清華新聞網(wǎng)2月22日電 近日，清華大學(xué)核研院能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所滕飛教授課題組與合作團(tuán)隊(duì)基于空間顯示分析，評(píng)估了中國(guó)生物炭負(fù)排放潛力及最具成本效益的生物炭類(lèi)型和部署地點(diǎn)。結(jié)果顯示，生物炭技術(shù)的負(fù)排放成本較低，有潛力在中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，華中、華南和華東地區(qū)可優(yōu)先選擇作為生物炭應(yīng)用試點(diǎn)地區(qū)。
2月5日，相關(guān)成果以“探索生物炭負(fù)排放潛力以實(shí)現(xiàn)中國(guó)碳中和目標(biāo)”（Exploring negative emission potential of biochar to achieve carbon neutrality goal in China）為題，在線(xiàn)發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要大規(guī)模部署負(fù)排放技術(shù)，然而目前最成熟的生物質(zhì)碳捕集和封存技術(shù)（BECCS）存在成本和技術(shù)障礙，并且可能對(duì)糧食生產(chǎn)等可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)產(chǎn)生不利影響，這使得碳中和長(zhǎng)期技術(shù)路徑存在較大的不確定性。生物炭（Biochar）是另外一種可行的負(fù)排放技術(shù)，其通過(guò)對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行熱裂解生產(chǎn)生物炭并改良土壤以固碳，在土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量方面具有協(xié)同效益。但目前尚不清楚生物炭技術(shù)在國(guó)家和區(qū)域?qū)用娴臐摿?、成本和部署策略，這阻礙了生物炭等成熟負(fù)排放技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用和推廣。
為此，滕飛教授課題組與合作團(tuán)隊(duì)基于最新的科學(xué)進(jìn)展，對(duì)中國(guó)生物炭的潛力、成本效益及分布進(jìn)行了分析，以探索中國(guó)生物炭的負(fù)排放潛力、經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)先部署地點(diǎn)。該分析綜合多種生物質(zhì)原料類(lèi)型和空間分布，對(duì)生物炭潛力及分布進(jìn)行了詳盡的評(píng)估，并分析了生物炭?jī)?yōu)先部署的區(qū)域。
結(jié)果表明，在考慮可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的情況下，生物炭的負(fù)排放潛力最大可達(dá)到0.92 GtCO2/年，幾乎能滿(mǎn)足所有符合2°C目標(biāo)深度脫碳途徑的負(fù)排放要求（圖1）。在不考慮能源作物的情景下，生物炭的負(fù)排放潛力也可以達(dá)到0.43 GtCO2/年。結(jié)合森林碳匯及生物炭的負(fù)排放潛力，中國(guó)有可能在不依靠BECCS及直接空氣捕集（DACCS）等未成熟技術(shù)的條件下實(shí)現(xiàn)碳中和，從而增加實(shí)現(xiàn)碳中和路徑的技術(shù)和戰(zhàn)略選擇。
研究還發(fā)現(xiàn)，中國(guó)生物炭的平均凈負(fù)排放成本為90美元/噸CO2，其中，農(nóng)林殘留為原料的生物炭成本較低，為60~96美元/噸CO2，能源作物和草地殘留物為原料的生物炭成本較高，為101~144美元/噸CO2。相比之下，BECCS的凈成本通常為30~400美元/噸CO2，DACCS為300~1000美元/噸CO2。這表明生物炭技術(shù)的負(fù)排放成本較低，有潛力在碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
此外，由于原料類(lèi)型與分布、土壤類(lèi)型和PH等條件的不同，生物炭的負(fù)排放潛力與成本在區(qū)域?qū)用娌町惡艽?。研究表明，華中、華南和華東地區(qū)不僅生物質(zhì)資源豐富，而且成本較低，可以?xún)?yōu)先選擇作為生物炭應(yīng)用試點(diǎn)地區(qū)（圖2）。
圖1.中國(guó)可用的生物質(zhì)原料及生物炭負(fù)排放潛力
圖2.可持續(xù)技術(shù)潛力情景下生物炭負(fù)排放成本的區(qū)域分布
清華大學(xué)能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所2021級(jí)博士研究生鄧旭為該論文的第一作者，滕飛為通訊作者。中國(guó)人民大學(xué)教授陳敏鵬、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授杜章留、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院副研究員王斌、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所副研究員李仁強(qiáng)與碩士研究生王盼為共同作者。該研究得到科技部重點(diǎn)研發(fā)國(guó)際合作項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45314-y
供稿：核研院
編輯：李華山
審核：郭玲
