二氧化碳是人类的宝贵财富
作者：雷学军
2016年01月27日 来源：求是网
工业化以来，人类应用化石燃料和土地利用变化，向大气中释放了大量的CO2等温室气体，2015年3月，大气中CO2浓度已达400.83ppm，是60万年以来的最高峰值，导致严重的温室效应和极端气候。大气“碳”驱动“冰”的消融，打破了水-气-冰共存的气候平衡状态，乃至改变地球大尺度的冷暖循环；造成大气、水体、土壤等生态环境的严重破坏和物种多样性的丧失；引起海平面上升，海洋风暴增多；土地干旱，农作物减产；沙漠化面积迅速扩大；雾霾肆虐；病虫害、热射病与传染性疾病频发等一系列严重的自然灾害。
笔者从刈割韭菜得到启示，发现并界定了一类生长发育迅速，可以反复萌发，捕碳效率高，一年能刈割多次的速生草本植物，其叶面总面积50年累计值是相同面积乔木50年累计值的260～370倍，叶绿体总数量50年累计值是相同面积乔木50年累计值的250~350倍；适宜生长在热带、亚热带、温带地域。
选育的速生碳汇草经中国质量认证中心核算（参考IPCC标准），试验田选育种植的速生碳汇草年净碳汇量为14吨/亩，加工的碳产品平均碳含量为49.2%，热值为3000～4500kcal。是快速捕碳固碳，调节大气温室效应的先锋植物，50年的“碳汇增量”，是相同面积森林“碳汇增量”的650倍。
研究捕捉大气圈中CO2和综合开发利用碳资源的技术方法，首次提出了种植速生草本植物，将大气圈中气态的CO2转入生物圈中形成固态的有机碳化合物，将碳的形态由“动碳”转化为“静碳”[3]，实施“大气分碳”，创建人工碳库，获得大气碳资源，实现大气CO2负增长，平衡大气中CO2浓度，调节温室效应。发明了“植物成型封存”和“植物填埋封存”的原创技术，实现了“碳的技术控制循环过程”。
根据CO2的优良特性，已在石油，冶金，消防，化工，农业等多个领域被广泛应用。根据大气碳资源捕集方法的不同，获得的产物也不相同。采用物理、化学捕集方法可获得高纯度的气态、液态、固态（干冰）的CO2，用生物捕集方法可获得生物质有机碳固体化合物。
根据CO2的物理、化学性质，捕集方法可分为：物理吸附法、物理化学吸收法、化学吸收法、膜分离法、变压吸附法及低温分离法等。
通过物理、化学方法捕集分离的CO2可用于蔬菜、瓜果、鲜花的保鲜储藏；是光合作用的必要原料；可做气肥；可用于制备H2CO3饮料；固态CO2（干冰）用于灭火器、烟草业的烟丝膨化；医疗行业的呼吸刺激剂；人工降雨；保护电弧焊；CO2在化学合成中，如与环氧化合物(CH2CH2)O等可转化为环状碳酸酯等。
植物通过光合作用吸收CO2，合成有机碳化合物，可制成不同用途的植物碳产品。植物传统的用途如建筑材料、家具、农具、用具、工业品、化工原料、造纸、饲料、肥料及直接燃烧发电等；植物还可深度开发生产化学品，提高附加值10～300倍左右。
碳是组成机体的重要元素，生命是碳循环创造的产物。在生物的器官、组织、细胞和有机物分子中，碳元素约占生物体干重的49%，从生命的开始到终结，CO2全程陪伴着我们，她是人类最忠实的朋友和宝贵的资源财富。利用CO2作为载体通过光合作用获得物质与能量，是顺应自然规律的生态文明之道，是人与自然和谐共存的不二选择，碳循环才有生命，碳循环就是财富，碳循环才可持续。只有顺应自然才能自然生存，这是人类应当具备的智慧。
1、温室效应的动碳与静碳理论
本研究提出了调节温室效应的“动碳与静碳理论”：“动碳”指地球大气圈中能自由运动，产生温室效应的含碳物质及CO2当量物质，或称“碳源”。“静碳”指岩石圈、水圈、生物圈、大气圈中不产生温室效应的含碳物质、CO2当量物质及其前体物质，或称“碳汇”。
在一定的条件下，“动碳”和“静碳”可以互相转化。“动碳”转变为“静碳”时，可降低大气温室效应；“静碳”转变为“动碳”时，可增强大气温室效应。
2、速生碳汇草捕碳固碳技术
通过对速生碳汇草将大气圈中动态的CO2气体转入生物圈中，形成静态的固体有机碳化合物的研究，发现了实现大气CO2负增长的科学规律；创立了温室效应的“动碳与静碳理论”；首次提出综合开发利用大气碳资源，发展新气候经济，将大气圈中的CO2一部分暂时封存，一部分分配到植物加工生产产品的产业链中，降低大气中的CO2浓度，创造了碳的技术控制循环过程；将有限的“森林碳汇”变为无限的“植物碳汇”；改虚拟的“碳排放权配额指标交易”为“实物碳产品交易”；创建了零碳经济发展模式的理论和实践方法；建立了大农业、大生态、大碳汇的新型农业经济模式；倡导没有消费就没有生产，没有生产就没有排放，每个使用产品的人都应该是缴纳碳税的主体，用碳税支持植物碳产品封存；驾驭高碳，实现环境效益、生态效益、社会效益、经济效益的共赢。
3、应对全球气候变化的策略
应对全球气候变化不能使用唯心的、片面的、孤立的、静止的、被动的、消极的态度与方法，不可盲目遵从和照搬西方国家提倡的“低碳经济发展模式”，要用唯物的、全面的、联系的、变化的、主动的、积极的态度与方法，勇敢创新。采用多途径、多手段集成的符合我国国情的方法对待全球气候变化问题，应该以“动碳与静碳理论”为依据，以发展新气候经济为主导，以植物碳封存为手段，以创建区域“零碳”发展模式为方向，以实现全球零碳排放为目标，是解决全球气候变化问题的正确道路。
（1）区域“零碳”与新气候经济
区域“零碳”是一种技术、一种模式、一种目标、一种境界、一种责任、一种担当。 “零碳”是运用《零碳规划》和统筹方案，对区域内土地利用变化及使用化石燃料和煤电排放的CO2进行碳普查，采用减源增汇、绿色能源替代、碳产品封存、碳交易和生态碳汇补偿等系统工程技术方法，平衡碳源、碳汇，用碳源总量减去碳汇总量，使行政区划边界范围内碳源与碳汇代数和等于零。
新气候经济的本质是利用碳循环规律，增加和提供绿色能源，减少碳排放，把滞留在大气圈中过多的CO2分配到新气候经济产业链的产品生产过程中。通过开辟碳汇物质和清洁能源的循环利用通道，实现生态文明。新气候经济，是综合开发利用大气碳资源，形成碳产业，制造碳产品，创造碳经济的发展方式，是应对气候变化形成的新型经济产业链，是生态效益、环境效益、社会效益和经济效益的统一体。
大农业、大生态、大碳汇是创建新气候经济发展模式的重要碳汇。大气碳资源及CO2当量物质的综合利用，为人类创造了丰富的资源与财富，植物封存既是能源储藏，又是“碳黄金”储备。找到了全球经济危机时代新的经济增长点，可为成千上万的人提供新的工作岗位，可转化为巨大的社会经济效益。
（2）平衡大气CO2及CO2当量物质的方法
平衡大气圈中CO2及CO2当量物质的方法，是通过人为干预使大气圈中CO2及CO2当量物质保持动态平衡，调节温室效应和调控全球气候变化。其途径是：通过科技创新、设备改造来提高燃料能效、节约能源、减少碳排放；合理利用水体与土壤，促进水体与土壤中的“碳源”向“碳汇”转化；通过种植、刈割、加工储存速生碳汇草，增加植物碳汇；采用光合作用的工业化技术，提高大气圈中CO2转变成有机碳化合物的速率；改变碳循环周期，控制光合作用产物分解速度及分解量；增加碳汇产品种类，调整碳汇产品数量；挖掘沙漠碳汇潜力；收集、转化、利用大气圈中CO2当量物质，减少大气圈中温室气体含量。
（3）“人工碳库”与碳封存方法
“人工碳库”是采用技术措施人为干预碳循环过程，进行大气分碳，将大气中的“动碳”转移到其他圈层形成“静碳”储藏，减少大气CO2总量。具体方法包括：“使用封碳”、“应用封碳”、“成型封碳”和“填埋封碳”。
4、建议创立《国际植物碳产品封存与碳排放权交易新公约》
用植物碳产品参与碳交易，根据植物碳产品封存量收取碳排放交易费。将有限的森林碳汇变为无限的植物碳汇，改虚拟的碳排放权“配额指标”交易为可准确计量的实体碳产品交易，可降低和提前大气CO2峰值。由于植物碳产品填补了国际碳交易产品不能准确计量的空白，必将成为全球碳交易市场的主流，是驾驭高碳的有力措施；既能解决我国节能减排无法解决的碳排放难题，又可解除西方国家要求减排的巨大压力，使我国成为经济发展和应对气候变化的先锋。
世界上没有无用的物质，只有放错位置的资源。CO2导致的全球气候变化虽然给我们带来了严重的危机，但我们并非束手无策。CO2是放错了位置的资源，不是洪水猛兽，只要转换思路，其实CO2和氧气，水，阳光一样，是人类宝贵的资源财富。在各种CO2的捕获，封存，利用技术中，利用植物光合作用固碳是目前最好的方式，湖南省长沙县2013年提出以速生碳汇草捕碳固碳技术为支撑，创建全国首个“零碳县”，期望在大力发展经济的同时兼顾环境保护，对CO2做到能放出去，也能收回来，真正实现温室气体排放与回收的代数和为零，化解温室危机，更好的利用CO2这一宝贵的财富。
（作者：中南林业科技大学教授 碳循环研究中心主任）
