以种植能源替代开采能源实现增碳汇减碳排目标

＊郭霏霏 臧树良 任莉娟 吴丽萍

（泉州职业技术大学 福建 362000）

2020年，我国政府基于构建人类命运共同体的责任担当与推动可持续发展战略的内在要求，宣布了“2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的“双碳”目标。这是我国向全世界作出的庄严承诺同时也是向全国人民发出的动员令[1]。2022年的政府工作报告进一步提出，要有序推进碳达峰碳中和工作。“双碳”已经成为政府关心、重视的重要工作，也成为广大民众深入人心的自觉行动。“双碳”目标提出的背景是基于全球向大气每年排放数百亿吨的温室气体，造成气候灾难，严重威胁人类家园生存环境与安全，事关每个人，牵动亿万家庭，殃及子孙后代，是全球性的共同行动。作为世界上最大的发展中国家和最大的煤炭消费国，中国“碳达峰碳中和”的进度与程度，对全球气候的影响至关重要。当前，我国距离实现碳达峰目标已不足10年，从碳达峰到实现碳中和目标也仅剩30年左右的时间。与发达国家相比，我国实现“双碳”目标，时间更紧、幅度更大、困难更多、面临巨大挑战。但同时也为我们提供了重大的战略机遇，因为“双碳”目标的实现过程，就是一个产业结构、生活方式调整，催生全新行业和产业模式的过程。我们应顺势而为，紧紧抓住绿色转型带来的巨大发展机遇，依靠绿色理念、绿色文明、绿色技术及绿色产品实现一场能源领域中的绿色革命。加快发展绿色、可再生能源，持续降低使用传统化石能源的占比。创造一个生机盎然、蓬勃发展的能源结构调整新局面。作为清洁、可再生、绿色能源家族重要成员的生物质能源，由于其突出的环保清洁性、可再生循环性、节约经济性，近年来发展迅速，表现抢眼。它不仅大大节约了生产成本，增加了生产安全性，还获得能源的方便性、可控性与可靠性。最重要的是种植能源技术易学，投资小，利于推广普及；树木成长见效益速度快，利于调动吸引参与者，尽快形成产能。这是人类应对、解决化石能源短缺危机的一个重要选择，也是实现可持续发展战略的有效途径。生物质能源将成为能源绿色发展，保障供应的新引擎。我们应该大力加强对生物质能源的研究开发与应用。

1.化石能源储存量是“常数”，面临枯竭

化石能源煤炭的开采始于13世纪，而大规模工业化开采则是在18世纪；石油天然气的开采则是在第二次世界大战以后，到20世纪60年代超过煤炭成为主要能源。由于全球工业化步伐的加快，能源消耗剧增。2019年全球消耗的能源中化石能源占比高达84%[2]，我国的比例与此相近[3]。“天生地造”的化石能源是在地下经过亿万年转化而形成，短时期内几乎就是个“常数”，挖一点儿少一点儿。我国的能源生产一直保持着快速增长势头，越挖越快、越挖越少。资料显示：2019年我国煤炭查明资源储量约1.77万亿吨，而产量却已近40亿吨[4]。按此速度，全国性的资源枯竭也不过是百年时间。福建省是中国化石能源地下储量并不是很多的省份，位于闽西的龙岩市是福建主要产煤区。但由于矿井地质条件复杂，煤层厚度不均匀，煤层赋存条件较差等问题，造成生产规模小、产量低、生产成本高而缺乏市场竞争力，多年前就已面临资源枯竭窘境。因此，整个福建省的煤炭年产量基本不成规模。对于能源结构调整与产业转型相关部门早有思想准备。但是作为能源行业应该如何化解危机，走出困境却是仍然在思考或正在研究、尝试的新课题。由于化石能源存在的一次性、污染性、生产安全性等问题，以及我国的资源与化石能源分布极不平衡，出现南水北调、西气东输的现实困扰，使得快速推广生物质能源以打破此种不平衡成为未来转型的首选。

2.生物质能源与日同在，可永续利用

生物质能源凭借资源可再生的独特优势成为各国应对化石能源枯竭、保障国家能源安全的重要组成部分，而广受推崇。根据国家林业局审定的第八次全国森林资源清查结果，福建省森林面积为800多万公顷，森林覆盖率达到66%。其中，天然林面积为423万公顷（1公顷=10000m3），人工林面积为378万公顷，生态功能等级达到中等以上的森林面积占95%。按照1万公顷森林每年可产310万吨氧气，而每人每年需要的氧气是5.9吨计算，福建森林所产生的氧气可满足4亿人的生存需要，是真正的天然氧吧。但遗憾的是其中生物质能源树种较少，潜在、巨大的能源功能没有被充分开发利用。2014年《国务院关于支持福建省深入实施生态省战略加快生态文明先行示范区建设的若干意见》要求到2020年，福建省能源资源利用效率、污染防治能力、生态环境质量显著提升，系统完整的生态文明制度体系基本建成，绿色生活方式和消费模式得到大力推行，形成人与自然和谐发展的现代化建设新格局。积极发展太阳能、地热能、生物质能等非化石能源，推广应用分布式能源系统。直接点明了生物质能源应是福建积极发展的能源种类。

生物质能源使用是人类进化的一个重要标志。《礼记·礼运》中云：“未有火化，食草木之实，鸟兽之肉，饮其血，茹其毛。”而当人类学会使用火，从柴草中获得的生物质能源，才结束了茹毛饮血的原始人时代，长期并继续到现在仍然作为人类生活、生存的必需品。而利用生物质发电则出现于20世纪70年代，受世界性能源危机的影响，西方发达国家开始重视开发清洁能源，利用秸秆等生物质能进行发电。自20世纪90年代以来，生物质能发电技术在众多国家都得到了发展与应用。我国生物质发电入网几乎同时起步。进入21世纪后，受国家发展生物质发电的政策激励，生物质能发电得到快速发展，电厂数量和生物质能源所占份额逐年上升。我国发展生物质发电有很强的动力：一是经济社会发展对能源先行的强大需求；二是保障国家能源安全的强大需求，生物质能是一种可再生碳能源，能够有效减少石化能源的消耗，且对环境更友好，其作用不可替代，符合国家能源安全的发展要求；三是生态安全的强大需求。我国拥有丰富的生物质能源材料，但至今仍然没有得到很好的利用，甚至成为废弃物，污染环境，成为污染治理的对象。我国应该利用生物质发电充分发掘其潜在的能量与价值，变废为宝，在维护生态安全的同时，产生环境效益与经济效益。

大地上的植被万物是太阳能与土壤“地造天生”的产物。它们吸收太阳能量，汲取大地营养物质生长。储存于生物质体内的能量生生不息，与日俱增。通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成为生物质，生成的生物能在使用过程中又变成二氧化碳和水，形成一个物质循环。归根结底，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽，用之不竭。因此，利用高技术手段开发生物能源，已成为当今世界发达国家能源战略的重要部分。我国生物质能源发展潜力巨大，可供开发的生物质能源达8.37亿吨标准煤，相当于能源消费总量的20%以上。然而，我国目前生物质发电量却仅占总发电量的不到1%[5]。亟待深入研究、开发与利用。福建是中国绿化面积第一大省，八山一水一份田，雨量充沛，光照充足，气候条件优越，森林覆盖率达到66%，生物质能源储存量较大，其中仅油茶籽产量每年就达数万吨，福建海域面积达13.6万平方千米，曲折的海岸线形成了众多海湾，事宜海藻生长与捕捞。如果再逐步替换原有树种，大面积改种所结果实适作为生物柴油原料的黄连木、麻风树、光皮树、油茶、油桐树（果实含油量达30%～60%）等，将产生巨大经济社会价值与示范效益。

3.生物质能源既增加碳汇又减少碳排

使用化石能源一方面产生大量CO2，作为温室气体的主要部分，造成温室效应危害；同时产生的一些硫氧化物、氮氧化物有害气体，污染大气，影响全球生态。特别是直到2020年，中国煤炭占能源消费的比重仍高达56.8%[6]。煤炭在燃烧过程中向大气排放大量二氧化硫和烟尘，由此产生的酸雨仍在我国局部地区加重；随着私家汽车车辆增多，机动车尾气污染等问题也日益严重。作为生物质能源重要载体的树木，每生长1m3的蓄积，平均可以吸收约2吨的二氧化碳，同时释放出差不多等量的氧气。普通树林产生的碳汇量已经十分可观，地处北回归线，光照时间长、雨量充沛、适于植物生长的福建省甚至会更多。独特的地理环境优势与良好的生态文明基础十分有利于福建省“增碳汇，减碳排”的落实，是早日实现我国碳达峰、碳中和“双碳”目标的最好省份，而且发展潜力很大。从理论上讲，从大气中清除二氧化碳的过程、活动和机制都可以称为“碳汇”。而森林碳汇则是特指森林吸收大气中的二氧化碳并将其固定在植被或土壤中，从而减少二氧化碳在大气中的质量浓度。《中共中央 国务院关于2009年促进农业稳定发展农民持续增收的若干意见》中要求“建设现代林业，发展山区林特产品、生态旅游业和碳汇林业”。直到目前，碳汇林业在国内虽然还是一个新概念，许多人不知道“碳汇”为何物，但是在应对CO2产生的温室效应影响全球气候变化的国际行动中，我国政府以多年来重视森林植被恢复和保护发展碳汇林业的实际举措，使我国成为全球人工林面积最多的国家。我国于1984年就颁布了《森林法》（2019年修订最新），1987年国务院环境保护委员会发布了《中国自然保护纲要》，上升到挽救森林，就是挽救人类高度来保护森林，对林区采取了禁伐措施。此后，人工造林面积逐年增加，2020年森林覆盖率已达到23%。中华人民共和国多年来一直坚持实行的全民绿化、大规模植树造林运动，代代相传持续了很多年，如我们从上小学开始每年春天都参加的植树活动。我国在培养全民生态文明意识的同时，也取得巨大成绩。不仅提高了我国森林面积和蓄积量，而且吸收固定了大量的二氧化碳。大大提高了碳汇水平。据专家估算：在20世纪末21世纪初的20年时间里，我国通过持续不断地开展植树造林及封山育林等活动，累计净吸收二氧化碳46亿吨，相当于同期工业排放总量的近一成；通过严禁乱砍乱伐的毁林活动，又减少排放二氧化碳4亿多吨，两项合计50多亿吨。对于降低温室气体排放，减缓全球气候变暖做出了重要贡献。特别是改革开放以来，我国已启动了17项林业重点工程，如“天然林资源保护”“退耕还林”“三北防护林”等，有力地推进了造林绿化事业的发展，随之而来的一系列专项治理活动更是将已被破坏的自然生态得到有效的修复，成果喜人。

从改造福建省现有森林角度出发，进一步提高碳汇储量还有许多空间可以利用。比如，进一步扩大树林面积、加大植树密度，选优劣汰，改种碳汇储量多的乡土阔叶林等树种。同时，对那些碳汇储量较低、生态效果较差树林，如已进入衰退期的人工林、废弃的果园、枯死的树木等要及时废弃并进行新陈代谢的更新改造。通过改造森林，以保持其生机与活力是提高森林系统碳汇储量是最有效的办法。另外，人们还可以从日常生活中产生的生活垃圾中回收、提取生物质能源。例如，晋江食品行业发达，在食品加工过程中产生的废弃油脂，俗称“地沟油”，是当地每日都在巨量产生的生物质废料，其中含有丰富的能源，可以通过催化加氢方式提炼生产第二代生物质柴油。在泉州职业技术大学研究团队已经研发出具有排放量低、低温启动性好、润滑性良好、安全性能高、稳定性好的生物质能源产品及相应的生产工艺。该工艺具有原料试运行强，基本上可以适应转化目前市场上能够得到的各种油脂原料。该工艺使用的物料对设备的腐蚀性较低，可大幅度降低设备投资成本，在酯化过程中无需使用催化剂，省去传统酯化反应后催化剂分离操作，直接可以进行转酯化反应，简化了流程，适用于大规模生产。本发明已经获得国家发明专利（臧树良，一种生物柴油的制备方法，中国ZL201210146968.6,2013）。

4.种植能源替代开采能源的战略思考

碳汇林并无特指哪种树木，只要是森林就具有碳汇功能。但不同树种生物产量不同，碳汇能力也不同。比如，速生树种的碳汇能力要比针叶树和其他慢生树种的能力强。阔叶树中胸径相同的白桦、山杨要比针叶树中的红松、落叶松、冷杉固碳能力强1～2倍以上。福建省的气候条件优越，植物资源丰富，可选择余地大。因此，我们一定要把碳汇能力强者作为考量的要素，这是发挥地域优势的基础。

通过植树造林和森林保护等措施吸收并固定二氧化碳，其成本要远低于工厂通过技术改造手段实现的工业减排。如果这些树林是由生物质能源树种构成的，在增加碳汇，获得生态效益的同时，通过采摘其生成的含油果实，又可以获得巨大的经济效益，一石二鸟，前景看好，未来可期。因此，我们要把此项作为考量要素，这是能将生物质资源做下去的原因。

以种植能源替代传统的开采能源既，是有效解决能源清洁化，减少碳排的最佳选择，也是解决化石能源面临枯竭的困境，保障能源供给的坚实基础；更重要的是通过种植能源的方式保证年年种植，年年收获，永续不断，延绵不绝，这是保证国家能源安全的的良策。

按照《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》中，鼓励发展特色农业，挖掘特色种植业、林业、畜牧业等文化内涵的要求，加强林业科学研究，利用现代高新技术培育耐旱、耐寒、耐贫瘠、含油量高、高产的树种，在高纬度的北方地域，沙漠化地区广泛推广，以扩大生物质能源的种植面积，这是保证国家生态安全之大计。

“绿水青山就是金山银山”一方面是说生态环境改善本身具有很大价值，更深层次的意义在于绿水青山可以产生真金白银，获得直接、看得见摸的得着的经济效益。因此，绝不要仅仅建成生态林、风景林、观光林，绿水青山枉自多。种植能源就是把每棵树都变成生产生物柴油的“摇钱树”“发财树”，让其充分体现节能环保，生态文明的生态学价值的同时，产生经济价值，成为当地的新收入来源，致富渠道。这是保证国家建立生态屏障的有效办法。

氢气能一直属于能源中的上品。目前，我国已是世界上最大的制氢国，氢气产能约为2800万吨/年[7]，占世界产能的近一半。它主要来自化石能源制氢和相关工业的副产物。其中，煤制氢和天然气制氢占比近八成，然而可再生能源制氢的规模还很小。因此，不可全盘否定化石能源，尺有所短，寸有所长。这是保证国家能源供给永续发展的重要支撑。

综上所述，从种植能源替代传统的开采能源方式，以可再生的生物质能源补充不可再生的化石能源短缺，从而探索大力发展可再生能源路径，不断提高其在能源使用中的份额，这是目前情况下应对化石能源面临枯竭危机的有效之策。因此，这与其相关战略、布局、政策，以及技术的研究也是十分重要的。我们应引起重视，并进一步开展多领域，跨学科的专项深入研究。