瞻觀前沿

當(dāng)植物中的碳分子進(jìn)入土壤時，它們就遇到了一個明確的岔路口。碳要么被困在土壤中數(shù)天甚至數(shù)年，要么被有效地隔離，不會立即進(jìn)入大氣。或者它喂養(yǎng)微生物，然后微生物將二氧化碳 (CO 2 ) 呼吸到不斷變暖的環(huán)境中。在一項新的研究中，西北大學(xué)的研究人員確定了可能使植物有機物朝一個方向或另一個方向傾斜的因素。

通過結(jié)合實驗室實驗和分子模型，研究人員研究了有機碳生物分子和一種以捕獲土壤中有機物而聞名的粘土礦物之間的相互作用。他們發(fā)現(xiàn)靜電荷、碳分子的結(jié)構(gòu)特征、土壤中周圍的金屬養(yǎng)分以及分子之間的競爭都在土壤捕獲碳的能力(或不能)中發(fā)揮著重要作用。新發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員預(yù)測哪些土壤化學(xué)物質(zhì)最有利于捕獲碳，從而可能找到基于土壤的解決方案來減緩人為造成的氣候變化。

該研究的資深作者、西北大學(xué)的盧德米拉·阿里斯蒂爾德(Ludmilla Aristilde)說：土壤中儲存的有機碳量大約是大氣中碳量的十倍，如果這個巨大的水庫受到擾動，將會產(chǎn)生巨大的連鎖反應(yīng)。人們采取了許多措施來捕獲碳，以防止其進(jìn)入大氣中。如果我們想做到這一點，那么我們首先必須了解起作用的機制。

為了研究這一過程，阿里斯蒂爾德和她的團(tuán)隊研究了蒙脫石粘土，這是一種已知能在天然土壤中固碳的粘土礦物。然后，他們研究了粘土礦物的表面如何與十種不同的生物分子(包括氨基酸、與纖維素相關(guān)的糖以及與木質(zhì)素相關(guān)的酚酸)結(jié)合，這些生物分子具有不同的化學(xué)和結(jié)構(gòu)。

阿里斯蒂爾德說：即使生物分子通常不會與粘土結(jié)合，但當(dāng)鎂存在時，我們發(fā)現(xiàn)結(jié)合力顯著增加，因此，土壤中的天然金屬成分可以促進(jìn)碳捕獲。盡管這是一個被廣泛報道的現(xiàn)象，但我們揭示了其結(jié)構(gòu)和機制。

圖片來源：弗朗西斯科·溫加羅

技術(shù)價值觀察

目前，我國碳中和產(chǎn)業(yè)鏈核心產(chǎn)業(yè)架構(gòu)從碳排放到碳吸收大致可劃分為三部分，前端加強能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，用低碳替代高碳、可再生能源替代化石能源;中端提升節(jié)能減排水平，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提升能源利用效率、加強低碳技術(shù)研發(fā)及完善低碳發(fā)展機制等;后端增強資源循環(huán)利用水平，落實生產(chǎn)者責(zé)任制度，促進(jìn)資源品的回收再利用;自然循環(huán)端加強生態(tài)碳匯，包括開展國土綠化行動，增加森林面積和蓄積量，加強生態(tài)保護(hù)修復(fù)，增強草原、綠地、湖泊、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，增加碳吸納量。

最新研究揭示了土壤捕獲來自植物的大氣碳的結(jié)構(gòu)和機制。因此，從碳中和產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的后端環(huán)節(jié)，對碳吸收環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)較大的影響

宏觀市場觀察

——中國是全世界碳排放量最多的國家，能源領(lǐng)域碳排放最多

碳達(dá)峰與碳中和兩者的目的與意義都是限制碳排放量。科學(xué)研究表明，過量的碳排放會導(dǎo)致全球氣候變暖、溫室效應(yīng)，以及出現(xiàn)極端惡劣天氣。其中溫室效應(yīng)是最為直接且嚴(yán)重的問題。2020年，大氣中的二氧化碳濃度超過了400ppm，全球地表平均溫度比19世紀(jì)的基線升高了約1.25°C，比1981年至2010年的參考期升高了0.6°C，逼近2016年的最熱紀(jì)錄。因此控制碳排放量有長遠(yuǎn)且重要的發(fā)展意義。

據(jù)英國石油公司(BP)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2009-2019年，我國碳排放量由77.1億噸提升至98.3億噸，穩(wěn)居世界第一。2020年由于我國疫情防控得當(dāng)，各行業(yè)較快復(fù)蘇，碳排放量達(dá)到99.7億噸，同比增長1.4%。2021年，受復(fù)工復(fù)產(chǎn)疊加極端天氣頻發(fā)導(dǎo)致的電力需求上漲，2021年中國碳排放總量再次增加，達(dá)到105.9億噸。

根據(jù)IEA公布的數(shù)據(jù)，從碳排放來源來看，我國碳排放主要來自電力行業(yè)，2021年，我國來自電力行業(yè)的碳排放占全國排放總量的48%;工業(yè)過程碳排放量占36%;交通及建筑領(lǐng)域碳排放占比分別為8%和5%。

——空氣直接捕集CO2技術(shù)可捕集分布源排放CO2

從捕集環(huán)節(jié)來看，根據(jù)碳捕集與燃燒過程的先后順序，傳統(tǒng)碳捕獲方式主要包括燃燒前捕獲、富氧燃燒和燃燒后捕獲等。空氣直接捕集CO2(Direct air capture，DAC)技術(shù)指利用化學(xué)吸附劑，以空氣作為CO2的輸運媒介，直接從低濃度的氣體分壓(40Pa)下富集CO2的技術(shù)。近年來，隨著科研人員不斷研發(fā)DAC的方法和材料，目前DAC技術(shù)已被視為一種可行的CO2減排技術(shù)。

目前碳捕集與封存主要對工業(yè)固定源排放的CO2進(jìn)行處置捕集，而對占CO2總排放近50%的分布源CO2關(guān)注度不高?？諝庵苯硬都疌O2技術(shù)不僅可對數(shù)以百萬計的小型化石燃料燃燒裝置以及數(shù)以億計的交通工具等分布源排放的CO2進(jìn)行捕集處理，還可有效降低大氣中CO2濃度。

——碳中和采取兩大發(fā)展路徑、三步走發(fā)展策略

根據(jù)我國碳排放產(chǎn)業(yè)的分布，碳排放大部分是來自發(fā)電和工業(yè)端，其次是交通行業(yè)，而農(nóng)業(yè)與商業(yè)占比較少。實現(xiàn)碳中和的路徑可以拆分為兩個部分：可避免的排放和不可避免的排放。

在不可避免的方向上，國家提出優(yōu)先解決電力生產(chǎn)過程的碳排放，進(jìn)而完成燃油車向電動汽車的轉(zhuǎn)化，最終實現(xiàn)深度脫碳。在不能完全避免排放的領(lǐng)域，可通過碳捕捉、利用、封存技術(shù)(CCUS)或者通過森林、海洋進(jìn)行自然吸收，最終實現(xiàn)碳中和。

從目前我國碳排放發(fā)展情況來看，我國碳中和基本確定三步走策略，首先在2030年完成碳達(dá)峰;其次在2045年前快速降低碳排放;最后在2060年實現(xiàn)深度脫碳，實現(xiàn)碳中和。

——碳中和相關(guān)投資總額或在140萬億左右

國內(nèi)許多機構(gòu)均對碳中和下的新增直接投資做了測算，其中中國投資協(xié)會發(fā)布的《零碳中國·綠色投資藍(lán)皮書》中測算 碳中和相關(guān)的投資規(guī)模約70萬億;清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院預(yù)測投資規(guī)模在127.2-174.4萬億之間;國家發(fā)改委價格監(jiān)測中心研究人員預(yù)測碳中和新增投資將超過139萬億元。綜合各家結(jié)果，認(rèn)為《零碳中國·綠色投資藍(lán)皮書》的測算相對保守，而清華大學(xué)和發(fā)改委價格檢測中心的測算結(jié)果大致相同。綜合后，碳中和帶來的相關(guān)投資總額或在140萬億左右。

中國碳中和技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與碳中和關(guān)鍵技術(shù)強關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華北地區(qū)，并且以廣東、北京地區(qū)為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局碳中和技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華北地區(qū)優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點關(guān)注廣東省深圳市福田區(qū)、北京市海淀區(qū)所處碳中和的相關(guān)企業(yè)，以及該地方對于碳中和的產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組

看完覺得寫得好的，不防打賞一元，以支持藍(lán)海情報網(wǎng)揭秘更多好的項目。

標(biāo)簽： 排放 中和 土壤 隨筆