斯坦福大学普雷考特（Precourt）能源研究中心的主任崔屹教授：美国能源政策、全世界碳中和事业发展的情况、以及各种科技在这一领域的应用情况分享给你。如果你的工作或者专业学习与这方面相关，这些信息应当会给你提供一些帮助。（这个研究中心既是一个科技实验室，同时也是一个科技领域的智库，为美国政府制定能源政策提供信息和技术支持。）

什么是碳中和？

这里的“碳”指的是二氧化碳，碳中和简单地讲就是，人类活动产生的二氧化碳的数量，和因为人类活动而减少的二氧化碳数量达到平衡。

比如根据美国政府全球气候变化网站做的计算，一个中等体重的男子每天平均产生733克二氧化碳，这样一年会产生大约270公斤的二氧化碳。假如我们种树，让树来吸收二氧化碳，那么一年能吸收多少呢？在我们想象中，一棵大树一年应该能吸收不少二氧化碳，但事实并非如此。即使是一棵树龄10年的大树，平均一年只能吸收22公斤二氧化碳。

这是因为树木也要呼吸，也会产生二氧化碳，如果有落叶，落叶腐烂之后还会再产生二氧化碳。由此可见，如果仅仅只是通过种树来实现碳中和，效果远没有我们想象得明显。对于个人而言，即使你在生活中不用煤炭，不用纸张，不用任何木质材料，更不能使用汽车或飞机这样的现代化交通工具，完全过原始人的生活，一年下来也要种12棵树才能做到碳中和。

杨镭先生：西方一些国家报道，牧场上养牛养羊排放的二氧化碳和甲烷等温室气体也很多，这是危言耸听，还是真有其事？

崔教授:这倒不是危言耸听。一头牛一年排放的二氧化碳要比人多得多，它们的粪便中含有大量的甲烷气体，而单位质量的甲烷气体对温室效应的作用要远远超过二氧化碳，大约是二氧化碳的28倍。因此如果养牛还要达到碳中和，那每年不知道要种多少棵树才能达成。

了解了这些简单的事实，你就能体会到，实现碳中和的难度其实很大。根据推算，如果要想通过种树的方法实现碳中和，全世界每年大约需要种一万亿棵树。且不说种树的时间和人力消耗，就算有，全世界也没有这么多的荒地给你种。因此解决碳中和问题主要得靠新技术，而不是种树或者让人回到过去的原始生活。

如何实现碳中和？

实际上，要实现碳中和，必须从减排和捕捉两方面同时入手。

首先是减少排放二氧化碳，特别是减少煤炭的使用，因为要产生同样的热量，烧煤比烧油或者烧天然气要分别多产生30%和68%的二氧化碳。

目前煤依然是全世界使用最多的化石燃料，全世界每年烧掉大约85亿吨的煤，其中中国、美国和印度一共占了全世界煤使用量的70%。而全世界每年石油的使用量只有19亿吨，相比煤是小头。

好消息是，目前全世界每年的煤炭使用量已经在减少，比2013年的峰值每年已经少了5亿吨。但是85亿吨煤的消费依然会产出300多亿吨二氧化碳，人均产生4吨，相比之下，一个人一年呼吸所产生的270公斤二氧化碳连这个数字的10%都不到。但是，减少了煤炭使用，人类如何以同样价格低廉的方式获得同样多的能量，这是一个大问题。

再说说捕捉二氧化碳。种树是一种方法，但这种方式相当被动，效率不高。如果人类要采取技术干预，更有效率的方式是在二氧化碳被排放到大气中之前，就将它们捕捉住，再埋起来。

具体的做法大致是这样的：二氧化碳和玄武岩会发生化学反应，生产一种类似于碳粉末的矿物质，这样就可以把二氧化碳捕捉起来或者说消除掉。这种化学反应自然界本身就在进行，以前大家认为这个过程需要上千年才能完成，十几年前科学家们发现，采用一些特殊的办法可以在8-12年内就完成这个过程。

在冰岛的一家发电厂（Hellisheidi），水文学家马丁·斯图特（Martin Stute）等人就在研究这种技术。他们采取的一种做法是，把发电厂产生的二氧化碳收集起来，让它与水和硫化氢混合，形成类似苏打的碳酸化合物。然后再将化合物注入地下400至800米深的多孔玄武岩岩石中，玄武岩会和二氧化碳发生化学反应，形成固态碳酸盐矿物。 

这些科学家们发现，只经过了两年时间，注入的二氧化碳中有95％已经转化为了矿物质，比最初预期的8-12年还要快得多。这类捕获和隔离二氧化碳的技术，统称为CCS，采用这一技术，发电厂可以减少85%～95%二氧化碳排放。而且地球上百分之七十的地壳都是由玄武岩构成的，我们不用担心没有地方可埋。

为什么碳中和难以实现？

但是使用CCS技术不是没有成本的，发同样多的电，CCS技术要多消耗10%-40%的燃料。一个电厂要完成发电指标，如果原来要用1万吨煤，现在就要用到11000～14000吨。此外，设备的成本，以及在岩石里埋藏二氧化碳的成本，最终也会加到电价上去。

对于用电的消费者来讲，这可能意味着电价要翻一番；而对于那些用电量很大的企业，比如钢铁企业，它们生产的成本会剧增。对此我们是否有所准备，甚至能源成本的上升是否又可能会彻底毁掉一些行业，这些都是需要慎重考虑的。

如果全世界所有国家都马上采用最严苛有效的环保政策和技术，那么经济肯定会大受影响，发展可能会停滞甚至倒退。而经济衰退，反过来又会使我们不再有足够的资金和资源来制造和使用环保设备。

碳中和的难点在于，我们现在的生活方式和生产方式，与碳中和这个目标是有矛盾的。如果要实现碳中和，又还想进一步发展经济，在目前已有的技术手段下几乎是不可能的。

比如，我们目前在家庭中使用煤气灶，以及大多数人现在开的车都是内燃机汽车，这些途径排放出去的二氧化碳目前是无法捕获的。如果想要捕获二氧化碳，将它们隔离（埋起来），按照已有的手段，就是要多用电能（因为电厂有集中捕捉二氧化碳的能力）。

不用煤气灶用电炉，这对于习惯烘烤制食品的欧美人可能影响还不大，但是对于习惯于炒菜的中国人来讲就极不方便。再比如，不用内燃机汽车用电动车。听上去好像不错，但如果把北京所有的内燃机汽车都换成电车，不仅发电厂发的电不够用，就算能发出来，输电线路都输不了那么多电，到时候很多电动车会根本充不上电。

再加上如果使用新型发电技术，电价可能翻一番，全部换成电动车的方案就更不现实。再加上还要铺设新的供电线路，可能要把整个城市掀个底朝天。这必然会引起民众的不便和反对，在一些西方国家，这样的法案很可能根本通不过。

而且，如果只是改用电炉、电动车可能还好办，碳中和的要求还会带来更多领域的挑战。比如，如果说你的饮食习惯也必须改变，从主要吃天然的猪牛羊肉变成吃用大豆蛋白3D打印出来的人造肉，你能否接受呢？人造肉我是吃过的，那比真的肉口感可差远了。

为什么需要这样呢？前面说到了，畜牧业的碳排放问题是很严重的，目前无论是用饲料养猪养鸡还是在牧场放养牛羊，从能量转换和碳中和的角度看，都是非常不合算的。

有人可能会觉得，牧场不是草原么，草原应该也能吸收二氧化碳，释放氧气吧？实际上无论是牧场还是农田，相比于森林而言，吸收的二氧化碳和释放的氧气都要少很多。可以说，自从人类进入农耕社会以来，每开垦出一片农田，都是提高了人类获取能量的能力，但在自然角度而言，其实降低了自然环境利用太阳能的效率。

按照崔教授的观点，人类如果真想实现碳中和，恐怕还需要把一些耕地甚至牧场还原成森林，同时大家需要过一种更为环保的生活，比如限制家畜肉类的食用量。人类能不能做到，不得而知。

说到植物吸收二氧化碳，试问：在全球碳循环中，海洋起了很大作用，被吸收的二氧化碳里有大约3/4是被海洋（包括海洋中的浮游植物）吸收，那是否有办法让海洋再多吸收一些呢？

崔教授： 在理论上可以，但未来几十年的技术是难以做到的。而且这不仅仅是技术问题，更重要的是我们无法预知，让海洋吸收更多的二氧化碳，这会对海洋生态环境产生什么影响。即使你用很天然的手段，比如多种一些海草来吸收二氧化碳，但海草数量的大幅度增加会不会改变海洋的生态呢？会不会带来比排放二氧化碳更大的危害？现在也不得而知。


总结：我们说的主要是煤炭发电中可以运用的碳中和技术，有人会想到，那我们是否可以更多地使用太阳能和风能等清洁能源来减少碳排放呢？然而这件事做起来也很难。这就涉及到输电和储能技术了，我们会在接下来的信文章中继续和你探讨。