盡管大多數(shù)氣候研究人員和活動人士都認為，要實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標，就需要采取碳減排的解決方案，但迄今為止，大多數(shù)這些解決方案在短期內(nèi)都被認為是不切實際的，尤其是對中國這樣的煤炭大國而言。

現(xiàn)在，來自哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學學院(Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)和哈佛-中國能源、經(jīng)濟和環(huán)境項目(Harvard-China Project on Energy，Economy and Environment)的研究人員與清華大學(Tsinghua University)以及中國、澳大利亞和美國其他機構(gòu)的同事合作，分析了中國轉(zhuǎn)向負碳發(fā)電的技術(shù)和經(jīng)濟可行性。

這項研究發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。

哈佛大學吉爾伯特·巴特勒(Gilbert Butler)環(huán)境研究教授、該論文的資深合著者邁克爾·麥克爾羅伊(Michael McElroy)表示，這篇論文提出了一個大膽的建議，即中國不僅可以向負碳能源邁進，而且可以以一種具有經(jīng)濟競爭力的方式做到這一點。

清華大學環(huán)境學院副教授、該論文第一作者陸西(音譯，Xi Lu)表示：“我們所描述的這套系統(tǒng)不僅為長期發(fā)電提供了一種負碳的替代方案，而且為減少中國的空氣污染帶來了顯著的短期共同利益。”陸還曾是海洋研究所的研究生和博士后。

McElroy，Lu和他們的同事提出的戰(zhàn)略包括兩種形式的綠色能源的結(jié)合：煤-生物能源的氣化以及碳捕獲和儲存。

生物能源是負碳工具箱中最重要的工具之一。

生物能源來自地球上最好的二氧化碳洗滌器——植物。正如我們大多數(shù)人在小學學到的，植物利用光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機碳和氧氣。儲存在植物中的碳可以通過燃燒重新轉(zhuǎn)化為能量。發(fā)酵，如在生產(chǎn)乙醇時，或者通過一種稱為氣化的過程，將富含碳的原材料轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫和二氧化碳，用于燃料和工業(yè)化學品制造。

將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源，然后捕獲和儲存廢棄二氧化碳的過程是負碳發(fā)電最常被談?wù)摰牟呗灾?。它被稱為BECCS——具有碳捕獲和存儲功能的生物能源利用。問題是，在大多數(shù)應(yīng)用中，BECCS的效率不是很高，需要大量的土地來種植為地球提供能源所需的植物，這可能會導(dǎo)致全球糧食和水資源的短缺。

但是，如果有一種方法可以使這個過程更加實用和有效呢?

Lu、McElroy和他們的國際團隊轉(zhuǎn)向了一個不太可能的綠色能源解決方案：煤炭。

McElroy說：“如果你試圖僅靠生物燃料來實現(xiàn)這一目標，那么效果并不十分明顯。煤的添加提供了一種非常重要的能源。如果你將生物燃料與煤混合并使其氣化，你就可以在這個過程中開發(fā)出一種純氫源。”

通過模擬生物燃料與煤炭的不同比例，研究人員發(fā)現(xiàn)，只要混合燃料中至少有35%是生物質(zhì)，而且廢棄二氧化碳被捕獲，那么所產(chǎn)生的電力實際上會減少大氣中的二氧化碳。按照這個比例，研究人員發(fā)現(xiàn)，電力的平均成本將不超過9.2美分每千瓦時。每噸約52美元的碳價，將使該系統(tǒng)在成本上可以與中國目前的燃煤電廠展開競爭。

這一戰(zhàn)略的一個關(guān)鍵組成部分是利用作物殘茬(農(nóng)田收獲后的植物殘茬)作為生物燃料。

在中國，季節(jié)性農(nóng)業(yè)秸稈焚燒是空氣污染的主要來源之一。收集這些殘茬并將其用作生物燃料，不僅能減少二氧化碳，還能顯著改善空氣質(zhì)量。氣化還可以更容易地從中去除空氣污染物。

研究人員承認，開發(fā)一個收集生物質(zhì)并將其輸送到發(fā)電廠的系統(tǒng)需要時間，但他們辯稱，該系統(tǒng)不需要一次全部實施。

哈佛-中國項目的執(zhí)行董事、該研究報告的合著者克里斯·P.尼爾森(Chris P. Nielsen)表示：“由于我們調(diào)查了煤炭與生物質(zhì)的整體比例，我們已經(jīng)展示了中國如何能夠逐步轉(zhuǎn)向一種越來越負碳的能源。首先，少量的生物燃料可以用來減少凈正碳排放。然后，這個體系可能會向碳中和過渡，并最終形成一個負碳體系。你不必從一開始就完成所有的事情。”

Lu說，這項研究為在中國尋求實現(xiàn)負碳能源機會的決策者提供了重要信息。