以種植能源替代開采能源實現(xiàn)增碳匯減碳排目標

＊郭霏霏 臧樹良 任莉娟 吳麗萍

（泉州職業(yè)技術大學 福建 362000）

2020年，我國政府基于構建人類命運共同體的責任擔當與推動可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的內(nèi)在要求，宣布了“2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和”的“雙碳”目標。這是我國向全世界作出的莊嚴承諾同時也是向全國人民發(fā)出的動員令[1]。2022年的政府工作報告進一步提出，要有序推進碳達峰碳中和工作?！半p碳”已經(jīng)成為政府關心、重視的重要工作，也成為廣大民眾深入人心的自覺行動。“雙碳”目標提出的背景是基于全球向大氣每年排放數(shù)百億噸的溫室氣體，造成氣候災難，嚴重威脅人類家園生存環(huán)境與安全，事關每個人，牽動億萬家庭，殃及子孫后代，是全球性的共同行動。作為世界上最大的發(fā)展中國家和最大的煤炭消費國，中國“碳達峰碳中和”的進度與程度，對全球氣候的影響至關重要。當前，我國距離實現(xiàn)碳達峰目標已不足10年，從碳達峰到實現(xiàn)碳中和目標也僅剩30年左右的時間。與發(fā)達國家相比，我國實現(xiàn)“雙碳”目標，時間更緊、幅度更大、困難更多、面臨巨大挑戰(zhàn)。但同時也為我們提供了重大的戰(zhàn)略機遇，因為“雙碳”目標的實現(xiàn)過程，就是一個產(chǎn)業(yè)結構、生活方式調整，催生全新行業(yè)和產(chǎn)業(yè)模式的過程。我們應順勢而為，緊緊抓住綠色轉型帶來的巨大發(fā)展機遇，依靠綠色理念、綠色文明、綠色技術及綠色產(chǎn)品實現(xiàn)一場能源領域中的綠色革命。加快發(fā)展綠色、可再生能源，持續(xù)降低使用傳統(tǒng)化石能源的占比。創(chuàng)造一個生機盎然、蓬勃發(fā)展的能源結構調整新局面。作為清潔、可再生、綠色能源家族重要成員的生物質能源，由于其突出的環(huán)保清潔性、可再生循環(huán)性、節(jié)約經(jīng)濟性，近年來發(fā)展迅速，表現(xiàn)搶眼。它不僅大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，增加了生產(chǎn)安全性，還獲得能源的方便性、可控性與可靠性。最重要的是種植能源技術易學，投資小，利于推廣普及；樹木成長見效益速度快，利于調動吸引參與者，盡快形成產(chǎn)能。這是人類應對、解決化石能源短缺危機的一個重要選擇，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效途徑。生物質能源將成為能源綠色發(fā)展，保障供應的新引擎。我們應該大力加強對生物質能源的研究開發(fā)與應用。

1.化石能源儲存量是“常數(shù)”，面臨枯竭

化石能源煤炭的開采始于13世紀，而大規(guī)模工業(yè)化開采則是在18世紀；石油天然氣的開采則是在第二次世界大戰(zhàn)以后，到20世紀60年代超過煤炭成為主要能源。由于全球工業(yè)化步伐的加快，能源消耗劇增。2019年全球消耗的能源中化石能源占比高達84%[2]，我國的比例與此相近[3]。“天生地造”的化石能源是在地下經(jīng)過億萬年轉化而形成，短時期內(nèi)幾乎就是個“常數(shù)”，挖一點兒少一點兒。我國的能源生產(chǎn)一直保持著快速增長勢頭，越挖越快、越挖越少。資料顯示：2019年我國煤炭查明資源儲量約1.77萬億噸，而產(chǎn)量卻已近40億噸[4]。按此速度，全國性的資源枯竭也不過是百年時間。福建省是中國化石能源地下儲量并不是很多的省份，位于閩西的龍巖市是福建主要產(chǎn)煤區(qū)。但由于礦井地質條件復雜，煤層厚度不均勻，煤層賦存條件較差等問題，造成生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高而缺乏市場競爭力，多年前就已面臨資源枯竭窘境。因此，整個福建省的煤炭年產(chǎn)量基本不成規(guī)模。對于能源結構調整與產(chǎn)業(yè)轉型相關部門早有思想準備。但是作為能源行業(yè)應該如何化解危機，走出困境卻是仍然在思考或正在研究、嘗試的新課題。由于化石能源存在的一次性、污染性、生產(chǎn)安全性等問題，以及我國的資源與化石能源分布極不平衡，出現(xiàn)南水北調、西氣東輸?shù)默F(xiàn)實困擾，使得快速推廣生物質能源以打破此種不平衡成為未來轉型的首選。

2.生物質能源與日同在，可永續(xù)利用

生物質能源憑借資源可再生的獨特優(yōu)勢成為各國應對化石能源枯竭、保障國家能源安全的重要組成部分，而廣受推崇。根據(jù)國家林業(yè)局審定的第八次全國森林資源清查結果，福建省森林面積為800多萬公頃，森林覆蓋率達到66%。其中，天然林面積為423萬公頃（1公頃=10000m3），人工林面積為378萬公頃，生態(tài)功能等級達到中等以上的森林面積占95%。按照1萬公頃森林每年可產(chǎn)310萬噸氧氣，而每人每年需要的氧氣是5.9噸計算，福建森林所產(chǎn)生的氧氣可滿足4億人的生存需要，是真正的天然氧吧。但遺憾的是其中生物質能源樹種較少，潛在、巨大的能源功能沒有被充分開發(fā)利用。2014年《國務院關于支持福建省深入實施生態(tài)省戰(zhàn)略加快生態(tài)文明先行示范區(qū)建設的若干意見》要求到2020年，福建省能源資源利用效率、污染防治能力、生態(tài)環(huán)境質量顯著提升，系統(tǒng)完整的生態(tài)文明制度體系基本建成，綠色生活方式和消費模式得到大力推行，形成人與自然和諧發(fā)展的現(xiàn)代化建設新格局。積極發(fā)展太陽能、地熱能、生物質能等非化石能源，推廣應用分布式能源系統(tǒng)。直接點明了生物質能源應是福建積極發(fā)展的能源種類。

生物質能源使用是人類進化的一個重要標志?！抖Y記·禮運》中云：“未有火化，食草木之實，鳥獸之肉，飲其血，茹其毛。”而當人類學會使用火，從柴草中獲得的生物質能源，才結束了茹毛飲血的原始人時代，長期并繼續(xù)到現(xiàn)在仍然作為人類生活、生存的必需品。而利用生物質發(fā)電則出現(xiàn)于20世紀70年代，受世界性能源危機的影響，西方發(fā)達國家開始重視開發(fā)清潔能源，利用秸稈等生物質能進行發(fā)電。自20世紀90年代以來，生物質能發(fā)電技術在眾多國家都得到了發(fā)展與應用。我國生物質發(fā)電入網(wǎng)幾乎同時起步。進入21世紀后，受國家發(fā)展生物質發(fā)電的政策激勵，生物質能發(fā)電得到快速發(fā)展，電廠數(shù)量和生物質能源所占份額逐年上升。我國發(fā)展生物質發(fā)電有很強的動力：一是經(jīng)濟社會發(fā)展對能源先行的強大需求；二是保障國家能源安全的強大需求，生物質能是一種可再生碳能源，能夠有效減少石化能源的消耗，且對環(huán)境更友好，其作用不可替代，符合國家能源安全的發(fā)展要求；三是生態(tài)安全的強大需求。我國擁有豐富的生物質能源材料，但至今仍然沒有得到很好的利用，甚至成為廢棄物，污染環(huán)境，成為污染治理的對象。我國應該利用生物質發(fā)電充分發(fā)掘其潛在的能量與價值，變廢為寶，在維護生態(tài)安全的同時，產(chǎn)生環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。

大地上的植被萬物是太陽能與土壤“地造天生”的產(chǎn)物。它們吸收太陽能量，汲取大地營養(yǎng)物質生長。儲存于生物質體內(nèi)的能量生生不息，與日俱增。通過綠色植物的光合作用將二氧化碳和水合成為生物質，生成的生物能在使用過程中又變成二氧化碳和水，形成一個物質循環(huán)。歸根結底，生物能源是從太陽能轉化而來的，只要太陽不熄滅，生物能源就取之不盡，用之不竭。因此，利用高技術手段開發(fā)生物能源，已成為當今世界發(fā)達國家能源戰(zhàn)略的重要部分。我國生物質能源發(fā)展?jié)摿薮?，可供開發(fā)的生物質能源達8.37億噸標準煤，相當于能源消費總量的20%以上。然而，我國目前生物質發(fā)電量卻僅占總發(fā)電量的不到1%[5]。亟待深入研究、開發(fā)與利用。福建是中國綠化面積第一大省，八山一水一份田，雨量充沛，光照充足，氣候條件優(yōu)越，森林覆蓋率達到66%，生物質能源儲存量較大，其中僅油茶籽產(chǎn)量每年就達數(shù)萬噸，福建海域面積達13.6萬平方千米，曲折的海岸線形成了眾多海灣，事宜海藻生長與捕撈。如果再逐步替換原有樹種，大面積改種所結果實適作為生物柴油原料的黃連木、麻風樹、光皮樹、油茶、油桐樹（果實含油量達30%～60%）等，將產(chǎn)生巨大經(jīng)濟社會價值與示范效益。

3.生物質能源既增加碳匯又減少碳排

使用化石能源一方面產(chǎn)生大量CO2，作為溫室氣體的主要部分，造成溫室效應危害；同時產(chǎn)生的一些硫氧化物、氮氧化物有害氣體，污染大氣，影響全球生態(tài)。特別是直到2020年，中國煤炭占能源消費的比重仍高達56.8%[6]。煤炭在燃燒過程中向大氣排放大量二氧化硫和煙塵，由此產(chǎn)生的酸雨仍在我國局部地區(qū)加重；隨著私家汽車車輛增多，機動車尾氣污染等問題也日益嚴重。作為生物質能源重要載體的樹木，每生長1m3的蓄積，平均可以吸收約2噸的二氧化碳，同時釋放出差不多等量的氧氣。普通樹林產(chǎn)生的碳匯量已經(jīng)十分可觀，地處北回歸線，光照時間長、雨量充沛、適于植物生長的福建省甚至會更多。獨特的地理環(huán)境優(yōu)勢與良好的生態(tài)文明基礎十分有利于福建省“增碳匯，減碳排”的落實，是早日實現(xiàn)我國碳達峰、碳中和“雙碳”目標的最好省份，而且發(fā)展?jié)摿艽?。從理論上講，從大氣中清除二氧化碳的過程、活動和機制都可以稱為“碳匯”。而森林碳匯則是特指森林吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，從而減少二氧化碳在大氣中的質量濃度?！吨泄仓醒?國務院關于2009年促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展農(nóng)民持續(xù)增收的若干意見》中要求“建設現(xiàn)代林業(yè)，發(fā)展山區(qū)林特產(chǎn)品、生態(tài)旅游業(yè)和碳匯林業(yè)”。直到目前，碳匯林業(yè)在國內(nèi)雖然還是一個新概念，許多人不知道“碳匯”為何物，但是在應對CO2產(chǎn)生的溫室效應影響全球氣候變化的國際行動中，我國政府以多年來重視森林植被恢復和保護發(fā)展碳匯林業(yè)的實際舉措，使我國成為全球人工林面積最多的國家。我國于1984年就頒布了《森林法》（2019年修訂最新），1987年國務院環(huán)境保護委員會發(fā)布了《中國自然保護綱要》，上升到挽救森林，就是挽救人類高度來保護森林，對林區(qū)采取了禁伐措施。此后，人工造林面積逐年增加，2020年森林覆蓋率已達到23%。中華人民共和國多年來一直堅持實行的全民綠化、大規(guī)模植樹造林運動，代代相傳持續(xù)了很多年，如我們從上小學開始每年春天都參加的植樹活動。我國在培養(yǎng)全民生態(tài)文明意識的同時，也取得巨大成績。不僅提高了我國森林面積和蓄積量，而且吸收固定了大量的二氧化碳。大大提高了碳匯水平。據(jù)專家估算：在20世紀末21世紀初的20年時間里，我國通過持續(xù)不斷地開展植樹造林及封山育林等活動，累計凈吸收二氧化碳46億噸，相當于同期工業(yè)排放總量的近一成；通過嚴禁亂砍亂伐的毀林活動，又減少排放二氧化碳4億多噸，兩項合計50多億噸。對于降低溫室氣體排放，減緩全球氣候變暖做出了重要貢獻。特別是改革開放以來，我國已啟動了17項林業(yè)重點工程，如“天然林資源保護”“退耕還林”“三北防護林”等，有力地推進了造林綠化事業(yè)的發(fā)展，隨之而來的一系列專項治理活動更是將已被破壞的自然生態(tài)得到有效的修復，成果喜人。

從改造福建省現(xiàn)有森林角度出發(fā)，進一步提高碳匯儲量還有許多空間可以利用。比如，進一步擴大樹林面積、加大植樹密度，選優(yōu)劣汰，改種碳匯儲量多的鄉(xiāng)土闊葉林等樹種。同時，對那些碳匯儲量較低、生態(tài)效果較差樹林，如已進入衰退期的人工林、廢棄的果園、枯死的樹木等要及時廢棄并進行新陳代謝的更新改造。通過改造森林，以保持其生機與活力是提高森林系統(tǒng)碳匯儲量是最有效的辦法。另外，人們還可以從日常生活中產(chǎn)生的生活垃圾中回收、提取生物質能源。例如，晉江食品行業(yè)發(fā)達，在食品加工過程中產(chǎn)生的廢棄油脂，俗稱“地溝油”，是當?shù)孛咳斩荚诰蘖慨a(chǎn)生的生物質廢料，其中含有豐富的能源，可以通過催化加氫方式提煉生產(chǎn)第二代生物質柴油。在泉州職業(yè)技術大學研究團隊已經(jīng)研發(fā)出具有排放量低、低溫啟動性好、潤滑性良好、安全性能高、穩(wěn)定性好的生物質能源產(chǎn)品及相應的生產(chǎn)工藝。該工藝具有原料試運行強，基本上可以適應轉化目前市場上能夠得到的各種油脂原料。該工藝使用的物料對設備的腐蝕性較低，可大幅度降低設備投資成本，在酯化過程中無需使用催化劑，省去傳統(tǒng)酯化反應后催化劑分離操作，直接可以進行轉酯化反應，簡化了流程，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利（臧樹良，一種生物柴油的制備方法，中國ZL201210146968.6,2013）。

4.種植能源替代開采能源的戰(zhàn)略思考

碳匯林并無特指哪種樹木，只要是森林就具有碳匯功能。但不同樹種生物產(chǎn)量不同，碳匯能力也不同。比如，速生樹種的碳匯能力要比針葉樹和其他慢生樹種的能力強。闊葉樹中胸徑相同的白樺、山楊要比針葉樹中的紅松、落葉松、冷杉固碳能力強1～2倍以上。福建省的氣候條件優(yōu)越，植物資源豐富，可選擇余地大。因此，我們一定要把碳匯能力強者作為考量的要素，這是發(fā)揮地域優(yōu)勢的基礎。

通過植樹造林和森林保護等措施吸收并固定二氧化碳，其成本要遠低于工廠通過技術改造手段實現(xiàn)的工業(yè)減排。如果這些樹林是由生物質能源樹種構成的，在增加碳匯，獲得生態(tài)效益的同時，通過采摘其生成的含油果實，又可以獲得巨大的經(jīng)濟效益，一石二鳥，前景看好，未來可期。因此，我們要把此項作為考量要素，這是能將生物質資源做下去的原因。

以種植能源替代傳統(tǒng)的開采能源既，是有效解決能源清潔化，減少碳排的最佳選擇，也是解決化石能源面臨枯竭的困境，保障能源供給的堅實基礎；更重要的是通過種植能源的方式保證年年種植，年年收獲，永續(xù)不斷，延綿不絕，這是保證國家能源安全的的良策。

按照《中共中央國務院關于做好2022年全面推進鄉(xiāng)村振興重點工作的意見》中，鼓勵發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，挖掘特色種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)等文化內(nèi)涵的要求，加強林業(yè)科學研究，利用現(xiàn)代高新技術培育耐旱、耐寒、耐貧瘠、含油量高、高產(chǎn)的樹種，在高緯度的北方地域，沙漠化地區(qū)廣泛推廣，以擴大生物質能源的種植面積，這是保證國家生態(tài)安全之大計。

“綠水青山就是金山銀山”一方面是說生態(tài)環(huán)境改善本身具有很大價值，更深層次的意義在于綠水青山可以產(chǎn)生真金白銀，獲得直接、看得見摸的得著的經(jīng)濟效益。因此，絕不要僅僅建成生態(tài)林、風景林、觀光林，綠水青山枉自多。種植能源就是把每棵樹都變成生產(chǎn)生物柴油的“搖錢樹”“發(fā)財樹”，讓其充分體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，生態(tài)文明的生態(tài)學價值的同時，產(chǎn)生經(jīng)濟價值，成為當?shù)氐男率杖雭碓?，致富渠道。這是保證國家建立生態(tài)屏障的有效辦法。

氫氣能一直屬于能源中的上品。目前，我國已是世界上最大的制氫國，氫氣產(chǎn)能約為2800萬噸/年[7]，占世界產(chǎn)能的近一半。它主要來自化石能源制氫和相關工業(yè)的副產(chǎn)物。其中，煤制氫和天然氣制氫占比近八成，然而可再生能源制氫的規(guī)模還很小。因此，不可全盤否定化石能源，尺有所短，寸有所長。這是保證國家能源供給永續(xù)發(fā)展的重要支撐。

綜上所述，從種植能源替代傳統(tǒng)的開采能源方式，以可再生的生物質能源補充不可再生的化石能源短缺，從而探索大力發(fā)展可再生能源路徑，不斷提高其在能源使用中的份額，這是目前情況下應對化石能源面臨枯竭危機的有效之策。因此，這與其相關戰(zhàn)略、布局、政策，以及技術的研究也是十分重要的。我們應引起重視，并進一步開展多領域，跨學科的專項深入研究。