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什么是碳中和?

时间:2021-04-07 18:53:04 点击:

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2020年9月22日,在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中,中国国家主席习近平宣布,中国决定“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”。

习近平主席承诺,中国将透过采取更有力的政策和措施,提高《巴黎协定》国家自主贡献力度,并敦促各国追求“后疫情时代世界经济的绿色复苏”。

他强调,“人类再也不能无视大自然一再的警告。沿着只讲索取不讲投入、只讲发展不讲保护、只讲利用不讲修复的老路走下去。应对气候变化《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向,是保护地球家园需要采取的最低限度行动,各国必须迈出决定性步伐。”

气候变化已经影响到整个世界,包括全球的各种极端天气条件,例如干旱、热浪、大雨,而洪水和山体滑坡变得越来越普遍。气候迅速变化的其他后果还包括海平面上升,海洋酸化和生物多样性的丧失。

为了将全球变暖限制在1.5℃(政府间气候变化专门委员会(IPCC)建议的安全阈值)以内,到21世纪中叶实现碳中和至关重要。包括欧盟在内的195个国家签署的巴黎协议也规定了这一目标。

那么,什么是碳中和?

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碳中和,是指实现净碳足迹为零(net zero carbon footprint);亦即增加的温室气体量与减少的量相等。

按照维基百科的定义,碳中和是指通过平衡二氧化碳排放与碳去除(carbon removal),通常是通过碳补偿(carbon offset),或简单地完全取消二氧化碳排放(向“后碳经济”过渡),来实现二氧化碳净零排放(net zero carbon dioxide emissions)。

它被用于与交通、能源生产、农业和工业过程相关的二氧化碳排放过程中。碳中和状态可以通过两种方式实现:

1.通过特殊的方式去除温室气体,例如碳补偿。

通过自然过程之外的碳消除,来平衡二氧化碳排放,通常是通过碳补偿,或通过从大气中移除或封存二氧化碳的过程,来弥补其他地方的排放。一些碳中性燃料,无论是天然的,还是人造的,都是由二氧化碳本身制造的,其工作原理大致相同,尽管也会产生碳排放。另外,还可以使用更极端的形式来去除二氧化碳。

2.通过改变能源来源和工业流程减少碳排放。

例如,转向使用再生能源(如水能、风能和太阳能),可以改少排放到大气中的二氧化碳。虽然可再生能源和不可再生能源都产生碳排放,但可再生能源的碳排放较少,几乎为零。

与化石燃料相比,产生的碳排放量要少得多。改变当前的工业和农业过程,以减少碳排放(例如,改变牲畜(如牛)的饮食可以潜在地减少40%的甲烷产量。

碳计划(carbon project)和排放交易(emissions trading)经常用于减少碳排放,有时甚至可以完全阻止二氧化碳进入大气层(例如通过碳洗涤器(Carbon dioxide scrubber))。最终目标是仅使用再生能源,而非化石燃料,使碳的释放与吸收回地球的量达到平衡,不再增加。

举例来说,当一棵树长成时,它所含的碳是从空气中所吸收的碳,而当你燃烧它时,排放的碳即是吸收的碳,可以达到碳平衡(碳中和);反之,若是使用化石燃料,则是从地底把古老的碳释放出来,所以地球整体的二氧化碳量就会增加。碳中和可连结到所谓的后碳经济。

另外,通过碳交易付钱给其他国家或地区,以换取自身的二氧化碳排放权。这种做法类似于中古世纪的赎罪券,并未真正达成减少二氧化碳总排放量的效果,因而常被诟病。

碳中和过程中的植物利用与碳量变化

①尚未行动;②种植树木,其生长过程中从大气吸收二氧化碳;③树木生长接近完成;④林木砍伐和加工;⑤用于造纸和建筑材料;⑥材料最终焚化,二氧化碳回到大气中,灰和炉渣回到地面;⑦微生物降解后,二氧化碳和甲烷返回大气中。

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碳中和的实现通常可通过结合以下步骤,尽管这些步骤可能因个人、公司、组织、城市、地区或国家是否实施该策略而有所不同:

① 承诺

就个人而言,决策相对简单,但对于更复杂的组织而言,通常需要最高层的政治领导和广泛的公众同意,即认为值得付出努力。

② 统计和分析

对需要被消除的排放进行统计和分析,它可用来设置行动的优先级——从产品购买,能源使用,交通运输等。这可通过列出温室气体清单来完成,该清单旨在回答以下问题:

应该包括哪些操作、活动和部门?

应包括哪些来源(直接排放和间接排放)?

谁对那些排放负责?

应该包括哪些温室气体?

③ 行动

在开始朝着碳中和的方向努力时,企业和地方行政部门可以采用ISO 14001建立的环境管理体系(EMS)。另一个被广泛采用的EMS框架是EMAS,即欧洲生态管理和审计计划( European Eco Management and Audit Scheme)。

④ 减少

节约资金通常是减少温室气体排放最有力的动机之一。减少温室气体排放的可能行动有:

限制交通工具的能源使用和排放(步行、使用自行车或公共交通工具、减少飞行次数、使用低能耗车辆),这也适用于建筑、设备、饲养动物及制造流程。

从低碳能源中获取电力和其他形式的能源。

电气化(尽可能用电,而不是通过化石燃料燃烧)。

需要指出的是,风能、核能、水电、太阳能和地热是全生命周期(包括建造和运行)排放量很低的能源。

⑤ 补偿

使用碳补偿的目的,是通过资助一些项目,来中和一定数量的温室气体排放,这些被资助项目,应该在其他地方达成同等规模的温室气体减排,比如植树造林。在“先减少你能减少的,再抵消剩余的”的前提下,这种补偿可通过支持一个负责任的“碳计划”,或者通过购买某个“碳补偿”或“碳信用”来实现。

⑥ 评价和重新开始

这个阶段包括对结果的评估,和汇编改进清单,形成文字记录并发布报告,让其他的个人或组织少走弯路。在已有经验和教训的基础上,重新开始新一轮的减排行动。

随着科技的不断进步,法规要求越来越严苛,社会对新一轮的减排行动也会提出更高的要求。因此,这将是一个循环往复,螺旋上升的过程。

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碳中和已被视为企业或国家社会责任的一种体现。

越来越多的企业、城市和国家宣布了他们打算实现完全碳中和的截至日期。许多国家的目标日期是2050年。更早的日期设定(如2025、2030、2045)可能会被认为是向国际发出的强烈信号。此外,从经济角度看,推迟大幅削减温室气体排放也不是个好主意

奥巴马政府时期的美国气候特使斯特恩(Todd Stern)曾在2014年致力于促成与中国的双边气候协议,他表示,习近平主席的宣布踏出“令人鼓舞的第一步”。

他说:“这是一个重大的消息,越接近2050年越好。”不过他也表示,中国2030年的短期目标尚不足以助其达成2060年的长期目标。

根据麻省理工学院管理学教授斯特曼(John Sterman)的估计,如果中国实现了习近平主席宣布的目标,就可以防止全球进一步升温0.20.4℃。

他强调,承诺并不等同于行动。真正的行动是取消新建燃煤电厂的计划,削减对煤电的补贴,完全摆脱煤炭,因为煤炭是电力行业中最大的二氧化碳排放源。

他表示,这在很大程度上取决于中国如何进行减排,以及在多长时间内进行减排,他说:“这是一个很大的问题。中国是迄今为止世界上最大的排放国。他们的排放量比欧盟和美国加起来还要多。”

根据追踪全球排放的全球碳项目的报告数据,中国在2018年向大气中释放了相当于100亿吨二氧化碳,是美国的两倍,是欧盟的三倍。

其他几个主要二氧化碳排放国已经设定了更早的碳中和期限,欧盟的目标是2050年实现碳中和。而根据碳中和联盟的数据,在中国之前,有29个国家已经承诺在不同年份实现气候中和,加上中国,这30个做出某种碳中和承诺的国家,约占全球化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量的43%。

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最后,在介绍一下几个相关的名词:

温室气体(Greenhouse Gas, GHG)

温室气体或称温室效应气体,是指大气中促成温室效应的气体成分。自然温室气体包括二氧化碳(CO2),约占所有温室气体的26%,其他还有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、以及人造温室气体氢氟碳化物(HFCs,含氯氟烃HCFCs及六氟化硫SF6)等。

由温室气体引起的太阳辐射对地表的温室效应

碳汇(carbon sink)

碳汇是指碳吸收量比碳释放量更多的任何系统,是能够无限期累积及储存碳化合物(特别是二氧化碳)的天然或人工“仓库”,例如森林、土壤、海洋、冻土等。碳汇作为温室气体增加之缓冲区,近年已渐饱和。

据估计,天然碳汇每年可清除9.5至11 Gt的二氧化碳。储存在森林等自然碳汇中的碳,通过森林大火,土地利用变化或伐木而释放到大气中。2017年,全球CO2年度排放量达到37.1 Gt。

迄今为止,还没有任何人工的碳汇能以足够的规模从大气中去除碳,来应对全球变暖,这就是为什么必须减少碳排放以达到气候中和的原因。

这张快速碳循环的图显示了碳在陆地、大气、土壤和海洋之间以每年数十亿吨碳的流动形式。黄色的数字是自然通量,红色数字是人类每年贡献的数十亿吨碳。白色的数字表示储存的碳。

碳补偿(Carbon offset)

碳补偿是指减少二氧化碳或其他温室气体的排放,以补偿其他地方的排放。抵消量是以吨二氧化碳当量(CO2e)计算的。一吨碳补偿,意味着减少一吨二氧化碳或与其等量的其他温室气体。这可以通过对可再生能源,能源效率或其他清洁,低碳技术的投资来完成。欧盟的排放交易系统(ETS)是碳补偿系统的一个例子。

碳信用(Carbon credit)

碳信用是一个通用术语,指任何可交易的证书或许可证,代表排放一吨二氧化碳或同等数量的不同温室气体(tCO2e)的权利。

碳信用和碳市场是减缓温室气体浓度增长的国家和国际努力的组成部分。一个碳信用等于一吨二氧化碳,或者在某些市场,相当于二氧化碳当量的气体。碳交易是一种排放交易方法的应用。温室气体排放有上限,然后用市场在受管制的污染源之间分配排放。