第1章 有机垃圾热解有效促进碳中和
1.1 引言
碳中和是个相对比较新的名词，它是基于怎样的背景提出来的，以及碳中和的目标指向哪个方向，这是人类共同且必须面对的问题。纵观近代以来的三次产业革命，均存在改变生产方式、提高生产效率的共同点。在每次产业革命中，那些具备领先优势的国家大多通过产业革命进入世界前列。碳中和极有可能成为第四次产业革命，扭转前三次产业革命不断增加碳排放的局势，成为人类发展史上一个十分重要的转折点。碳中和核心的一点就是，总体上保持全球温度的稳定。如果要将全球温升稳定在一个给定的水平，“净”温室气体排放需要总体上下降到0，也就是排放进入大气的温室气体与从大气体中吸收的温室气体量值之间达到平衡，而这一平衡通常被称为中和（neutral）或净零排放（net-zero emissions），碳中和概念由此而来。
碳中和（carbon neutral）概念始于1997年，由来自英国伦敦的未来森林公司（后更名为碳中和公司）*度提出，指家庭或个人以环保为目的，通过购买经过认证的碳信用来抵消自身碳排放，未来森林公司也为这些用户提供植树造林等减碳服务。1999年，苏？霍尔（Sue Hall）在美国俄勒冈州创立名为“碳中和网络”的非营利组织，旨在呼吁企业通过碳中和的方式实现潜在的成本节约和环境可持续发展，并与美国环境保护署（Environmental Protection Agency，EPA）、自然资源保护协会（Natural Resource Defence Council，NRDC）等机构共同开发“碳中和认证”和“气候降温”品牌。经过若干年的推广，碳中和概念逐渐大众化，2006年《新牛津美国词典》将“carbon neutral”一词评价为年度词汇。
碳中和虽然是一个比较新的词语，但如果把与碳中和相类似的气候问题、总碳排放等一起来考虑，碳中和就不是一个新鲜的词语，而是已经有一百多年历史的概念。在人类进入工业化以后，不断增加的持续性碳排放直接提升大气CO2浓度，形成的温室效应使地球温度不断升高，进而影响到整个地球气候，形成了各种气候灾害。目前，虽然应对气候变化已经成为国际共识，但是这也有着一个比较长期的演进历程。早在19世纪人们就已经注意到气候变化中的温室效应，但直到21世纪才形成全球碳中和的目标共识。
气候变化从研究到国际共识达成经历了一个多世纪。1824年，法国学者傅里叶（Fourier，1768—1830）就提出“温室效应”概念。1938年，英国气象学家卡林达（Kalinda）在分析19世纪末世界各地零星观测资料后发现，CO2浓度比19世纪初上升了6%，且存在全球变暖趋势，这一发现引起国际社会极大反响。1958年，美国斯克里普斯海洋研究所在夏威夷冒纳罗亚火山3400m处建立了CO2含量观测站，观测发现1958年大气中的CO2含量为315 ppm 左右，且有季节性变化，主要是由北半球大陆植被变化引起的。1972年6月，**届联合国人类环境会议在瑞典举行，各国政府*次共同讨论环境问题，并提议重视工业温室气体过度排放造成的环境问题。1979年2月，在日内瓦召开的**次世界气候大会（first world climate conference ，FWCC）上，“气候变暖”议题被正式提出。图1-1为2010～2020年中国及全球碳排放量统计图。
图1-1 2010～2020年中国及全球碳排放量统计图
具有标志意义的是联合国政府间气候变化专门委员会的成立。1988年，世界气象组织和联合国环境规划署（United Nations Environment Programme，UNEP）共同成立联合国政府间气候变化专门委员会，从科学证据、适应与减缓、政策措施等方面对气候变化进行科学评估，并于1990年、1995年、2001年、2007年、2014年发布五次报告，“气候变化”逐步为国际社会所接受。1992年《联合国气候变化框架公约》达成，提出到21世纪末将地球温度变化控制在2℃以内，同时描述了控制温室气体排放的路线图，即到2050年全球化石能源燃烧排放的CO2比1990年减少50%，发达国家比1990年减少80%～85%。1997年《京都议定书》达成，提出将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，确定了在2010年使全球温室气体（GHG）排放量比1990年减少5.2%的行动目标，并在2050～2100年实现全球碳中和的目标。同时，还明确了三种减少温室气体排放的市场机制，即市场交易机制（market trading mechanism，MTM）、联合减排机制（joint emission reduction mechanism，JERM）、清洁发展机制（clean development mechanism，CDM）。
2015年12月12日，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上一致同意通过了《巴黎协定》，为2020年后全球应对气候变化行动做出了安排。在《巴黎协定》开放签署*日，共有175个国家签署了这一协定，创下了国际协定开放*日签署国家数量*多纪录。《巴黎协定》提出将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内的目标，要求所有缔约方按共同而有区别、各自能力等原则自愿减排，提交面向2030年国家自主贡献的强化目标计划，并制定面向21世纪中叶的国家低排放发展战略，奠定加强气候变化应对行动与国际合作的基础，这在一定程度上为全球确定了碳中和目标。
碳中和目标的确定，使全球各个国家和地区都面临着如何在碳排放与经济增长之间的抉择。客观来说，在不改变现有能源结构的情况下，经济发展速度与实现碳中和目标的难易程度成反比。经济越是快速发展，向大气中排放的包括CO2在内的温室气体越多，就越难实现碳中和目标。自工业革命以来，由于温室气体持续递增性排放到大气，温室效应使得全球气温升高。根据世界气象组织的统计数据，2020全球平均气温比1850～1900年的基准温度高出了约1.2℃，碳中和目标的提出就与全球温度上升密切相关。2018年10月联合国政府间气候变化专门委员会甚至发布报告，明确呼吁各国在工业、能源、建筑、运输和城市以及土地利用等领域展开快速而深远的改革行动，为实现把升温控制在1.5℃以内而努力。2022年5月联合国警告说，全球平均气温约有50%的概率在未来5年中的其中一年暂时突破碳中和关口，即比工业化以前的水平高出1.5℃。为此，世界气象组织秘书长彼得里？塔拉斯说：“这项研究 有着很高的科学水平 表明，我们明显正在接近暂时达到《巴黎协定》设定的较低目标的境地。”
从全球范围来看，要实现碳中和目标主要依靠经济发展大国，这些国家的碳排放占据了全球碳排放总量的绝大部分。这些国家控制和减少碳排放总量，对全球实现碳中和目标非常关键。控制和减少碳排放，*要的目标是尽早实现碳达峰。碳达峰指CO2排放总量在某一个时间点达到历史峰值，之后总体趋势平缓并逐渐回落。要实现碳中和目标，这是一个绕不过去迫切需要解决的问题。人类应对气候变化的关键在于控制碳排放总量，唯一的路径是先达到碳达峰，然后实现碳中和目标。从全球范围来看，截至2021年3月底，已有54个国家完成碳达峰目标，约占全球碳排放总量的40%。其中，欧洲大部分发达国家早在1990年前后实现了碳达峰，主要原因是在这个时间点这些国家已经完成了工业化和城镇化进程，工业领域和基础设施建设领域等高排放行业处于饱和状态。考虑到国际社会普遍认同在21世纪中叶实现碳中和，这些已经实现了碳达峰的国家就有一个比较长的准备时间，距离其提出实现碳中和目标的时间有60余年，因此，这些国家在朝向碳中和目标的道路上可以有着更为从容的抉择。
联合国政府间气候变化专门委员会发布的《全球升温1.5℃特别报告》特别强调，只有在21世纪中叶实现全球范围内的净零碳排放—碳中和目标，才有可能将全球变暖幅度控制在1.5℃以内，从而减缓气候变化带来的极端危害，为此，世界各国纷纷提出各自的碳中和目标与时间计划。《巴黎协定》旨在通过全球共同努力，将未来升温控制在2℃以下，避免温升造成全球性洪涝、水短缺等灾害。2016年气候分析组织发布的报告《〈巴黎协定〉对电力行业煤炭消费的警示》指出，现有和在建的燃煤电厂装机容量已达23.08亿kW，CO2排放达3140亿t，比*优成本情境下煤炭在全球碳预算所占比例高出2.5%。也正是基于这些方面的评估，联合国环境规划署发布的《2019年排放差距报告》指出，当前各国的减排雄心与实际行动所产生的结果并不相称，与把全球变暖幅度控制在1.5℃以内的目标要求之间存在较大差距。为此，2020年12月在《巴黎协定》达成五周年之际，联合国及有关国家倡议举办了气候雄心峰会。联合国秘书长古特雷斯呼吁各国领导人“宣布进入气候紧急状态，直到本国实现碳中和为止”，敦促各国采取更有效的措施降低温室气体排放以应对全球气候环境变化，进一步动员国际社会加强气候行动与推进国际合作。联合国政府间气候变化专门委员会为避免气候变化造成的极端灾害带来的不利影响，按照1.5℃温升路径要求，明确提出在2050年左右实现CO2净零排放，在2070年左右实现温室气体净零排放。在联合国政府间气候变化专门委员会发布的《全球升温1.5℃特别报告》还指出，实现1.5℃温控目标有望避免气候变化给人类社会和自然生态系统造成不可逆转的负面影响，而这就需要全球共同努力在2030年实现净人为CO2排放量比2010年减少约45%，在2050年左右达到净零排放。
长期气候承诺的实现，依赖于各阶段各行业减排目标的达成。因此，将碳中和目标行动分解到各个时间各个阶段和行业各个层面对碳中和目标的实现至关重要。在分时间分阶段目标方面，大多数承诺国在碳中和文献中重申了国家自定贡献（nationally determined contribution，NDC）承诺中的2030年减排目标，但《2019年排放差距报告》指出，各国NDC的完全实施仍将在2030年与1.5℃目标要求之间产生290亿～320亿t CO2当量的排放差距。这意味着碳中和目标的实现，需要各国提出更具雄心的中期减排目标，而目前仅有一些碳中和行动中较为积极的发达国家做出了这方面的努力（表1-1）。
《全球升温1.5℃特别报告》对相关概念进行了明确定义，其中，净零排放与气候中和的定义并不完全等价，这是因为气候中和是从对气候系统的影响出发，而净零排放则是从排放角度进行定义，零排放与零影响之间并不等同。*先，温室气体净零排放并不等同于气候净影响为零。虽然温室气体排放是人类活动对气候变化的*大贡献源，但并不是唯一来源。其他人类活动如城市化、植被改变与破坏等也会改变地表反照率并对气候系统产生影响。其次，气候中和并不必然要求温室气体净零排放。对于CH4等短寿命温室气体，有研究表明稳定的短寿命温室气体排放并不会导致新的气候影响，因此气候中和只要求短寿命温室气体排放达到稳定，而不必要求其达到零排放。*后，在核算温室气体净零排放时，需要采用一些衡量不同温室气体增温能力的指标对非CO2温室气体进行换算与加总，这些指标包括全球增温潜势（global warming potential，GWP）、全球温变潜势（global thermotropic potential，GTP）等。
表1-1 世界各国碳中和目标和行动统计
注：1）表中信息更新时间至2020年10月31日；2）挪威提出在2030年包含国际抵消实现气候中和，2050年通过国内减排实现气候中和（不包含国际抵消）；3）GHG指温室气体，包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、****（N2O），以及含氟气体（F-gas）。
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