石元春院士碳中和思考.pdf

皮 书 省 级 碳 中 和 产 业 政 策 白 皮 书 ， 以 及 全 国 两 会  石 元 春 碳 中 和 思 考 汇 编 ， 由 碳 中 和 资 料 库 知 识 星 球 社 区 编 制完 成 ， 已 于 2 0 2 3 年 2 月 2 3 日 在 碳 中 和 资 料 库 公 众 号 发 布 ， 供 大 家 参 考 和 使 用 。 我 们 已 经 发 布 了 国 家 级 碳 中 和 产 业 政 策 白 4 4 项 碳 中 和 最 新 提 案 ， 并 通 过 共 享 的 E x c e l 文 档 持 续 更 新 。  碳 中 和 从 业 者 的 必 备 工 具 。 社 区 整 理 分 享 双 碳 相 关 资 料 内 容 超 过 万 条 ， 建 立 了 1 0 个 板 块 ， 包 括 资 料 、 培 训 、 数 据 、 文 章 、 政 策 、 问 答 、 企 业 、 专 家 、 工 具 、 招 标 等 ， 致 力 于 建 成 碳 中 和 综 合 服 务 平 台 ， 已 有 2 5 0 0 多 位 专 业 人 士 加 入 ， 是 从 事 双 碳 工 作 的 必 备 工 具 。  开 通 年 度 会 员 获 取 全 年 内 容 。 扫 描 下 方 年 度 码 加 入 星 球 下 载 全 部 资 料 ， 支 持 搜 索 、 收 藏 、 聊 天 、 提 问 等 功 能 ， 与 两 千 位 专 业 人 士 共 同 探 索 碳 中 和 时 代 机 遇 ， 加 入 后 可 获 得 星 球 社 区 成 立 以 来 和 未 来 一 年 的 全 部 内 容 。  开 通 永 久 会 员 享 受 更 大 优 惠 。 扫 描 下 方 星 主 码 ， 添 加 星 主 开 颜 微 信 ， 申 请 开 通 或 升 级 为 永 久 会 员 ， 可 获 得 更 多 福 利 权 益 ， 年 度 会 员 升 级 为 永 久 只 需 补 交 差 价 。 年度会员码 星主码 （永久会员） 1 . 重磅 习 近平 关于碳 达峰 碳中和 的 5 0 次 重 要 讲 话 汇 总 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / D j q j B G x _ n J R U G x W l q u U d S A 2 . 碳中和十大 秘籍，2 0 2 2 必 备 工 具 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / E - q o V - E 1 e m a m F 9 C G L H Y G B g 3 . 1 0 0 场碳中和专家演讲汇总（ 附共享 E x ce l 表） h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / W O F v g - W - D 5 4 h 0 d r Z r u a l t A 4 . 国家级碳中和产业政策白 皮书（ 2 0 2 1 ） h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / 1 B Z C b A S N A S u u K S B x d E O 9 q Q 5 . 2 0 2 1 碳达峰 碳中和行动方案汇编3 1 省市、6 大行业、1 0 家企业 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / 3 P T e z g X L A J 4 j O Y S u E A j T T g 6 . 8 0 个零碳项目案例超强汇总 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / 9 J p - X h J u V i b U Q h H I m 0 B P E w 7 . 全国首个碳交易数据 E x ce l 汇总表，持续更新 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / o c A D P Y 1 G e V i H Z M V e c L 6 T F w 8 . 1 7 7 5 页4 7 份温室气体碳核算方法汇编行业、省市、企业 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / W T K u 6 D f X G a r p Q G m X D s s b j A 9 . 首发2 0 2 1 全国“碳配额”分配方案 汇总 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / n k h J 1 v 0 i f C 8 B r p q g f h M 7 3 Q 1 0 . 2 0 2 1 碳达峰碳中和大事记 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / 3 O 3 6 y K r a v Z 5 H D 9 C m R O P _ - w 1 1 . 中国省级碳 中和产业政策白皮书 h t t p s / / m p . w e i x i n . q q . c o m / s / P W 0 y 1 v Y G l I y a S Q q e 2 5 3 z r w 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 目 录 1、农林 碳中和工程乃国之重器，应作为重大专项列入国家长期计划 . . . . . . . . . . . . . . . 1 2、减排 降碳，生物质能不该缺位 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 3、大力 推广燃煤耦合生物质发电和 B E C C U S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 4、生物 质能必将成就大器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 5、生物 质能“负碳属性”有望为“碳中和”目标推进做出更大贡献 . . . . . . . . . . . . 2 6 6、发展 煤制油气无异饮鸩止渴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 7、中国 新能源发展已成气候 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 8、发展 生物质能源是“一石二鸟” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 9、中国 能源革命不能没有“一片” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 1 0 、发展 煤制油气代价巨大生物质能源大有可为 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 1 1 、生物 质能在我国实现碳达峰与碳中和的巨大潜力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 1 2 、当前 中国生物质能源发展的若干战略思考 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 1 3 、我国 生物质能源发展综述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 1 1、 农 林 碳中 和 工 程乃 国 之 重 器 ， 应 作 为 重 大 专项 列 入 国家 长 期 计 划 作为第一产业的农林业是 唯一的碳汇产业， 具有碳减排与碳吸存双重功能， 在实 现国家碳中和目标中处于 重要位置。 农林碳中和工程是指在农田、 森林和不宜农 林但能生长抗逆性强的能 源灌草的待开发边际性土 地等 3 片土地上， 通过科学的 管理与经营， 以大幅度增加碳减排 与碳吸存力度的综合性工程。 面积分别是 1.35 亿 hm2 、 1.86 亿 hm2 和 1.44 亿 hm2 的 3 片 农 林 碳 中 和 场 具 有 年 增 汇 37.4 亿 t 二氧化碳，年增 12.1 亿 t 标煤生物质能的潜力。 农林碳中和工程是集保护 环境 、 能源换代、 做强农业-乡村振兴-惠及农民于一役 的国家工程，乃国之重器 。 2020 年 9 月， 习近平主席在第 75 届联合国大会上提出， 中国 “二氧化碳排放力 争于 2030 年前达到峰值， 努力争 取 2060 年前实现碳中和” ， 这是时代强音、 伟 大承诺和艰巨的国家使命 。 “碳中和” 是通过全方位的碳减 排与碳吸存 ， 达到碳零增长的终极目标； 是政府 主导、 企 事业单位和全民参与的 伟大动员 。 作为第一产业的农业 （ 含林、 牧、 渔 业）在实现国家碳中和目 标中处于重要位置。 碳交换的前世今生 地球大气圈的组成主要是 氮和氧，二氧化碳很少。 4 亿年前， 地球陆地出现生物， 特 别是出现光合力强的高等植物， 利用太阳辐射 能， 吸收大气二氧化碳与土壤 中的水分， 合成碳水化合物， 构成生物体， 使碳和 化学态能量得以保存和积 累。 生命与生物质的出现，是 地球发展史上的一座伟大 里程碑。 导致地球上碳与化学态能 量不断加积的载体是生物 质 ， 在长期地质过程和地质作 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 2 用下，生物质体的碳水化 合物持续脱氧，转化为碳 氢化合物，始有今日之煤炭 、 石油与天然气，故称之“化石能源”。 生物体将地球大气圈的二 氧化碳吸收富集并转移封 存到了岩石圈。 18 世 纪 工 业 革 命 至 今 的 200 多 年 里 ， 人 类 打 开 了 “ 潘 多 拉 魔 盒 ” ， 将 深 埋 地 下 的煤炭、 石油和天然气大量开采使用， 将亿万年前封存地下的碳又放回到大气中 ， 其温室效应导致全球气候 变暖和人类生存环境恶化 。 这些温室气体的 80来自于化石能源。 20 世纪后半叶， 人类社会开始觉 醒 ， 提出 “ 可持续发展 ” 的概念， 于 1992 年签 署 联合国 气候变 化框架 公约 ，并于 2015 年通 过巴 黎协定 ，急 切要求 替 代化石能源，减少二氧化 碳排放，放慢全球变暖步 伐。 中 国 正 在 大 规 模 进 行 工 业 化 建 设 ， 能 源 消 费 剧 增 ， 2018 年 二 氧 化 碳 排 放 量 约 为 100.2 亿 t，要在 2060 年实现碳中和，目标非常艰巨。 中国的第二、 三产业是化石能源 的主要消费者， 主要碳排放者， 是碳源； 唯有从 事生物性生产的第一产业 是吸多排少的碳汇， 是为二、 三产业持续提供替代能源 的重要基地。 地质时期的生物质吸碳聚 能 ， 当代的生物质不仅能吸碳聚能， 还可通过现代技术 转化为可再生清洁能源， 替代化石能源以减排二氧 化碳。 生物质还可以实现负碳排 放 ， 防治大气污染与农业面源污染， 生产绿色材料与有 机化工产品，做强农业与 振兴乡村经济等。 农林生态系统像个万花筒 与百宝箱， 需要人们去了解、 探寻和开启它丰富的碳中 和潜能。 解铃尚须系铃人，且观今 日之生物质将何为 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 3 据国际政府间气候变化专 门委员会 （ IPCC） 第五次评估报告 （2013） 披露， “ 生 物质能和碳捕获/封存 （BECCS） 是极少有的 ， 能将近几百年来被大气吸收积存的 二氧化碳吸出与移走的技 术 ”。 绿色供暖与发电 煤碳是第一大碳源，替煤 的担子最重。替煤者多， 然效果大相径庭。 2013 年 雾 霾 大 爆 发 ， 国 务 院 紧 急 发 布 的 大 气 污 染 防 治 行 动 计 划 提 出 的 重 要 举措是“煤改气”。 本已“气荒”多时的国内天然气骤然吃紧，四方告急。 气不够， “煤改电” 行不行不行， 太贵， 且多来自于煤。 风能太阳能行不行 不行杯水车薪，远水不 解近渴。 此时， 原 料充足、 制作简便、 灵活 机动、 改烧容易， 且热值接近于煤却比煤干净 ， 排放标准接近天然气却价 格便宜一半的生物质颗粒 燃料脱颖而出，临危受命。 当时每年有上亿吨秸秆被 露地焚烧， 污染大气， 肆意排碳， 如以秸秆制成成型燃 料替煤，岂非一举两得， 双重环保 克 霾 减 排 ， 用 煤 大 户 可 以 清 洁 燃 烧 ， 然 而 年 耗 煤 约 5 亿 t ， 高 度 分 散 的 60 多 万 个中小燃煤锅炉是最大难 题。生物质成型燃料无疑 是最佳选项。 大气污染防治行动计划 发布 后的一年多时间里， 国务院与国家能源局连发 8 次“紧急通知”，要求以成型燃料供热缓解“煤改气”。 20152019 年的 4 年间， 生物质成型燃料年生产能力由 900 万 t 增长到 1500 万 t， 已发 展成为一个覆盖酒店 、 学 校 、 医院、 居民小区、 商业办公区、 工业园区 ， 涉及食品、医药、机械、 化工等众多领域的绿色供 热产业。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 4 同此， 生 物质发电也是替煤减排的 简便有效办法 ， 特别是对遍布中小城市的中小 火电厂。 到 2020 年底， 生物质发电累计投产项目 1353 个， 装机容量 2952 万 kW， 年发电 量 1326 亿 kWh，可比肩于一座三峡电站。 生 物 质 发 电 的 年 均 小 时 数 在 7000 h 以 上 ， 而 风 电 仅 2000 多 h ， 光 伏 发 电 1600 多 h； 据测算 ， 每投资 1 亿元人民币 ， 可生物质发电 7.49 亿 kW h， 风电仅 2.48 亿 kWh，光伏发电 1.68 亿 kWh。 且生物质发电稳定， 原料贴近消费市场， 不需远程传输， 又有利于振兴农村经济 ， 优势突出，何乐不为。 然而， “十三五” 期间政府大量投资风电与光伏发电， 装机容量分别是生物质发 电的 8.86 倍和 8.65 倍， 且 “ 十 四五” 仍然如此， 建议在实现碳中和目标中， 将 “绿色供热发电”作为重点之一。 就全球而言，商业生物质 能源中的“绿色供热发电”占到七成，以欧洲最发达。 石油替代与减排 石油， 碳 中和中的另一重要碳源和 替代减排重点 。 液体燃料是运输工具的主要动 力，现代社会的“血液”。 然而， 石油基液体燃料不仅排放二氧化碳和一氧化碳， 还有碳氢化合物、 氮氧化 合物等有害物质，汽车尾 气与轮船劣质柴油严重污 染大气与水体。 20 世纪 70 年代的世界石油危机，催生了生物乙醇等生物基燃 料对石油的替代 。 美 国 自 2005 年 颁 布 新 能 源 法 到 2015 年 的 10 年 间 ， 玉 米 乙 醇 减 排 二 氧 化 碳 5.9 亿 t 和减少石油进口 19 亿桶。 2018 年以 38的玉米总产生产了 4830 万 t 玉米乙 醇，占全国石油消费量的 10.3，减少石油消费 5.4 亿桶。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 5 2018 年欧盟的可再生运输中 90是生物燃料。 在巴西， 甘蔗乙醇已成为国家支柱 性产业，是全国汽油消费 量的 1.5 倍。 但是，以粮食为原料生产 燃料，诟病不断。 于是人们将目光从生物质 组分中的淀粉移向了占组 分 2/3 的纤维素、 半纤维素与 木质素，并称之二代生物 基原料。 美国还提出温室气体排放 比化石燃料低 50以上者方为 “ 先进生物燃料” ， 于是， 纤维素乙醇成为各国研发 热点，只可惜久攻而不克 。 微生物法生产第二代生物 燃料受阻， 热化学法兴起， 即通过中温或高温将生物质 气化，再合成精炼为系列 高品位生物燃油。 2013 年美 国 KIOR 公司 以黄松 枝条 为原料 ，年产 生物燃 油 3.6 万 t ，温 室气体 排 放比化石燃料减少 60。同年，美国 INEOS BIO 公司基于热化学先气化秸秆，再 合成乙醇。 2015 年 ， 芬 兰 GFN 公 司 以 林 业 剩 余 物 与 作 物 秸 秆 为 原 料 生 产 了 生 物 燃 油 。 加 拿 大 Enerkem 公司将垃圾气化合成乙醇后再转化为航空煤油， 已在英航使用。 德国 科林公司、瑞典 Chemrec 公司等亦多有建树。 2015 年 联 合 国 巴 黎 气 候 峰 会 后 ， 大 多 数 签 约 国 在 上 报 的 承 诺 计 划 书 中 ， 都 把 开 发生物燃料作为减排温室 气体的重要手段， 特别是基于热化学法生产车用液体燃 料，以及生物天然气成为 新宠。 在这场全球性的，以二代 技术开发二代原料的竞技 场上，出现了一支中国奇兵 。 武汉 阳光凯 迪集团 对生物 质气化 - 费托 合成燃 油技术 攻关 8 年， 一座 1 万 t 级生 产线于 2013 年 1 月正式投产，进入同类技术的国际领先行列。 2015 年 8 月 ， 中 国 科 学 院 向 中 央 呈 文 称 ， “ 我 国 有 望 破 解 当 前 生 物 质 能 发 展 困 局”，建议国家“加强对生物质合成燃油产业的政策支持”。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 6 遗 憾 的 是 ， 2018 年 ， 凯 迪 集 团 内 部 发 生 问 题 退 市 ， 这 个 即 将 大 放 异 彩 的 国 际 领 先项目不幸搁浅。 此外， 内蒙古俏东方集团自行开 发的 “碳酸二烷酯型生物柴油” ， 品质与环保性 能显著优于常规柴油；中 国科学院广州能源研究所 研发的秸秆制生物航空煤油 ， 清华大学的甜高粱秆乙醇 重整制氢等在技术上都处 在国际前列 ， 都有冲锋陷阵的 潜质。 生物 乙醇在 中国出 现最早 ，却 20 年乏 善可陈 ，但不 等于液 体燃料 替代不 重要。 恰恰相反，中国石油的对 外依存度接近 70。 为了国家能源安全与保护 环境，为了实现碳中和目 标，石油替代减排十分重要 ， 大有可为，大有作为。 负碳排放，潜力巨大 生物体吸碳排碳，理论上 是零碳排放，怎么会有“负碳排放” 畜禽 粪便在 自然条 件下发 酵释放 出的甲 烷，其 温室效 应是二 氧化碳 的 25 倍， 如 以其生产沼气与生物天然 气去替代化石能源， 即是 “以污治污” ， 再加上饲料生 长期间的吸碳，其全生命 周期为负碳排放。 据瑞典 Lund 大学研究，按每获得 1 kWh 做功，煤、天然气、风能、沼气与生 物 天 然 气 的 二 氧 化 碳 排 放 量 分 别 是 508897 g 、 398 g 、 61 g 、 -414 g 。 即 沼 气 的碳减排能力是风能和太 阳能的 4.618 倍。 又据德国能源署资料， 每行驶公 里排放的二氧化碳当量， 汽柴油、 天然气、 生物 天然气分别为 156164 g、124 g 、5 g。即生物天然气的碳排放只是化石天然气 的 1/25。 在欧洲， 重型柴油车改用生物天 然气后， 微粒物 （ PM） 和 NOx 排放量分别减少 了 97和 86。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 7 国际 能源组 织（ IEA）报 告称， 以生物 天然气 替代常 规天然 气是最 有希望 的减排 技术。 德 国 有 沼 气 - 天 然 气 生 产 厂 1 万 余 家 ， 全 国 生 物 发 电 产 能 的 68 （ 7.1 GW ） 来 自 沼气-生物天然气。 生物天然气还有一个可贵 禀赋，即物质循环优质。 生物质在高温燃烧条件下， 植物营养元素挥发固结殆尽， 不能继续参与物质循环 。 而常温条件下的厌氧发酵， 生物质的植物营养元素全部保留于沼渣沼液和以优 质 有机肥回归土壤。 负碳排放的微生物沼气发 酵与提纯为生物天然气兼 具去污 、 减排、 保土、 增收的 效果，一石四鸟。 “十二五” 期间， 中国农业面源污染上升为第一污染源 ， 主要是养殖场每年产生 的大量畜禽粪便不经处理 排向水体以及上亿吨秸秆 的露地焚烧。 如果以畜禽粪便与作物秸 秆为原料生产沼气和生物 天然气 ， 全国有机物污染的化 学需氧量（COD）总排放量则可减少一半。 2016 年 12 月， 习近平总书记在中央财经领导小组第十四次会议上 指出 “加快 推进畜禽养殖废弃物处理 和资源化， 关系 6 亿多农村居民生产生活环境， 关系农 村能源革命， 关系能不能不断改 善土壤地力 。 治理好农业面源污染， 是一件利国 利民利长远的大好事， 要坚持政 府支持、 企业主体、 市场化运作的方针， 以沼气 和生物天然气为主要处理 方向 ， 以就地就近用于农村能源和农用有机肥为主要使 用方向。” 习近 平总书 记将沼 气 - 生物 天然气 与农业 废弃物 处理和资 源化、 防治农 业面源 污 染、能源革命、改善农民 生产生活环境、提高土壤 肥力联成了一体。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 8 中国 有 241 个畜 牧大县 ，有年 80 0 亿 m3 生物 天然气 的产量 。中国 是农 业大国 ， 生物天然气的资源非常丰 富 ， 具有年生产生物天然气 2000 亿 m3 和减排 4.2 亿 t 二氧化碳的潜力。 负碳排放，潜力巨大，是 实现碳中和目标的强大武 器。 防治白色污染，两全其美 石油基塑料的大分子与复 杂结构使它在自然条件下 几百年也不能降解 ， 塑料垃圾 导致的“白色污染”已严重威胁人类社会的可持续发展。 中国是年消费过亿吨的世 界最大塑料消费国， 更令人担忧的是， 也是农用地膜使 用量最大的国家。 覆膜的增产效果明显， 然残存在土壤的塑料碎片越积越多， 影响作物根系发展和 吸收水分养分，导致土壤 结构恶化和肥力下降，中 国农田每 6 亩就有 1 亩覆膜。 世界上越来越多的国家发 布了 “限塑令”和“禁塑令”。 2019 年 9 月 ， 习 近 平 总 书 记 在 中 央 深 化 改 革 委 员 会 第 十 次 会 议 上 强 调 “ 应 积 极应对塑料污染，牢固树 立新发展理念，有序禁止 、限制部分塑料制品的生产 、 销售和使用，积极推广可 循环易回收可降解替代产 品，增加绿色产品供给。 ” 寻求对石油基塑料的替代 ，已有半个世纪。 一种是与 10左右的淀粉或碳酸钙共混并加入光热催化剂， 可以让废弃塑料破碎 成微粒， 但 90的石油基成分仍不能降解。 这肯定不是解决问题的办法， 但却流 行于市。 另一种是生物基的聚乳酸 PLA 生产的全生物降解塑料， 可以在自然条件下全部降 解， 且生 产过程的二氧化碳排放量只相当于石油基塑料的 20， 这才是真正解决 问题的办法。 目前世界上只有美国与荷兰两国可以规模化生产， 因价格高而市场 有限。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 9 2018 年 全 球 生 产 塑 料 近 3.6 亿 t ， 而 生 物 基 塑 料 占 比 不 到 1 。 可 见 对 全 生 物 降 解塑料需求之急与市场潜 力之大。 科 学美国 人与 世界经 济论坛 联合发 布的 2019 年全 球十大 新兴技 术中， 全生 物降解塑料排位第一。 令人高兴的是， 中国安徽丰原集团攻关 20 年， 自主研发的年产 10 万 t 聚乳酸项 目首 期工程 于 2020 年 8 月成 功投 产 ，包括 塑料与 化纤产 品。由 于采用 了非淀 粉 的甜高粱杆和纤维素原料， 成本比用玉米生产聚乳酸低 20， 技术、 产品质量与 成本都在世界前列。 中国有望在“白色污染”防治上，像“高铁”一样为世界做出贡献。 1998 年 美 国 国 家 科 学 院 给 总 统 的 咨 询 报 告 中 说 “ 生 物 基 产 品 行 业 最 终 可 以 满 足美国 90以上的有机化学产品和 50液体燃料的需求。 ” 1999 年克林顿发布的 “开发和推进生物基产品和 生物能源”总统令也是将生物基产品居前。 以全生物降解塑料为突破 口 ， 可开启中国石油基产品向生物基绿色低碳产品升级 之门。 “全生物降解塑料” ， 又一治污与替代减排双馨的 ， 农林碳中和工程中的得力战 将。 碳吸存中的“三擦边球” 农业稻麦棉，林业乔木树 ，五千年如是。 这里提的思路是，在既不 能种庄稼又不能长乔木的 边际性土地上种植抗逆性强 ， 生命力旺盛的能源灌草， 此一板打出了 3 个擦边球。 一民营企业在河北康保县 沙地上种植了约 5 万 hm2 灌木柠条， 既防风固沙， 又用 每 34 年平茬下来的枝条发电。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 1 0 该电厂替代了 10 万 t 标煤， 输出了 2.5 亿 kW h 绿色电力， 年减排二氧化碳 17 万 t，还为千余农民就业，千 余农户脱贫作了贡献。 又一民营企业在内蒙古毛 乌素沙地种植约 4 万 hm2 灌木沙柳， 防风固沙与平茬枝 条发电并举， 年发电 2.1 亿 kW h， 还将电厂排放的二氧化碳收集起来养殖螺旋 藻，叫“三碳经济”。 经联 合国认 证，该 项目每 年减排 碳 25.6 万 t ，移 存二氧 化碳 15 万 t，加 上沙柳 地下部的固碳量， 每年可实现 5060 万 t 二氧化碳的吸存与减排， 并为社会提 供 8000 多个就业岗位，人均收入 1.2 万元。该项目获联合国环境与发展大会 2012 年度颁发的“20 年防沙治沙特别贡献奖”。 有 资 料 称 ， 新 疆 克 拉 玛 依 地 区 的 灌 木 紫 穗 槐 和 柠 条 的 年 公 顷 生 物 量 产 出 分 别 为 16.162 t 和 10.541 t；年固碳量分别为 7.866 t 和 5.185 t。 另有一种能在黄土高原和 东北地区能安全越冬的芒 草，年公顷生物量产出 30 t， 此二地有约 1 亿公顷边际性土地可种此芒草， 其生物量产出与固碳量之大可想而 知。 中国有多少不能种农作物 和树木，但可种能源灌草 的边际性土地 根据 国土资 源部 2015 年更 新的资 料，基 于全国 1 km 栅格 25 个地 类的土 地利用 数据， 综 合考虑了人口、 交通和 生态保护等因素， 选出了灌木林、 疏林地、 低覆 盖度草地、 沙地、 盐碱地等 11 类， 面积 1.44 亿 hm2 ， 比现有耕地面积还大。 每 年可生产生物质 14.4 亿 t，能源潜力为 7.2 亿 t 标煤。 据此绘制了自然条件下全 国可能源用边际性土地的 能源潜力分布图。 绿地、生物量产出，以及 8.2 t 标煤的绿色替代能源全部都是新增。 边际性土地实现能源灌草 种植后， 祖国大地将出现一道新的风景线， 亿万公顷荒 地秃岭将被灌林草丛所染， 生态 环境改观， 绿色油田片片， 美丽的座座 “ 金山银 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 1 1 山”。 三片农林碳中和场 中 国 有 3 片 农 林 碳 中 和 场 ， 农 田 、 能 源 灌 草 与 乔 木 林 ， 它 们 的 面 积 分 别 为 1.35 亿、1.44 亿、1.86 亿 hm2，合计 4.65 亿 hm2。 3 个碳 中和场 的碳状 况的主 要计算 参数是 1 t 生物 质年吸 存 0.5 t 二氧 化碳和 产能 0.5 t 标煤 ； 1 t 标煤 排放 2.6 t 二氧 化碳； 1 t 生物 质能的 排放量 是煤碳 排放量的 40。 农田碳中和场的碳交换最 频繁。据 2015 年资料，中国农田生物量产出 15 亿 t， 可吸存二氧化碳 7.5 亿 t； 另可供能源用农林有机废弃物产出量折标煤 4.92 亿 t， 转化替代能源可减排二氧 化碳 9.3 亿 t （含负碳减排） ； 农林牧渔共消费化石能 源 8232 万 t 标煤 ，排放 二氧化 碳 2 亿 t（均 仅为全 国总量 的 2 ）。 农田碳 中和 场汇多源少，合计年增汇 潜力为 14.8 亿 t 二氧化碳。 能源 灌草碳 中和场 ，建成 后按年 公顷地 上及地 下部生 物量产 出 10 t 计， 年生物 量产出 14.4 亿 t， 吸存二氧化碳 7.2 亿 t， 转化为替代能源折标煤 7.2 亿 t， 减 排二氧化碳 4.4 亿 t，合计年增汇潜力 11.6 亿 t 二氧化碳。 乔木林碳中和场是长时段 碳吸存，现总生物量 155 亿 t 和年吸存二氧化碳 11 亿 t （ 中国森林资源报告 2019 ） ， 林业三剩物的替代减排已计算在农田碳中和 场。 以 上 3 片 农 林 碳 中 和 场 的 二 氧 化 碳 年 增 汇 量 合 计 37.4 亿 t 。 这 是 现 量 ， 如 果 考 虑到 2060 年的 40 年间 的增量 ，农林 碳中和 工程 的贡献 将在年 增汇 50 亿 t 二氧 化碳以上，约当于现年排 放量的一半。 同时 具有生 产 12.1 亿 t 标煤 生物 质 能源的 潜力， 相当于 全国现 年能源 消费总 量 的 30。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 1 2 与“第二农业”共进同辉 从事生物质生产的农业， 五千年来只认淀粉性籽实和二性产品肉蛋奶， 而生物量 产出的另一半纤维素与木质素，被视为废弃物。 随着科技进步， 人们发现不仅淀 粉 ， 纤维素、 半纤维素与木质素也可生产出绿色 能源、材料与有机化工产 品。 21 世 纪 初 ， 世 界 对 生 物 质 能 与 生 物 基 产 品 开 发 进 入 高 潮 ， 生 物 乙 醇 也 成 为 中 国 “十五”计划的 10 项重点建设工程之一。 2016 年 ， 笔 者 提 出 了 “ 第 二 农 业 ” 概 念 ， 即 对 非 粮 农 林 生 物 质 及 有 机 废 弃 物 的 资源化利用，生产能源、 材料和有机化工等绿色产 品。 “第二农业” 根本性地改变了五千年的农业观与产业结构， 根本性地改变了工农 与城乡关系，是乡村振兴 与农业农村现代化的得力 抓手与引擎。 正如诺贝尔奖得主舒尔茨 所言 ， “ 改造传统农业的关键是要引进新的现代农业生 产要素”。“第二农业”，正是引进的一个全新和极强力的“农业生产要素”。 引进 “第二农业” 要素也遇到一个实质性难题。 即与石化原料相比， 生物质组分 中的非能源性氧含量接近 一半 ， 所以现有技术与产品， 在质量与经济性上均不具 竞争力。 因 此 在 战 略 设 计 上 应 将 生 物 基 的 目 标 产 品 定 位 在 高 含 氧 生 物 材 料 及 高 含 氢 生 物 能源上。 如现代生物肥料、 生物饲料、 生物农药以及生物可降解地膜等农用生产资料 ； 又 如生物天然气、 生物氢燃料、 生物氨燃料、 生物碳电池燃料等绿色能源； 又如高 含氧量可降解塑料与工程 塑料、生物基超微粉膜材/建材等生物基产品。 这种全新理念与战略将构 建强大的第二农业绿色产 业体系。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 1 3 新木集团攻关 15 年， 在现代生物质经济产业技术体系上迈出了可喜一步， 技术、 产品质量与成本多处于国 际领先水平，可做借鉴。 以后的中国田园， 不只是 “ 鹅湖山 下稻粱肥， 豚栅鸡埘半掩扉” ， 还有绿色能源 、 材料与有机化工工厂星罗 棋布。 农民或在农田，或在车间 ；或在山庄，或在市镇， 过着现代桃花源式生活。 全生物质生产才是完整的 农业 ， 缺失 “第二农业” 不是现代农业。 实现国家碳中 和目标与发展“第二农业”相辅相成，共进同辉。 农林碳中和工程，国之重 器 农林生态系统和 3 片碳中和场具有碳吸存与替代减排双重功能， 是实现国家碳中 和目标的主要阵地，又是 生物质资源库与生物质能 田。 农林碳中和工程由 2 个部分组成， 第一部分是改善 3 片碳中和场的农作物、 能源 灌草及乔木林的群体结构 与管理， 增加碳吸存与生物量产出； 第二部分是非粮农 林生物质与有机废弃物的 资源化利用， 发展生物质能、 材料和化工产品等绿色产 业，增加替代减排力度。 农林碳中和工程具有年增汇 37.4 亿 t 二氧化碳和年增 12.1 亿 t 标煤生物质能的 潜力 农 林 碳 中 和 工 程 的 核 心 与 重 点 是 在 3 个 碳 中 和 场 加 强 植 物 体 培 育 和 生 物 量 产 出 基础 上，全 面、科 学部署 绿色供 热 与发电 、液体 生物燃 料、沼 气 -生物 天然气 和 全生物降解塑料 4 大支柱产业体系， 以实现国家碳中和目标， 改善全国能源消费 结构，推进“第二农业”发展。 4 大支柱产业的一代技术与 商业化在中国已经成熟， 热化学合成生物燃油与全生 物降解塑料的二代技术已 处世界前列，正蓄势待发 ，报效国家。 碳中和资料库 石元春院士碳中和思考汇编 1 4 实施农林碳中和工程的建 议是 作为重大专项列为国家长期计划； 成立有相关业 务部门参加的“农林碳中和工程”办公室，建议办公室设在农业与农村工作部； 成立 基于 5G 的 “农林 碳中和 工程 ”研究 设计院 ，为工 程实施 提供技 术支撑 与指 导；设置“第二农业”学科、专业与学院，培养人才；选择 300600 个县（市） 进行 不同类 型农林 碳中和 工程项 目先行 示范， 争取在 2030 年碳 排放达 峰前为 中 国乃至世界找到碳中和绿 色方案。 农林碳中和工程是集保护 环境 、 能源换代、 做强农业-乡村振兴-惠