生物炭能够拯救世界吗?(2) - 中外对话
气候

生物炭能够拯救世界吗?(2)

菲奥娜•哈维在文章中写道,用传统木炭的制造工艺来大规模工业化生产“黑土”是不切实际的。人们正在开发新的方法。但是,推广这项技术将会是个庞大的工程。
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木炭当然不是新生事物。数千年来,它一直被人类主要用作燃料。它的制造过程很简单:将木材、稻草、或者农作物的废弃物在缺氧的情况下燃烧。传统工艺中,采用将土覆盖在点燃的生物质上使之长时间无焰燃烧的方法。 现代化的窑炉虽然提高了效率,但基本原理还是相同的。

然而,生物炭还有很多未解之谜。例如,它改善土壤的效力从何而来?爱丁堡大学西蒙•沙克利对此的回答是:“答案是:我们还不清楚。有可能是多个因素共同作用的结果。木炭的多孔结构使它能够像海绵一样保存水分和溶解在水分中的营养物质。这正是贫瘠的土壤所缺失的。还有,(它的多孔结构)使它为许多重要菌种的繁殖提供了有利的物质环境。”

东安格利亚大学提姆•兰登补充道,生物炭的另一个优点就是它可以代替人造氮肥。而氮肥释放的一氧化二氮对温室效应的影响要比二氧化碳高出三百多倍。而且,生物炭没有毒性。目前还没有人提出它能带来什么重大的隐患。”
但是土壤学讲师萨兰·索西却提醒大家,任何相信仅靠生物炭就能解决土壤肥力问题的想法也许是受到了误导; 印第安黑土使巴西贫瘠的土壤变得肥沃,然而仅靠生物炭自身是无法达到这种效果的。沙克利认为:“印第安黑土中的其它物质还含有另外的营养成分。例如富含磷元素的骨骼等。”(磷元素是植物茁壮生长所不可缺少的)。毫无疑问,生物炭扮演着把这些养分结合到一起的角色,从而确保它们能够被植物的根部吸收。但是,这些养分的供给却需要通过其他渠道。沙克利还补充道:“至今还没有人能够成功地复制出印第安黑土。”

用传统木炭的制造工艺来大规模工业化生产“黑土”是不切实际的。研究人员正在用裂解的方法取而代之。这是一种在500℃到600℃的高温下,使有机物质在隔绝氧气的条件下进行受控高温分解的方法。

裂解的方法还能够生成合成气和液态焦油等副产品。这两种副产品都能够作为燃料用于发电或者取暖。

生物炭的产量取决于裂解过程的速度。快速裂解能够得到20%的生物炭、20%的合成气和60%的生物油。而慢速裂解可以产生50%的木炭和相对而言很少量的油。英国国家非粮食作物中心(NNFCC)的阿德里安·希格森强调:“慢速裂解相对而言容易很多,而且更经济。”管理与可持续发展研究所(IGSD)认为,由于现代裂解装置都能够完全使用合成气运转,因此它的产量是所需能源成本的三到九倍。

那么,用什么来制造木炭呢?砍伐森林吗?从控制气候变化的角度来看,这简直就是疯了。其实很多其他材料可以用来制造木炭,包括农业生产产生的大量植物和动物废料,如麦秆、种壳、粪便等;甚至还有人类垃圾,比如说下水污泥、或者一些生活垃圾都能派上用场。

用垃圾废料生产炭的方法还有双重减碳的作用。如果任其腐烂,这些垃圾废料就会产生甲烷。甲烷也是一种温室气体,其对温室效应的影响要比二氧化碳高出二十多倍。但是,难点在于如何收集这些废料,并且这种方法实行起来还要在经济上很划算。这需要对农户进行大量地劝说工作,让他们认识到不怕麻烦地收集废料,并且将它们变成木炭,是有经济效益的。此外,或许还需要给他们配备新的设备来处理这些废料。对于城市废品处理来说,关键的问题是如何将可以变为炭的有机废品从其他垃圾中分离出来,并且还要证明这样做要比掩埋废料的方法更为经济和有效。

管理与可持续发展研究所建议,炭的生产可以采用小规模和工业化相结合的方式。如果稍加改进,就能够在城市、乡村、甚至贫困地区进行既经济又有效地生物炭生产。建议包括三种可行的体系。第一种是集中化的体系:某一地区的所有生物质废料都被送到中央处理厂进行处理;第二种体系是非集中化的体系:每个农户或者一个小型农户联合体拥有他们自己的技术含量相对较低的裂解炉。

第三种体系提供了一种流动的变通方式。一辆装有裂解设备的合成气动力车走乡串户,将制好的生物炭还给农户使用,而将生物油收集起来,送到精炼厂将其变成可供车辆使用的液态生物燃料。管理与可持续发展研究所以巴西的甘蔗工业为例进行了说明,他们的做法是:甘蔗的顶部一般在田间就地焚烧,而制糖压榨后的甘蔗渣可以被有效地变为生物炭。据估计,每年收获的4亿6千万吨甘蔗中,差不多有2亿3千万吨可以用来进行裂解。

一些企业正在着手解决这些问题,并且试图将生物炭商品化,从而使之成为解决气候问题、土壤问题和能源问题的良方。

已被摩根大通收购的碳补偿企业Climate Care的创始人麦克·梅森却略带感慨地说,虽然他一直在考虑将他大部分的时间花在周游非洲观赏大象上,但是,气候变化问题关系重大,他不能坐视不管。为此,他组建了新的企业Biojoule。该企业一直致力于研究如何将生物炭进行商业转化的问题。加拿大安大略省的达茂能源公司Dynamotive)一直在它的一间木制品加工厂推行生物炭的转化,并且每天能够产生多达130吨的生物油。总部位于澳大利亚的Crucible Carbon公司估计,如果使用他们的技术,用生物炭固碳的成本能达到每吨13美元(折合20澳元)。

虽然逻辑上不存在错误,但是其他人对该产品的绝对收益仍然保持观望的态度。由英国政府投资,旨在帮助企业遏制碳排放的节碳基金研发总监伯特·德勒左那对此表示担忧。他认为,把生物炭看作是生物质加热后的主要产物有可能没有抓住问题的关键。

节碳基金正紧锣密鼓地大力发展裂解工厂,但是却是以用生物质生产液态运输燃料为主。生物炭仅仅是快速裂解工艺过程中产生的用途尚有争议的副产品而已。德勒左那表示:“生产液态运输燃料对减排来说也非常重要。而生物炭是否具有同样的作用,我们还不知道。”他还认为,事实上,鼓励小型农场用低技术含量的传统方法来制造生物炭有可能会比焚烧或者扔掉这些植物产生更多的温室气体排放。

德勒左那还强调:“这一理论还无法得到证实,你需要能够证明它可以存在于土壤中数百年。但是,要证明这一点却很困难。”

节碳基金不允许申请其资助的企业将裂解产生的副产品生物炭计入他们的减碳额中。德勒左那表示:“即便最新发现生物炭具有改善土壤的功效,我们所掌握的能够有力支持生物炭技术的论据还是远远不够的。”

弗兰纳里对此表示异议,他认为:“木炭中至少一半的碳在500年后还是被锁定的。这个经古生物学家采用放射性碳定年法测定后的结论早就被众人所知了。”
尽管生物炭目前并不能完全满足人们赋予它的期望,它仍然是对付气候变化的重要手段。美国前副总统、环保主义者阿尔·戈尔指出,指望只寻找到一副灵丹妙药就能够彻底解决气候变化的问题,这本身就属于误入歧途。他认为,这世上或许根本就不存在某种灵丹妙药,不可能仅凭借某一种措施就能够彻底解决气候变化的问题,但是却一定“存在着有效的解决方案”。只有减排或锁碳等手段多管齐下,人类才能将大气中的碳含量降低到安全线以下。而在众多可行的方法中,很少有像生物炭这样既简单又廉价的。

康奈尔大学的约翰内斯·莱曼则指出:“生物炭锁碳技术在科学手段上不需要任何根本性的突破,而且其背后的生产技术不仅稳定而且简单易行,适合在世界上很多国家推广。”

但是,没人会怀疑推广这项技术需要付出的巨大努力。问题是双重的:首先,针对贫困国家,要开发出一种不但能够可靠降低温室气体排放,而且简单易行、能够在小规模农庄推广的生物炭生产模式;其次,对于发达国家而言,则需要改变大型企业的商业模式,使他们意识到废料收集和处理是一个聊胜于无的好方法。

美国的大型农商企业也许是开展这项变废为宝计划的最直接也是最适合的对象了。但是,在他们能够理解这么做的必要性之前,似乎还需要动用一些经济鼓励措施。而对发展中国家的贫困农民而言,他们很乐意接受农业方面的建议以及用生物炭使他们的土地恢复活力的技术。可是,问题是怎样才能将这种方法送到他们每个人中间?这一点太难了。

经济问题和沟通问题将是制约生物炭项目的真正阻力,这两个问题曾导致许多减碳措施资本化的失败。这其中包括简单易行的改造非洲和印度地区柴炉的方案:只要对非洲和印度地区使用的柴炉稍加改造,就能够降低生火做饭所带来的室内空气污染,从而避免数百万人的健康受到威胁;还包括采用可再生能源这样更复杂、更有挑战性的措施。因此,人们需要付出大量的努力来避免生物炭项目重蹈其他气候问题解决方案的覆辙。  
 

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