1、中国化学家发明碳回收革命性技术编者按 本刊开设“寻找中国创新榜样”栏目以来，收到政商学各界读者的热烈反馈。在读者的启发建议下，我们决定再开一个姊妹栏目“发现中国原创技术” 。 中国需要原创技术。它是中国从“制造”走向“创造”的必由之路；是调结构、转方式的重要动力源。原创技术是企业竞争的核心，也是国家竞争力的体现。30 多年的实践证明，别人的核心技术靠市场换不来；付出重金也买不来。高大上的技术还得靠我们自己“原创” 。 其实，中国并不缺原创技术，缺的是发现、重视和扶持。有许多好的原创技术，或被视而不见，或被束之高阁，或无奈贱卖国外，披上洋装后成为“引进技术”在中国大行其道。 我们希望通过这个栏目
2、，持续发现中国的原创技术，使我们的自主创新成果，广为人知、受到激励，并最终获得推广应用。 请把您的发现及时告诉我们。 栏目热线：010-65363420 Email： 栏目编辑：张伟 “速生草本植物碳转化刈割封存技术，可促进生物质飞跃大增产，获得足量的生物质，将其制备成固体、气体、液体形态的能源产品，替代化石能源，实现大气温室气体负增长，可降碳除霾，解决相关环境问题。 ”中国的一位化学家雷学军自信地对中国经济周刊介绍说。 雷学军研究员，湖南省精细化工研究所所长、全国劳动模范、国务院政府特殊津贴专家。他发明的“速生草碳转化刈割封存技术” ，即利用速生草的光合作用，将大气中的二氧化碳转化成固态的有
3、机碳化合物，从而减少大气中的二氧化碳含量，在全球二氧化碳的回收方面实现了革命性突破。 与此同时，来自环保、科技等相关机构和领域的多位专家，在对雷学军的专利技术和科研基地进行调研和考察后认为，此技术的另一革命性意义在于，将有限的森林碳汇变成无限的植物碳汇，改虚拟的“指标”碳排放权交易为可计量的实物碳产品交易。 “如果此项技术在实践应用中，确能达到减碳、固碳、除霾效果，并能推广形成产业规模，那么其现实意义不可忽视。 ”一位权威政策研究专家分析说， “既解决中国节能减排和除霾的技术难题，又可以缓解中国节能减排的巨大压力，改善中国在世界上的环保负面形象。 ” 雷学军对自己技术的自信及其潜在意义，远超过
4、专家的预估和评价。“我们经过科学测算，如果此技术得到规模化推广应用，那么，中国只需要用 50 年时间，种植和加工 4369 亿吨碳产品，全球二氧化碳的浓度就可以降低恢复到工业革命前的水平，实现人类碳排放与碳回收的自然平衡状态，二氧化碳的减排就会成为历史。 ” 令雷学军没想到的是，他的专利技术得到了一位地方官员的高度认可，并自愿为他做试验试点：位列中国百强县第 7 位的湖南省长沙县，确定 2014 年创建全国首个“零碳县”试点发展模式，县委书记杨懿文亲任试点领导小组组长。 杨懿文说，长沙县之所以自愿率先试点，他们的考虑是，长沙县是工业大县，但同时也一直高度重视生态发展， “如果借助此项中国原创发
5、明技术，长沙县能在全国率先实现零碳县目标，那么全国 2856 个县也可以通过复制实现零碳。中国的节能减排目标也许可以由此实现。 ” 碳回收的革命性技术依靠速生草吸收工业革命带来的二氧化碳增量 全人类都在努力，但也都不明白：为何没人能将工业革命带来的历史遗留问题二氧化碳排放增量或存量给解决掉？ 对于普通人来说，二氧化碳的回收是个知识盲点和技术难题；但对于化学家雷学军来说，难题似乎只是一个简单的化学原理：二氧化碳的排放和回收，原本是自然界自我完成的一个循环平衡，即地质运动、人类和动物等生存排放，海洋、森林和草原等植物吸收；但是，从工业革命开始，化石能源的使用人为地将碳排放一下子陡增。根据联合国政府
6、间气候变化专门委员会统计公布的数据，工业革命前，即 1750 年，大气中的二氧化碳总质量约为 1.462 万亿吨，而工业革命以来将这一数字骤然扩大为 2.1 万亿吨，增加了 6380 亿吨。也就是说，目前，人类节能减排需要从大气中回收的二氧化碳，就是这 6380 亿吨。 如何回收和减少呢？雷学军介绍说，从科学原理看，二氧化碳的回收途径很简单，通过自然界中的植物吸收。他算了一笔账：现在的世界森林总面积约 40 亿公顷，储存的碳储总量为 2890 亿吨。换句话说，现有的世界森林面积能够形成的森林碳储总量只有 2890 亿吨。城市化和工业化使森林面积不断减少，因此，对全球节能减排目标中需要减少的63
7、80 亿吨二氧化碳来说，森林已是尽力了。 “现有的森林面积是经过 6500 万年才形成的，地球陆地面积有限，因此用扩大森林面积来减碳的思路根本行不通。 ”雷学军断然否定。 除此之外，他还对寄希望于秸秆等生物质能源来实现减排目标的美好愿望，用数据泼了一盆冷水：现在世界能源年使用总量约 160 亿吨标煤，相当于 320 亿吨碳产品，而世界秸秆年总产量 43.8 亿吨，仅占世界总能耗的 13%。因此，秸秆不能替代化石能源，不能实现大气二氧化碳负增长。 “既然依靠森林自然回收和依靠减少新排放，都解决不了化石能源带来的二氧化碳存量问题，我们就必须转换思路，回到治本这一起点。 ”雷学军说。 何为治本？ 雷
8、学军将复杂的科学难题翻译为通俗语言：种植既速生、体积又高大的草本植物（代替生长缓慢的森林） ，通过光合作用吸收空气中的二氧化碳；然后再将速生草通过干燥和成型，减小体积、做成标准碳产品，最后封存在仓库中，从而达到固定空气中二氧化碳的作用，降低大气二氧化碳浓度。 何谓速生草本植物？ 在雷学军的科研基地，第一次来参观的人都会被一种从未见过、比人还高的速生植物吓一跳：23 米高、叶子宽大、种植密集，外形类似玉米和高粱，而且在湖南地区每年可以像割韭菜一样重复收割 3 到 4 次。更令人吃惊的是，他们的研究发现，以乔木普遍 50 年的生长周期计算，速生草由于一年可多次收割，同样的种植面积，50 年在一个单
9、位地块反复收割种植的速生草加起来，叶面总面积是乔木的 260370 倍；叶绿体总数量是乔木的 250350 倍；生物质总量和捕碳总量是乔木的 5080倍。 这些速生高大的草本植物被收割后，便被送到科研基地的“固碳加工流水线”：鲜草通过干燥、粉碎、压缩，最后成为“压缩饼干式的标准碳产品” 。 据介绍，这些速生草的选育、栽培、加工、储碳、封存，可实现大气二氧化碳负增长，并能代替化石能源、化学肥料、化学农药，制备精细化工产品，修复生态环境等进行综合利用，雷学军已经申请获得了 29项发明专利。 在科研基地，记者看到了整齐封存的标准碳产品。但它们真的将二氧化碳吸收并储存了吗？ 面对记者的疑问，雷学军提供
10、的“南方林业生态应用技术国家实验室”为其所做的技术检验报告显示：有机碳块中有机碳含量达 49.2%，封存 1 吨有机碳块相当于封存 1.46 吨二氧化碳。 为了帮助记者更通俗地理解标准碳产品的碳储量与现实中二氧化碳排放的关系，雷学军又算了一笔账：钢铁企业一直是碳排放“大户” ，例如宝钢，按其 1500 万吨产量计算，二氧化碳排放量约为 3000 万吨；为固化这些二氧化碳，就需要 2054.8 万吨碳产品。 从一个企业扩展到全球，数字又如何？雷学军测算，将全球大气中二氧化碳浓度从当前的 0.0391%降低到工业革命前的 0.0275%，需封存4369 亿吨标准碳产品；若每年封存 90 亿110
11、亿吨，需种植土地、湿地和水面面积约 10000 万公顷， “我国的土地、海洋资源完全能够满足” ，雷学军说，这一过程只需 50 年时间，就能使大气中二氧化碳浓度降低至工业革命前的水平，让空气污染、温室效应和雾霾问题得到根本性的解决。 湖南启动中国首个“零碳县”试点 速生草固碳的技术理论如何从实验室向实践推广应用？ 今年 1 月 21 日，中共长沙县委下发了关于成立“零碳县”发展模式试点工作领导小组的通知，由县委书记杨懿文亲自担任领导小组组长。 长沙县，中国百强县排名第 7，有令人羡慕的经济发展速度和经济效益。 “只有经济发展快还远远不够，还必须走低碳经济道路，将财政资金用好，用于生态保护。 ”
12、杨懿文对记者说。 所谓“零碳县” ，就是将全县生产生活产生的二氧化碳排放用速生草固碳封存，实现全县二氧化碳零排放。 据了解，工业排放是长沙县空气污染的主要来源。县规模以上企业达到 400 余家，其中销售额过亿的企业超过 100 家，2014 年长沙县将对规模以上工业企业进行二氧化碳排放量测定，进而完成全县的碳排放普查工作。 按照长沙县“零碳县”发展模式试点实施方案 ，今年全县将封存标准碳产品 10 万吨，实现 2000 亩种植基地、20 亩加工基地与 50 亩仓储基地；2015 年，封存 30 万吨；2016 年，封存 60 万吨，并完成县委提出的 100 万吨级标准碳仓库的建设目标。杨懿文表
13、示，除标准碳仓库外，碳产品还可以存放在附近的废旧矿坑里等等，并不会占用工业和农业用地。 10 万吨、30 万吨、60 万吨，大规模固封二氧化碳，钱从何来？ 杨懿文表示，刚开始试点时，县财政会对项目给予财政支持。2013年长沙县财政总收入达到 180 亿元，同比增长 19.7%，预计 2014 年财政收入超过 200 亿没有问题，县政府将从中拿出约 1000 万对项目进行补贴。但最终，二氧化碳固封项目必须实现商业化运作，也只有这样，才能保证项目的可持续性。 按规划，从 2015 年开始，长沙县将在各领域确定试点企业 35 个，启动试点企业的碳排放权模拟交易系统。杨懿文介绍说，目前对于包括二氧化硫
14、在内的 4 种污染物，长沙县对企业收取排污费用，未来县里或将适当减少这一部分排污费的收取，将其置换为国际通行的“碳税” ，所谓“碳税” ，就是多排放多交钱、少排放少交钱，按照二氧化碳排放量来收取，做到谁污染谁治理。 不过，与以往税收不同的是， “碳税”拟将与标准碳产品绑定，即排放多少二氧化碳，就要购买相应数额的标准碳产品，目前的计划是，一吨标准碳产品 430 元。 这种“碳税”运作模式，不但能实现固碳项目的有效运转，提供持续资金，也能自动淘汰一批高污染、高能耗的企业，倒逼企业创新减排。尽管试点已正式启动和实施，但杨懿文书记坦言，零碳县由于是全国首家试点，推行中也遇到了不少困难，例如速生草种植过
15、程中滩涂地的确权、如何积极动员农民种植速生草、调动企业的积极性，以及建立“碳税”的法律执行体系等等， “许多问题都必须在国家层面上才能得到解决，因此固碳项目若能在全国范围内铺开，势必对项目的局部试点起到巨大的推动作用。 ”杨懿文说。 日前，雷学军领导的项目组已在长沙县首次固封 10 吨二氧化碳，形成 6.8 吨碳产品，完成了二氧化碳的首次固封。按照现有数据计算，2011 年长沙县二氧化碳排放量约为 164 万吨。减去县域境内森林、水体等碳汇约 155.8 万吨，碳源减碳汇后，仅需固化 8.2 万吨标准碳产品，堆放成 10 米高的碳堆占地 10.3 亩，就能达到二氧化碳“排” 、 “固”平衡，实
16、现零排放。 为中国政府变革碳汇交易争取主动权 就在长沙县积极试点“零碳县” ，建立碳排放权模拟交易系统的同时，2013 年 11 月 11 日，在华沙召开的 2013 年度联合国气候变化大会谈判持续了 40 多个小时，其中， “碳汇交易”成为各方广泛关注的热词。 所谓碳汇交易，是基于联合国气候变化框架公约及京都议定书对各国分配二氧化碳排放指标的规定，创设出来的一种虚拟交易。发展工业而制造了大量温室气体的发达国家，在无法通过技术革新降低温室气体排放量达到联合国气候变化框架公约及京都议定书对该国家规定的碳排放标准时，可以采用在发展中国家投资造林的方式，增加碳汇，抵消碳排放，从而降低发达国家本身总的
17、碳排量的目标。 简单地说，所谓碳汇交易，就是发达国家出钱向发展中国家购买碳排放指标，一些国家通过减少排放或者吸收二氧化碳，就可以将多余的碳排放指标转卖给需要的国家，以抵消这些国家的减排任务。 “中国如果通过速生草固碳技术大量固定二氧化碳，就可以将相应的碳排放指标转卖给其他国家，不但能产生巨大的经济效益，还能从根本上逆转我国在气候变化谈判中所遭遇的困境，变被动为主动，履行减排承诺，推翻国际社会对中国日益增加碳排放的指责，为中国积极制定国际规则争取主动权。 ”雷学军说。 相比目前二氧化碳买卖指标的虚拟交易，速生草固碳交割的是标准碳产品，这一“实体交割”模式，或将在诸多方面改革现有的碳汇交易方式。首
18、先，标准碳产品的固碳量是可准确计量的，将标准碳产品制成体积、重量相同的标准碳，可实现碳汇交易的准确计价，填补了国际碳交易产品不能准确计量的空白；其次，标准碳产品相比“森林碳汇”固碳效率更高，且不用占用大量土地，成本大大降低了。 从虚拟交易到实体交易，从森林碳汇到植物碳汇， “打开了碳汇交易的新思路。 ”杨懿文书记介绍说，未来长沙县将加大对项目的扶持力度，争取制定出第一个速生草固碳封存技术标准，创设标准封存仓库和标准碳交易制度，加快推进项目建设。 对于未来标准碳交易制度的推广，雷学军建议创立国际植物碳产品封存与碳排放权交易新公约 ，将标准碳交易推向国际。此外，据了解，在中国国内，有关国家层面碳排
19、放控制、碳交易的顶层设计也正在研究之中。未来标准碳交易制度，或将在更大范围内得到普及推广。 记者在科研基地采访时，遇到了来此调研的相关政府部门的几位领导和专家，其中一位专家评价说，当年苹果砸出了英国物理学家的“牛顿定律” ，刈割韭菜则启迪了中国化学家雷学军；“种植速生草本植物实现大气二氧化碳负增长”这一朴实的科学思路，蕴藏了革命性技术的大智慧，希望这一中国自主创新的技术，经过进一步的科学探索和实践应用，真正为解决大气污染问题找到一条新出路。 专家点评 科技部调研室主任胥和平： 速生草固碳技术为固碳、碳汇开拓新思路 寻找适宜的固碳技术，真正实现碳收集和封存，以减少大气中存在的碳存量，对解决全球气
20、候变化非常关键。人们过去的努力，一方面是通过专用技术收集人类生产生活的碳排放（如重大动力装备的碳排放） ，但目前仍然是技术成本高、数量规模小；另一方面，则是希望通过森林吸碳、固碳，但森林固碳周期长且是阶段性的，最终仍形成碳排放，未必真正形成碳封存，因而仍没有解决碳存量的减少问题。 通过速生植物固碳，为我们解决碳排放问题打开了新思路。 这种技术利用植物的自然光合作用转化二氧化碳，能将大量的二氧化碳固封在植物体内，并通过速生植物加工实现碳封存。大面积种植一年多次刈割的速生草，如种植皇竹草、芦苇等速生草，可以充分利用劣质土地，像河滩、海岸等资源，实现大规模的碳收集、封存，可以大大降低碳收集、封存成本，有效降低大气中二氧化碳浓度，为高效解决碳排放、碳捕捉问题找到了一条重要途径，对推动从高碳经济向低碳经济转型具有开创性的意义。 近年来，由于我国二氧化碳排放量的不断上升，受到国际社会不少指责。对此我们要客观地、历史地看问题，要积极应对措施。虽然我们
