中國已全面確立2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標，作為國家批準的低碳試點城市之一，成都市委十三屆八次全會就提出要構(gòu)建綠色低碳生活圈，力爭在全國率先建成碳達峰碳中和示范城市。

什么是碳中和？

從大的層面來講，碳中和指所排放的二氧化碳和吸收利用的二氧化碳達到平衡，涉及碳減排、碳零排和碳負排技術(shù)。碳減排即以提高效率的方式來減少對傳統(tǒng)化石資源的消耗，從而減少排放；碳零排即采用風能、水能、光能、生物質(zhì)能源等沒有排放的一次能源。然而，現(xiàn)實是，我們不可能完全杜絕使用地下化石資源，因此就需要碳負排技術(shù)，將已經(jīng)產(chǎn)生的二氧化碳加以轉(zhuǎn)化利用。

“實現(xiàn)‘雙碳’目標，碳零排和碳負排是關(guān)鍵。”中國科學(xué)院成都生物研究所生物質(zhì)能源項目組李東博士表示。其團隊歷時五年研發(fā)的POWER TO GAS（可再生電轉(zhuǎn)生物天然氣）技術(shù)，可捕獲工廠和沼氣池產(chǎn)生的二氧化碳，利用可再生電水解制氫，再將氫氣用于還原沼氣中的二氧化碳，使二氧化碳變?yōu)榧淄椋�“完全可以替代天然氣使用”�?

從碳零排技術(shù)到負排放技術(shù)

“碳中和并不是一個新鮮的詞�！崩顤|介紹，早在2008年，其團隊就已從事碳減排領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)。一開始，團隊研究方向是“城鄉(xiāng)有機廢棄物資源化利用”，這是一種碳零排技術(shù)。后來他們發(fā)現(xiàn)，僅僅是零排放還不夠，必須抵消已經(jīng)產(chǎn)生的二氧化碳，因此就開始鉆研負排放技術(shù)。

“生物質(zhì)能源+二氧化碳捕獲和儲存(Bioenergy with CO2 capture and storage)是重要的碳中和技術(shù)之一。歐洲國家的經(jīng)驗表明，生物甲烷和氫氣是實現(xiàn)長期氣候目標的重要技術(shù)�！崩顤|提到，從我國的情況來看，我國是人口大國和農(nóng)業(yè)大國，對能源供應(yīng)和環(huán)境保護有著極大的需求。雖然我國擁有極其豐富的各類生產(chǎn)生活有機廢棄物等生物天然氣資源，但對天然氣進口的依賴程度仍日益擴大。

2019年12月4日，國家能源局印發(fā)《關(guān)于促進生物天然氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2025年，國內(nèi)生物天然氣具備一定規(guī)模，形成綠色低碳清潔可再生燃氣新興產(chǎn)業(yè)；到2030年，生物天然氣實現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展，規(guī)模位居世界前列�！叭欢�，目前的生物天然氣主要是通過沼氣提純獲得，即將沼氣中40%左右的二氧化碳分離排放到大氣中，這不僅造成大量溫室氣體排放，還嚴重浪費碳資源。”李東說。

另一方面，我國是電力大國，擁有豐富的水電、光伏電、風電等電力資源，但電力的大規(guī)模儲存較為困難，通過電解水制氫可以實現(xiàn)電能的大規(guī)模儲存。氫氣雖然是一種清潔能源，然而，與已經(jīng)建立起完善的輸配管網(wǎng)和終端利用設(shè)施的天然氣相比，我國氫利用尚處于分布式小規(guī)模試點，輸配管網(wǎng)未建立、終端利用設(shè)施不完善。

同時，他提到，我們的社會是一個碳基社會，人們的吃、穿、住、用、行，乃至人類生命體均離不開碳。

“可再生電轉(zhuǎn)生物天然氣”技術(shù)處于中試階段

正是基于上述溫室氣體減排、缺氣富電的能源結(jié)構(gòu)、氫氣利用體系尚不完善、碳基社會屬性的背景，2016年，李東提出可再生電能轉(zhuǎn)碳基資源耦合CO2捕獲利用技術(shù)，即POWER TO X技術(shù)，X可以是碳基能源、化學(xué)品、食品和材料等。通俗來講，就是通過可再生電能，將CO2轉(zhuǎn)化成新的可利用碳基資源。

在POWER TO X技術(shù)體系下，以POWER TO GAS（可再生電轉(zhuǎn)生物天然氣）為例，利用可再生電水解制氫，再將氫氣用于還原沼氣中的二氧化碳，使二氧化碳變?yōu)榧淄椋�“完全可以替代天然氣使用”，不僅省去生物天然氣生產(chǎn)所需的二氧化碳分離設(shè)備，還減少二氧化碳排放、增加生物天然氣產(chǎn)量。通過該技術(shù)，將不方便輸配和利用的氫轉(zhuǎn)化為方便輸配和利用的天然氣，將無法大規(guī)模儲存的電能轉(zhuǎn)化為可以大規(guī)模儲存的天然氣，將可再生電轉(zhuǎn)化為碳基資源并實現(xiàn)溫室氣體二氧化碳的生物固定利用。

當然，該技術(shù)應(yīng)用場景是在有二氧化碳排放源的地方，比如有二氧化碳排放的工廠、有大型沼氣工程的地方。

李東透露，目前，該技術(shù)正處于中試階段，團隊正與相關(guān)企業(yè)接洽推進示范，未來或?qū)⑦M行大規(guī)模推廣�！霸摷夹g(shù)最終成本取決于電價�！崩顤|說，四川80%的電能為水電，優(yōu)勢就在于有豐富的水電資源。

值得一提的是，除了POWER TO GAS，在POWER TO X技術(shù)體系下，李東及其團隊還在研究POWER TO Protein（電轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)）等項目。未來，或?qū)⒂懈�多成果出現(xiàn)。