碳俘获技术和氢能也是逆转气候改变的关键

绿色能源已经成了世界性的话题。美国总统辩论中谈，中国在联合国大会上谈，各国的政治辩论都在谈。为什么全世界都关心绿色能源呢？因为化石类燃料会产生环境问题，包括空气污染，破坏环境和气候转暖三方面。其中，气候转暖将直接危及人类的生存，科学家定论，如不在本世纪中叶达到碳中和（碳排和碳吸收相等），则人类必然在100年内灭绝。从中可以可以看出，对人类威胁最大的，其实的碳排。

一度将可再生生物燃料归类于绿色能源。这类燃料，就是通过将植物，包括庄稼废料，直接燃烧或间接转化为液体燃料，如酒精等。但这些燃料照样会产生三类环境问题，其性价比还比不上化石燃料，这不是一个根本的解决方法。

 

公认的绿色能源有，太阳能，风能，水电，核电，地热，潮汐/渗透压/海浪等。核电和水电是最广泛使用的绿色能源，但各有其它问题，不被推崇。目前公认最有可行性的还是太阳能和风能。核聚变技术，和有效的潮汐/渗透压/海浪能技术，是未来根本性解决对化石燃料依赖的方向，但现在还不可行或没有经济可行性。

太阳能和风能发电，有一个最大的问题就是无法保持其稳定供电。太阳下山了就没电了，没风了也没电了，解决的方法有以下几种：

1，建立智能能源互联网。将很广地域内的风电，光电站联网，东边不亮西边亮，南边无风北边风，来解决稳定供电的问题。

2，建立储存电力装置，小规模的可以用电池，大规模的可以用储水式水库和其它势能储存器。用高盐溶液储热也是一种方法。

3，能量转化。可以电解水产生氢气储藏，也可以用电还原二氧化碳变成一氧化碳等化工原料，达到降碳作用。甚至夏天将电来制冰，冬天烧水达到节能作用。

据2017年的一份统计，风能和光能占总发电比已经接近20%，这很令人鼓舞。但要到2050年达到碳中和，人类离这个目标还很远，除了需要在技术上加紧开发研究，还需要在政治上，组织上出现根本性的改变。川普当局退出巴黎协定，是一个很不好的征兆，说明短视的政治可能压倒远见。

光是能量需求一项，那些绿色能源满打满算，也无法到本世纪中完全取代化石燃料。而且，除了供能，在化工，炼钢，混凝土等行业，都会产生大量的碳排，因此，碳俘获技术，也是实现碳中和不可或缺的一环。

碳俘获技术，包括碳的俘获，运输和储存三部。常见的技术，一是化学方法，例如通过加入CaO,能将CO2 转变为CaCO2, 那就是水泥的原材料。将俘获形成的CaCO2制成水泥，碳就被封存在建筑物中。还有电还原技术，将CO2还原为CO和H2, 可以进一步制成人工石油原料。碳俘获能俘获高达85-90%的工业生产中排出的CO2。但是，碳俘获通常需要大量的能耗，比如在煤发电过程中增加了碳俘获过程，发同样的电就需要使用更多的煤，这也是个得失参半的问题。

因此碳俘获技术的解决方案，一是用绿色能源来提供碳俘获所需要的能量，二是提高碳俘获的效率从而降低其能耗，尽可能地降低净碳排。

除了考虑能量来源，还得考虑能源利用技术。现代碳排大户是运输，其中电动汽车的技术已经成熟，但电动大型轮船和飞机的技术尚未成熟，或根本没有。远洋航运和空运，占总碳排的25%，而且随着经济的发展，其比例还不断上升，依目前技术还很难解决。

目前最有可能的技术途径是氢能方案。氢氧反应，可以以燃料电池变成电能，也能以燃烧方式变成热能，内燃动能。燃料电池技术已经发展得不错，在大型轮船，卡车上都可以使用，只要携带足够的氢气，就可进行越洋的航行，现在的问题要是进一步提高燃料电池的效率。

氢气的燃烧能力也可用于取代供暖的天然气，煤气和木材等，从而降低碳排。用电加热的效率，不如直接燃烧的加热效率高。

氢气的内燃功能和汽油类似，能量值更高，理论上现有的汽油机，都可以直接燃用氢气。而飞机的发动机，经过一定的改装，也可以直接使用氢气。技术的难题在于储氢方面，液化氢气的温度达到接近绝对零度，高压氢气的储存，在飞机上有一定难度，而且会影响飞机的配重。其次，氢气目前低成本的生产方法依赖煤或天然气，会排碳，而电解氢的成本太高，有赖于太阳能产氢技术的突破性发展，从而以低成本提供大量绿色氢。

总之，要完成减少碳排的历史性目标，除了绿色能源，别忘了碳俘获和氢能技术的发展，没有它们，碳中和的任务依然是无法实现的。因此，加强在这两个最有希望的技术领域的投入，是刻不容缓的。