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      1. 賀克斌:碳達峰碳中和目標給環境科技帶來哪些挑戰?

        慧聰水工業網 2021-06-23 09:37 來源:中國環境報

        “十四五”期間,生態文明建設以降碳為重點戰略方向,推動減污降碳協同增效,將迎來生態環境質量改善從量變到質變。對于碳達峰碳中和,不僅要從氣候履約的角度去理解,還涉及產業競爭問題,更與生態文明、美麗中國建設,甚至健康中國建設有著密切關系。目前,國家相關部委、地方政府、行業企業、高等院校、研究機構等各界都在積極行動。

        從產業競爭的角度看碳達峰碳中和,歐洲的《綠色新政》、氫能煉鋼技術,日本的碳中和發展路線,英國的能源白皮書,美國的零碳排放行動計劃,都透露出產業能源關鍵技術升級換代的意味。這種升級換代一旦與碳產生關聯,緊跟而來的將是碳邊境稅,所有高碳煤電產品都可能受限,我國外循環空間會被大大壓縮。這樣碳達峰碳中和就不僅僅是氣候履約問題,而是成為產業競爭的一個焦點。所以在當前的國際環境下,我們的科學技術、產業技術水平需要跟上。

        賀克斌:碳達峰碳中和目標給環境科技帶來哪些挑戰?

        賀克斌,資料圖

        溫室氣體減排和大氣污染治理有協同性

        碳達峰碳中和目標在推進生態文明建設方面有很大的驅動作用。溫室氣體減排和大氣污染治理有協同性,如果走碳中和路徑,PM2.5和臭氧的協同治理會實現根本性的改變?!按髿馐畻l”和藍天保衛戰實施幾年來的工作成效,都證實在減少大氣污染物的同時,可以很大程度實現減碳,對推動碳強度降低發揮重要作用。

        從污染物減排的角度來看,如果沒有碳達峰碳中和的推動,以現有的政策措施,在2030年之后,減污過程將會減緩。但在碳中和情景下,與降碳結合,則會釋放出更大的減污潛力。在2030年到2060年之間,主要污染物排放仍有不小下降空間。由于能源結構發生了改變,這種根本性的改變不會反彈,因此在監管上避免了耗費大量的人力物力財力。

        從污染物暴露濃度對健康的影響分析來看,從現在起到2060年,我國老齡化程度、污染物濃度對健康的影響程度會逐漸上升。使健康獲益的環境改善、污染物暴露水平的降低其實有非常大的潛力。今天多花一元錢治污,未來會少花十元錢治病,人的生活質量、獲得感等都會受到影響。所以減污降碳非常值得推進。

        要實現這個目標,主要靠能源結構調整。根據模型計算推演,從2020年開始,如果沒有碳達峰碳中和目標約束,以現有的末端治理、管理減排等措施進行治理,到2065年,PM2.5濃度最多降到25微克/立方米。但是如果有碳達峰的約束,可以降到20微克/立方米。如果實現提前達峰,在2025年到2030年之間,就可以到16微克/立方米左右。如果不僅提前達峰,還加上了碳中和的措施,就能到8微克/立方米左右。

        然而,實現這樣的目標不是輕輕松松的。在去年11月全國18家單位聯合發布的低碳發展路徑報告中,在降碳目標約束下,可以用更少的總能源消耗達到同樣的經濟發展目的,實現資源增效減碳。

        資源增效減碳,能源結構降碳,加上地質空間存碳(CCUS)和生態系統固碳,構成四大技術手段。四個手段什么時候用、哪個先用、哪個后用,將以碳市場為杠桿,形成市場機制融碳。這些方式同時發力,會形成實現碳達峰碳中和的合理路徑。

        碳達峰碳中和在未來對環境科技提出諸多挑戰

        要實現碳達峰碳中和,生態環境領域還可以有哪些作為?

        在資源增效減碳方面,應思考城市發展如何引導合理需求,提升用能效率,優化用能結構,降低用能負荷。節能降耗和治污是系統關聯的?,F在單位GDP能耗已經有很大的下降,但是仍然還有很大的節能潛力。

        比如,“無廢城市”建設不僅要考慮固廢,實際上廢水、廢氣、廢熱,都是和無廢社會相關聯的,也都是和碳有關聯的。未來的“無廢城市”要實現“四廢”打通、廢碳打通。用好物質循環利用的關聯,需要大量的理論、技術去支撐。

        又如循環經濟。根據國際上的分析,45%的溫室氣體來自日常生活用品的生產,比如汽車、衣服、食品。如果循環經濟策略在鋼鐵、水泥、塑料、鋁、食品等方面加以應用,可以消除這45%中20%以上的二氧化碳排放,這將是巨大的貢獻。能源結構的調整產生很強的產業碰撞,但是循環經濟、資源增效是協同的,各方相對容易達成共識,應該充分發揮作用。

        大數據、人工智能等很多新基建也可以實現資源增效。一方面,這些領域用電量極高,需要節能,現在就應當對未來用電量有預判,提升用電的有效性。另一方面,互聯網技術的應用會促進車聯網、物聯網、能源互聯網的應用,大大提高增效潛力。新基建在本身實現節能的同時,要為系統節能更好地發揮作用,實現“環境+”。

        在能源結構減碳方面,生態環境技術也面臨很多挑戰。風、光資源不穩定,大氣成分和物理參數會大大影響風、光效果。所以,大氣環境領域可以加強與氣象領域的合作?,F在氣象領域做天氣預報,可以為減災防災提供參考。以后可以變成資源預報,為發電、供電提供參考。未來風光企業可能會成立天氣參數的預報部門,吸收專業人才進行大氣成分變化研究等。此外,還要考慮多個互相關聯的因素,比如氣候變化對未來大氣擴散條件和空氣質量的影響,不同減排路徑的影響,氣溶膠輻射效應變化下對空氣質量的不同影響,相關問題需要多個專業領域協同解決。

        在可再生能源方面,比如光伏發電會用到鎳等稀有金屬,還有一些稀土元素,如果全世界大幅使用“風光”,礦產資源是不夠的?,F在固廢領域往往從礦產元素的毒性角度去考慮,其實現在也需要認識到,當風光能源大幅度使用的時候,其資源屬性價值會提高,在碳市場中體現出來。

        在礦產資源和回收循環上,要加強對關鍵金屬資源的循環利用及其承載率的研究,將其價值與碳達峰碳中和關聯起來。在生態系統固碳方面,陸地的綠碳、海洋生態系統恢復的藍碳都與此相關。生態環境工程恢復濕地及其生態功能,實際上是在增加碳匯。土壤生態系統碳氮循環的變化對固碳能力的影響,需要用模型進行規范。由于氮磷元素不足的時候會顯著降低二氧化碳施肥的效果,未來還應思考解決,在削減氮氧化物,涉及到氮限制的情況下,未來的人為排放循環如何與碳達峰碳中和關聯起來,如何在全球和區域范圍內增加碳匯,實現良性循環。

        碳達峰碳中和目標對未來環境科技提出了諸多挑戰。我們不是旁觀者,而是參與者,甚至在有些問題上還是主導者。減污降碳協同增效,要在時空協同、過程協同、區域聯動、深度脫碳上優化路徑。生態環境部門將來很可能需要在監督執行中落實監測、核算、核查等任務,而現在相關技術方法、儀器設備等還相對缺乏,這在微觀、中觀、宏觀管理上都需要大家一起努力去尋找應對方案。

        賀克斌系中國工程院院士、清華大學教授。本文根據賀克斌在第十屆中國環境院所長論壇上的發言整理,未經本人審閱。

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