新局面,实现经济社会可持续发展,并为国际社会应对气候变化贡献中国智慧、中国方案。