减排好帮手：林业废弃物遇上地热

新西兰怀拉基地热发电站及其现有管道、水井和蒸汽轮机。
图片来源：澳大利亚《对话》杂志网站

地热BECCS系统展示了木材和水如何转化为电能和二氧化碳的负排放。除了（3）之外，所有的基础设施都已经具备。图片来源：澳大利亚《对话》杂志网站

【科技创新世界潮】

　　能源是一把双刃剑。它改善了人们的生活，支撑了大规模经济增长。但由于约80%的能源来自碳氢化合物燃料的燃烧，这也导致大气中二氧化碳含量的增加。

　　但是，如果可以颠覆能源与排放的关系，情况会如何？重要的是，需要一种既能发电又能从大气中去除二氧化碳的技术。好消息是，这项技术已经存在。

　　新西兰政府公布首个减排计划，提出在未来4年内拨出29亿新西兰元（约合人民币123.38亿元）资助农业、建筑、能源、交通等领域的一系列减排项目。

　　澳大利亚《对话》杂志近日刊文称，新西兰正处于“脱碳”的绝佳位置。作者认为，随着新西兰二氧化碳价格创下每吨80新西兰元（约344元人民币）的历史新高，以及海外公司宣布将投入数十亿美元的资金购买碳补偿，新西兰可以通过跨行业合作成为世界脱碳的“带头人”。

　　BECCS是实现碳中和目标的技术方向之一

　　文章作者研究了如何利用林业废物燃烧发电，同时捕获碳排放并将其封存到地热田中。

　　人造碳汇是一种工程系统，可以永久地从大气中去除二氧化碳。典型的技术之一是生物能源与碳捕获和储存（BECCS），即通过将燃烧的有机物质，如树木、生物垃圾等产生的二氧化碳注入地下深处永久储存来实现减排。一个额外的好处是，其燃烧过程中释放的能量可以用作碳氢化合物能源的替代品。

　　政府间气候变化专门委员会（IPCC）的最新报告中表示，要将全球变暖幅度控制在1.5摄氏度以内，缓解途径必须包括BECCS技术。然而，这项技术仍然是一项新技术，目前世界上只有几家工厂在大规模运营。

　　成本是一大障碍。新的项目需要昂贵的管道来运输二氧化碳，并需要深度注水井将其储存在地下。由于二氧化碳比水更有浮力，人们也担心储存在地下的任何气体随着时间的推移可能会泄漏出来。

　　这就是地热田可以派上用场的地方。地热在新西兰是一种可靠的能源，提供了该国近20%的电力。新西兰使用深井来开采地下的热水水库，然后热水通过管道网络到达产生电力的蒸汽涡轮机。之后，水被抽回地下，这就防止了水库的“干涸”。

　　生物能源和地热能结合在一起可以产生比单独的地热能更多的电力。新西兰的地热系统已经具备了成功的BECCS项目所需的基础设施：管道、注水井和涡轮机。现在，需要做的是弄清楚如何将这两项可再生技术结合起来。

　　当“用树发电”的BECCS遇上地热田

　　《对话》杂志文章建议，通过燃烧林业废物，可以将地热水增压到更高的温度，从而产生更多的可再生能源。然后，生物质燃烧产生的二氧化碳可以被溶解到地热水中，再被注入到地下。

　　冰岛和法国的经验表明，在地热水中溶解二氧化碳比直接注入二氧化碳要好。液态二氧化碳的压缩价格昂贵，而新技术降低了新基础设施的成本，并意味着为正常的地热系统工程而建造的回注井（将流体置于地下的系统）可以被继续使用。

　　与密度低于水且容易上升的纯二氧化碳不同，重新注入的碳化水会下沉。只要生产并重新注入等量的地热水，二氧化碳就会安全地溶解，在那里它将慢慢变成石头并永久被“困住”。

　　初步模型显示，地热BECCS可能会产生负排放，每千瓦时约为-200至-700克二氧化碳。与天然气发电厂每千瓦时约400克的正排放相比，这是能源与排放的“戏剧性逆转”。

　　预计一个160兆瓦的地热BECCS系统每年可以锁定100万吨二氧化碳，相当于减少20万辆汽车上路。这些可以通过碳排放交易计划进行交易，为农业或水泥等脱碳进展缓慢的行业争取宝贵的时间，使其降至净零排放。

　　此外，新西兰的大部分地热田都位于大片森林附近。据估计，每年的林业废弃物产生量约为300万立方米。作者表示，与其让它们腐烂，不如将其转化为地热BECCS和脱碳的宝贵资源。

　　地热BECCS的成功将开启新西兰地热发电机、制造商和林业部门之间的新伙伴关系。林业所有者可以帮助将木材废料转化为宝贵的资源并降低门槛成本。最重要的是，地热运营商可以利用其庞大的回注井永久锁定大气中的碳。

　　随着新西兰政府收紧排放预算并在气候紧急响应基金中加大投资，现在正是让地热BECCS成为减排好“帮手”的最佳时机。