2020年9月聯(lián)合國(guó)大會(huì)，習(xí)近平主席向世界莊嚴(yán)宣布，中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。中國(guó)是全球最主要的溫室氣體排放國(guó)之一，習(xí)近平主席明確了中國(guó)“碳中和”的目標(biāo)和時(shí)間表，無(wú)疑是人類應(yīng)對(duì)氣候變化的里程碑事件，為新一輪的全球氣候合作注入了新動(dòng)力。
“碳中和”在短時(shí)間里由一個(gè)陌生的術(shù)語(yǔ)變成了一個(gè)流行的名詞。但是，什么是碳中和？為什么要碳中和？碳中和有多緊迫？能否實(shí)現(xiàn)碳中和？碳中和依靠什么技術(shù)？有什么障礙？這些恐怕是不少人很自然會(huì)想到、但又不是很容易就能找到答案的問(wèn)題。
我就是帶著上面的一些問(wèn)題，翻開了美國(guó)微軟公司創(chuàng)始人、蓋茨基金會(huì)聯(lián)合主席比爾·蓋茨的新書《如何避免氣候?yàn)?zāi)難-已有的解決方案和尚需的技術(shù)突破》，開卷即難以釋手，拿起就不想放下。不是因?yàn)闅夂蜃兓卸嘤腥?，也不是因?yàn)樯w茨寫得有多生動(dòng)，而是讀這本書就像是在讀一本自己身在其中、尚未有結(jié)局的驚悚小說(shuō)，情況很危急，但時(shí)時(shí)處處的線索似乎也暗示有好萊塢式美好結(jié)局的可能。
蓋茨與新書《如何避免氣候?yàn)?zāi)難》
這篇讀書筆記目的是記錄書中的要點(diǎn)，建議對(duì)氣候變化和碳中和感興趣的人還是讀原書。蓋茨寫此書不是一時(shí)興起，他關(guān)注氣候變化多年，接觸過(guò)很多頂級(jí)專家，對(duì)氣候變化緊迫性的認(rèn)識(shí)非同常人，他和他的基金會(huì)也投資了多個(gè)與應(yīng)對(duì)氣候變化相關(guān)的企業(yè)和技術(shù)。蓋茨本人是一個(gè)聰明、不再在乎虛名和白手起家把看似瘋狂的想法變成過(guò)現(xiàn)實(shí)的人，因此他能把氣候變化和碳中和這么一個(gè)大而復(fù)雜的話題寫得清晰簡(jiǎn)潔、化繁為簡(jiǎn)、言之有物，又沒(méi)有讓人覺(jué)得他在布道或者為自己撈取政治商業(yè)利益。原書可讀性很強(qiáng)，不需要任何基礎(chǔ)，也不厚。
什么是碳中和？
碳中和指的是溫室氣體的凈零排放。溫室氣體中最主要也最廣為人知的是二氧化碳，這也是“碳中和”一詞中“碳”這個(gè)字的來(lái)歷。
但溫室氣體遠(yuǎn)不止二氧化碳，二氧化碳也不是溫室效應(yīng)最強(qiáng)的溫室氣體，其它常見而且和實(shí)現(xiàn)碳中和密切相關(guān)的溫室氣體還有甲烷（天然氣主要成分，溫室效應(yīng)為二氧化碳的28倍）、一氧化二氮（笑氣，溫室效應(yīng)為二氧化碳的265倍）和氟化氣體（常用制冷劑，溫室效應(yīng)為二氧化碳的萬(wàn)倍以上）。全部換算為二氧化碳，全球一年凈排放的溫室氣體相當(dāng)于510億噸二氧化碳，其中370億噸是二氧化碳，剩下的是其它溫室氣體。
中和就是凈零排放，也就是由現(xiàn)在一年凈排放510億噸當(dāng)量的二氧化碳變成0。凈零排放不是零排放，地球可能永遠(yuǎn)也做不到溫室氣體零排放。沒(méi)有人類活動(dòng)，自然界也會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，畢竟牛打個(gè)嗝都會(huì)釋放甲烷。凈零排放是指保持大氣中的溫室氣體量基本穩(wěn)定，新排放出來(lái)多少溫室氣體，就要通過(guò)各種方式消除等當(dāng)量的溫室氣體，最后的結(jié)果是大氣中溫室氣體增量為0。
為什么要碳中和？
這里有三層邏輯。
第一、溫室氣體排放導(dǎo)致全球變暖。1850年以來(lái)，因?yàn)槿祟愰_始大規(guī)模使用化石燃料等行為，大氣中的溫室氣體由過(guò)去的基本穩(wěn)定開始明顯上升，導(dǎo)致全球變暖。
第二、沒(méi)有碳中和，全球變暖還將繼續(xù)。蓋茨在書中舉了一個(gè)浴缸的例子：向大氣中排碳就像往浴缸里放水，減少排碳就像是關(guān)小水龍頭，只要沒(méi)有實(shí)現(xiàn)碳中和，大氣中的溫室氣體還是會(huì)不斷增加并導(dǎo)致氣候繼續(xù)變暖，就像水龍頭雖然關(guān)小了但是沒(méi)有擰緊，最后浴缸里的水還是會(huì)灌滿溢出來(lái)。
第三、持續(xù)的全球變暖會(huì)最終導(dǎo)致氣候?yàn)?zāi)難。地球現(xiàn)在的溫度已經(jīng)比1850年以前高了大約1攝氏度，如果什么都不做，到2050年地球溫度可能會(huì)比1850年以前上升1.5-3攝氏度，到本世紀(jì)末上升幅度達(dá)到4-8攝氏度。
溫度的上升并不是均勻的，有些地方會(huì)變得非常熱，臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害會(huì)變得更頻繁猛烈，一些地方則會(huì)經(jīng)歷嚴(yán)重干旱，森林會(huì)更容易發(fā)生火災(zāi)，海平面會(huì)因?yàn)楸饺诨秃Ｋ疅崦浝淇s而上升，導(dǎo)致很多沿海的城市和土地被淹沒(méi)。適合動(dòng)物生活的區(qū)域會(huì)縮小，現(xiàn)有的不少農(nóng)作物產(chǎn)量會(huì)大幅下降，動(dòng)物產(chǎn)奶產(chǎn)蛋也會(huì)下降，引發(fā)糧食和難民危機(jī)。海水變熱的地方氧氣會(huì)減少，不再適合原來(lái)的水生生物生存，珊瑚會(huì)大量甚至完全死亡。瘧疾等熱帶疾病會(huì)擴(kuò)大傳播范圍，害蟲的分布地域也會(huì)擴(kuò)大。人類死于心肌梗塞的幾率會(huì)大幅上升。
更為重要的是，全球變暖帶來(lái)的破壞力并不是線性的，氣溫上升2攝氏度與氣溫上升1.5攝氏度相比，破壞力不是增加33%，而是可能增加100%。蓋茨在書中說(shuō)，如果不改變現(xiàn)在的變暖趨勢(shì)，到本世紀(jì)中葉，因氣候變化而導(dǎo)致人類死亡的比例會(huì)相當(dāng)于新冠疫情，而到本世紀(jì)末則會(huì)達(dá)到新冠疫情的5倍。而從經(jīng)濟(jì)損失說(shuō)，全球變暖的危害相當(dāng)于每10年就來(lái)一次新冠疫情。
所以，為了避免氣候?yàn)?zāi)難，就要應(yīng)對(duì)全球變暖，而應(yīng)對(duì)全球變暖至少需要實(shí)現(xiàn)碳中和。
碳中和有多難？
蓋茨給出的答案：非常難（但還是可能的）。原因是：
第一，化石能源就像水一樣無(wú)處不在。
蓋茨在書中引用了一個(gè)寓言：兩條小魚碰到了一條老魚。老魚打招呼說(shuō)：“早上好！水怎么樣？”兩條小魚繼續(xù)游了一會(huì)兒，對(duì)視一眼，其中一條終于忍不住問(wèn)另一條：“水究竟是什么東西？”
蓋茨引用這個(gè)寓言的意思是，化石能源（和因此而引發(fā)的碳排放）在人類的生產(chǎn)生活中已經(jīng)無(wú)處不在，很多時(shí)候我們已經(jīng)意識(shí)不到在使用化石能源。我們使用的能源最終絕大多數(shù)來(lái)自于化石能源，我們用的東西也或是需要以化石能源為原料制造（比如說(shuō)各種塑料），或是需要使用化石能源生產(chǎn)（尤其是水泥和鋼），我們吃的食品需要釋放大量溫室氣體才能生產(chǎn)出來(lái)（從化肥到牛打嗝），取暖需要消耗化石能源、交通也需要消耗化石能源（電動(dòng)車耗的電主要還是靠燃燒化石能源產(chǎn)生）。
第二，能源的消耗還要增長(zhǎng)，而歷史上的能源轉(zhuǎn)型從來(lái)沒(méi)有在幾十年里完成過(guò)。
大量發(fā)展中國(guó)家還要發(fā)展，大量的人口還要從農(nóng)村進(jìn)入城市，因此能源消耗還會(huì)增長(zhǎng)，蓋茨認(rèn)為這是一件好事，雖然給應(yīng)對(duì)全球變暖帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。
從歷史經(jīng)驗(yàn)上看，能源轉(zhuǎn)型是非常緩慢的，更何況目前化石能源整體上比清潔能源更便宜、更可靠。實(shí)現(xiàn)碳中和可能需要用30-40年的時(shí)間就基本淡出傳統(tǒng)化石能源的使用，這是一個(gè)人類尚未實(shí)現(xiàn)過(guò)的事情。
第三，能源技術(shù)的改進(jìn)不會(huì)是指數(shù)級(jí)的，而現(xiàn)有能源政策相對(duì)應(yīng)對(duì)全球變暖的需要而言大多過(guò)時(shí)。
用蓋茨的話說(shuō)，就是能源技術(shù)不是芯片技術(shù)，技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的效率提升不太會(huì)是指數(shù)式的，提升的空間有限。同時(shí)，多數(shù)國(guó)家的能源政策和標(biāo)準(zhǔn)都是長(zhǎng)期形成的，并沒(méi)有考慮全球變暖的因素，有些政策和標(biāo)準(zhǔn)甚至是不利于應(yīng)對(duì)全球變暖的，而改變這些政策和標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)非易事。
第四，應(yīng)對(duì)全球變暖的共識(shí)還遠(yuǎn)未達(dá)成。
蓋茨在書中雖然沒(méi)有寫，但個(gè)人認(rèn)為證明此事的最好例證大概就是美國(guó)在2017年退出巴黎協(xié)定。這看似是一個(gè)總統(tǒng)的決定，但背后反映的，還是有相當(dāng)多的人并不接受全球變暖的事實(shí)，或者全球變暖的原因，或者應(yīng)對(duì)全球變暖的迫切性，或者是利益因素。當(dāng)然，美國(guó)在2021年又重返了巴黎協(xié)定。
綠色溢價(jià)（Green Premium）是整本書中最核心的概念。綠色溢價(jià)的意思是使用零排放的燃料（或技術(shù)）的成本會(huì)比使用現(xiàn)在的化石能源（或技術(shù)）的成本高多少。
綠色溢價(jià)對(duì)不同的行業(yè)和技術(shù)是不一樣的，有些算起來(lái)還很困難，而且隨著技術(shù)和政策的變化還會(huì)不斷發(fā)展變化。書中舉的一個(gè)比較簡(jiǎn)單的例子是，目前使用的航空燃料，過(guò)去幾年美國(guó)的均價(jià)是2.22美元/加侖，（零碳）高級(jí)生物燃料的價(jià)格是5.35美元/加侖，這里的綠色溢價(jià)超過(guò)140%(具體的計(jì)算是（5.35-2.22）/2.22=1.41)。
綠色溢價(jià)目前通常都是正的，也就是零碳排放的成本要高于當(dāng)前使用化石能源的成本，當(dāng)然也有極少的情形下綠色溢價(jià)已經(jīng)為負(fù)。蓋茨指出，實(shí)現(xiàn)碳中和最關(guān)鍵的就是要千方百計(jì)降低綠色溢價(jià)。
影響綠色溢價(jià)的因素很多，后文還將具體說(shuō)。書中提及的，我個(gè)人覺(jué)得特別需要指出的有三個(gè)因素：
第一就是以非化石能源技術(shù)為代表的新技術(shù)發(fā)展，這個(gè)決定了零碳技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上能多有競(jìng)爭(zhēng)力。非化石能源如果太貴，實(shí)現(xiàn)碳中和會(huì)非常困難。
第二就是碳的價(jià)格，化石能源能夠如此“便宜”的一個(gè)關(guān)鍵原因，是排碳在多數(shù)情況下還是“免費(fèi)”的。如果碳的價(jià)格能夠反映對(duì)氣候變化的負(fù)外部性（無(wú)論是通過(guò)碳交易還是通過(guò)碳稅來(lái)實(shí)現(xiàn)），即使非化石能源技術(shù)不能變得非常便宜，使用化石能源成本的上升也可以降低綠色溢價(jià)。
第三就是碳捕捉和儲(chǔ)存技術(shù)的成本。碳捕捉和儲(chǔ)存的價(jià)格實(shí)際上是零碳技術(shù)成本的上限，因?yàn)樵跊](méi)有別的可行技術(shù)的情況下，總是可以通過(guò)排放-捕捉-儲(chǔ)存來(lái)實(shí)現(xiàn)零碳排放。
比如說(shuō)，直接空氣捕獲(DAC，直接從空氣中把二氧化碳提取出來(lái))技術(shù)雖然仍不成熟，但目前的成本大約是200美元每噸二氧化碳。蓋茨覺(jué)得未來(lái)DAC成本比較現(xiàn)實(shí)的預(yù)測(cè)是可以降到100美元每噸。如果純粹靠DAC技術(shù)，移除每年510億噸的碳排放需要耗費(fèi)5.1萬(wàn)億美元，不是一筆目前全球能拿出來(lái)的錢，DAC也難以成為實(shí)現(xiàn)碳中和的主要方式。但我個(gè)人認(rèn)為，DAC技術(shù)的成本有朝一日應(yīng)該可以成為綠色溢價(jià)和碳價(jià)格的上限。
實(shí)現(xiàn)碳中和的技術(shù)路徑和障礙是什么？
回答這個(gè)問(wèn)題，首先需要知道碳排放的主要來(lái)源是什么，不同的排放來(lái)源，有時(shí)需要運(yùn)用不同的技術(shù)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)碳中和，雖然多數(shù)的技術(shù)路徑最終都得著眼于減少化石能源的消耗，畢竟只要燃燒化石能源就要排碳。
區(qū)分碳排放的來(lái)源可以有很多種方式，蓋茨把來(lái)源劃分為5大類，并列出了它們對(duì)應(yīng)的排碳占比：制造物品（31%），發(fā)電（27%），農(nóng)林畜牧業(yè)（19%），交通（16%）以及取暖和制冷（7%）。
按照上面的劃分，發(fā)電并不是目前排碳的最主要貢獻(xiàn)者，但獲取清潔的電力卻很可能是實(shí)現(xiàn)碳中和最關(guān)鍵的因素，因此蓋茨在書中是從發(fā)電開始依次討論這5個(gè)領(lǐng)域如何實(shí)現(xiàn)碳中和。
1. 發(fā)電
發(fā)電高度依賴化石能源。根據(jù)書中數(shù)據(jù)，化石能源發(fā)電占全球發(fā)電量的62%（其中煤36%、天然氣23%、油3%），剩下的來(lái)源為水力16%，核能10%，可再生能源11%，其它1%。
書中說(shuō)的一件讓人驚訝的事情是，水電雖然是最常見的不排碳的發(fā)電方式，但因?yàn)榻ㄋ娬緯?huì)淹沒(méi)土地導(dǎo)致地層里甲烷的排出，水電取決于具體的情況，有時(shí)并不比火電造成的溫室氣體排放少。
解決發(fā)電的碳排放問(wèn)題，不僅本身就是對(duì)減排的重要貢獻(xiàn)，而且通過(guò)使用清潔電還可以幫助解決制造業(yè)、農(nóng)牧、交通和取暖制冷的很大一部分碳排放問(wèn)題，因此減少發(fā)電對(duì)化石能源的依賴可能是應(yīng)對(duì)全球變暖最主要最必要的路徑之一。
這里的好消息是，隨著技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模使用（這里有中國(guó)的巨大貢獻(xiàn)），太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的成本已經(jīng)大幅度降低。根據(jù)蓋茨的數(shù)據(jù)，發(fā)電的綠色溢價(jià)在美國(guó)和歐洲大約是15-20%，換言之使用可再生能源(如太陽(yáng)能和風(fēng)能)發(fā)電的電價(jià)僅比使用化石能源發(fā)電的電價(jià)高15-20%。只是，很多發(fā)展中國(guó)家和自然條件不允許的國(guó)家的綠色溢價(jià)要高于這個(gè)數(shù)字。
但是，降低太陽(yáng)能和風(fēng)能綠色溢價(jià)的最大障礙并非發(fā)電成本，而是隨著越來(lái)越依賴太陽(yáng)能和風(fēng)能，就會(huì)遭遇所謂“間歇性詛咒”。
風(fēng)不是一直刮，太陽(yáng)也不是一直照耀，季節(jié)會(huì)變化，還會(huì)有極端天氣，這些都會(huì)帶來(lái)風(fēng)能和太陽(yáng)能的不穩(wěn)定，但是電卻是一時(shí)一刻都不能停。當(dāng)整個(gè)電網(wǎng)因?yàn)闇p排的需要高度依賴太陽(yáng)能和風(fēng)能時(shí)，保證不間歇供電就會(huì)變得格外昂貴，這就是“間歇性詛咒”。
“間歇性詛咒”中最難解決的是季節(jié)性問(wèn)題，例如，德國(guó)太陽(yáng)能的發(fā)電能力在冬季只有夏季的10%。如果按照夏天的需求安裝太陽(yáng)能板，冬天電肯定不夠。如果按照冬天的需求安裝太陽(yáng)能板，成本就會(huì)大量上升，而且夏天會(huì)嚴(yán)重過(guò)剩。如果想把夏天的電存起來(lái)放到冬天用，即使有能夠存放一個(gè)城市或者一個(gè)地區(qū)幾個(gè)月電力的技術(shù)，也會(huì)無(wú)比昂貴。
解決間歇性詛咒的可能辦法包括改進(jìn)電網(wǎng)和傳輸技術(shù)，從而可以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模更高效率的跨區(qū)調(diào)度電力、發(fā)展可以大規(guī)模的儲(chǔ)電技術(shù)（比如能儲(chǔ)存一個(gè)城市幾天的用量）、設(shè)立備份的火電（對(duì)應(yīng)的碳排放還得另想辦法解決）或核電廠等等。
書中例舉了一些非常有意思、但未必都能成功的技術(shù)和方案（也是書中我覺(jué)得最好看的部分）:
新型核裂變技術(shù)。核電是非常成熟可靠的不排碳的發(fā)電方式，使用的是核裂變技術(shù)。最大的擔(dān)心來(lái)自于安全性（如三里島、切爾諾貝利和福島）和乏燃料處理的成本。
蓋茨在書中大力推薦了自己投資的公司開發(fā)的“行波堆”，這種技術(shù)可以使用多種核燃料（包括別的反應(yīng)堆產(chǎn)生的乏燃料）、產(chǎn)生很少的廢料、可以完全自動(dòng)化、可以建于地下，而且從設(shè)計(jì)原理上就使得行波堆不可能發(fā)生堆芯融化甚至爆炸這些事故，因此不會(huì)重復(fù)三里島、切爾諾貝利和福島的問(wèn)題。
這種技術(shù)已經(jīng)在超級(jí)電腦上模擬成功了，現(xiàn)在需要的就是落地試驗(yàn)。根據(jù)媒體的公開報(bào)道，中國(guó)核電曾經(jīng)希望能和蓋茨的公司合作在中國(guó)建立首個(gè)示范堆，但最終這一合作被特朗普政府喊停。
核聚變技術(shù)。太陽(yáng)能的最終來(lái)源是核聚變，氫彈是破壞性的核聚變。可控核聚變?nèi)绻軌虺晒?，其“燃料?氘和氚可以從海水中提取，取之不盡、用之不竭。但核聚變需要極高的溫度，花費(fèi)巨大的能量,不僅無(wú)比困難，可能還需要先大量排碳，有時(shí)核聚變產(chǎn)生的能量還趕不上產(chǎn)生核聚變需要的能量。
總而言之，可控核聚變的實(shí)現(xiàn)非常困難。歐洲正在進(jìn)行的可控核聚變工程ITER要到2030年代后期才能開始運(yùn)作，其它的一些新的方案也在不斷嘗試中，但蓋茨說(shuō)了個(gè)笑話：距離核聚變還有40年，并且永遠(yuǎn)都是40年。
海上風(fēng)電。海上風(fēng)大，有的是地方，可以安裝巨大的風(fēng)能發(fā)電裝置，而且離很多大城市很近。美國(guó)的海上風(fēng)電如果完全開發(fā)，理論上就能滿足當(dāng)前美國(guó)的電力需要。中國(guó)的海上風(fēng)電發(fā)展很快。
地?zé)帷２皇撬械胤蕉加械責(zé)?，能量的密度也比較低，但是能用還是要用。
電池。鋰電池雖然有不少缺點(diǎn)，但電池技術(shù)的改進(jìn)空間有限，蓋茨覺(jué)得似乎看不到能把電池儲(chǔ)能提高50倍的材料，他覺(jué)得能提高到現(xiàn)在的3倍就不錯(cuò)了。不過(guò)一些人正在嘗試一些更加新穎的做電池的方法，比如說(shuō)使用液態(tài)金屬。
抽水蓄能。電多的時(shí)候把水抽到高處，缺電的時(shí)候用水發(fā)電，北京的十三陵水庫(kù)就是這樣一個(gè)蓄能的電站。抽水蓄能需要有落差，需要蓋水庫(kù)，需要有水，不是所有地方都能實(shí)現(xiàn)，因此還有人在嘗試抽鵝卵石蓄能，嘗試把水注到地下產(chǎn)生高壓然后需要的時(shí)候發(fā)電。
熱能儲(chǔ)存。電多的時(shí)候先轉(zhuǎn)化為熱，再把熱存住，需要的時(shí)候再用這些熱來(lái)發(fā)電。蓋茨投資的公司嘗試的材料是熔鹽，熔鹽可以比較高效率的儲(chǔ)存大量的熱，而且可以儲(chǔ)存較長(zhǎng)的時(shí)間。
便宜的氫能。如果有了便宜好用的氫能，也許一切對(duì)化石能源的依賴就可以迅速不復(fù)存在，因?yàn)闅淇梢匀紵懦龃罅磕芰浚a(chǎn)生的卻是水。但現(xiàn)在大規(guī)模的使用氫能還有兩個(gè)巨大障礙，一個(gè)是通過(guò)電解水制氫成本巨大而且耗能（如果這些能源來(lái)自于化石能源，那制氫也會(huì)產(chǎn)生大量排碳），一個(gè)是氫不好儲(chǔ)存，如果加壓存在一個(gè)鐵罐里，因?yàn)闅浞肿犹?，氫氣?huì)慢慢從鐵罐子里泄露出來(lái)。
碳捕捉技術(shù)。便宜好用的碳捕捉技術(shù)也可以是應(yīng)對(duì)碳排放的終極解決方案，不管排多少碳，再“捕捉”回來(lái)就是，而且還可以把歷史上排的碳也“捕捉”回來(lái)。
碳捕捉的一種是所謂的“節(jié)點(diǎn)捕捉”，就是在發(fā)電廠這種排碳大戶的源頭安裝捕捉裝置，這樣可以捕獲約90%的碳排放，問(wèn)題是會(huì)增加發(fā)電廠的成本。
另一種碳捕捉是前面提過(guò)的直接空氣捕獲(DAC)，就是從大氣中直接把碳捉住。DAC難度要比節(jié)點(diǎn)捕捉難很多，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)捕捉通常是在二氧化碳濃度達(dá)到10%的情況下捕捉，而DAC則要在大氣中每2500個(gè)氣體分子中搜尋那唯一的一個(gè)二氧化碳分子。目前的DAC技術(shù)還不成熟，無(wú)法大規(guī)模使用，而且還十分耗能。
節(jié)電和科學(xué)用電。節(jié)電的重要性不需要贅述。科學(xué)用電的潛力還需要更加充分的開發(fā)，最簡(jiǎn)單的一個(gè)例子就是錯(cuò)峰用電。我個(gè)人感覺(jué)，考慮到可再生能源有時(shí)不像化石能源那么可靠，更加智慧的用電也許可以使得一個(gè)城市電網(wǎng)的需求更具彈性，從而適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性。
蓋茨認(rèn)為，上面提及的所有這些技術(shù)和方案不需要每個(gè)都成功，只要有一個(gè)或者幾個(gè)技術(shù)路徑取得突破，實(shí)現(xiàn)碳中和就會(huì)發(fā)生重大轉(zhuǎn)機(jī)。但既然目前不知道哪條路徑能夠成功，而且氣候變暖的災(zāi)難性后果如此巨大，所以現(xiàn)在應(yīng)該所有的路徑都努力嘗試。
2. 制造
蓋茨是以水泥、鋼鐵和塑料為例來(lái)說(shuō)制造業(yè)的碳排放問(wèn)題的。他先列了一組對(duì)比數(shù)字：美國(guó)在1901-2000年的100年生產(chǎn)了43億噸水泥，中國(guó)在2001-2016年的16年里生產(chǎn)了258億噸水泥。
鋼鐵。把鐵礦石加熱到1700度，需要排很多碳。煉鐵和煉鋼的過(guò)程中，需要碳和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)品就是二氧化碳?，F(xiàn)在的工藝生產(chǎn)1噸鋼要排放1.8噸的二氧化碳。生產(chǎn)水泥主要的工藝是煅燒石灰石，水泥需要的是石灰石里的鈣，但石灰石里的碳在煅燒過(guò)程中就會(huì)變成二氧化碳。生產(chǎn)1噸水泥會(huì)產(chǎn)生1噸二氧化碳。
塑料的制造來(lái)源于化石能源，但和水泥和鋼鐵不同，塑料的制造工藝本身并不會(huì)把化石能源里的碳給釋放出來(lái)。
總而言之，制造業(yè)的排碳大概分為三部分，一部分是耗電，發(fā)電最終需要排碳；第二部分是獲得高溫，需要燃燒化石能源；第三部分是制造的工藝本身需要有產(chǎn)生二氧化碳的化學(xué)反應(yīng)。
蓋茨認(rèn)為，應(yīng)對(duì)制造業(yè)的排碳主要就是四步：1.能用電的盡量用電，這需要對(duì)現(xiàn)有的工藝進(jìn)行很多創(chuàng)新；2.電力的來(lái)源要改為清潔能源；3.用碳捕捉來(lái)減少生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法避免的排碳；4.更有效率的使用各種材料。
當(dāng)然，蓋茨還是提了一些有意思的技術(shù)構(gòu)想，比如說(shuō)把生產(chǎn)水泥產(chǎn)生的二氧化碳回收后再注入水泥里，這種技術(shù)可以減少10%的排放；比如用海水和捕捉發(fā)電排放的二氧化碳來(lái)生產(chǎn)水泥，如果成功可以減少70%的排放；比如用一種叫熔融氧化物電解法（Molten Oxide Electrolysis）的工藝煉鐵，有點(diǎn)像生產(chǎn)電解鋁一樣，但這個(gè)工藝的副產(chǎn)品是氧氣而不是二氧化碳；比如，我覺(jué)得最為神奇的一個(gè)想法是，用從電廠捕捉來(lái)的二氧化碳和別的原料一起制造塑料，這樣生產(chǎn)塑料的排碳可以由正轉(zhuǎn)為負(fù)，成了一種碳匯的方法。
3. 農(nóng)林畜牧業(yè)
農(nóng)林畜牧業(yè)竟然是凈排放二氧化碳，而且產(chǎn)生了全球近20%的碳排放本身就是挺讓人吃驚的。這里的原因是農(nóng)林畜牧業(yè)會(huì)產(chǎn)生很多的甲烷和一氧化二氮，前者主要是因?yàn)榕４蜞梅牌ǎ笳咧饕且驗(yàn)樨i拉屎和使用化肥，甲烷導(dǎo)致全球變暖的能力是二氧化碳的28倍，一氧化二氮是265倍。
牛消化要依靠腸道發(fā)酵，發(fā)酵的過(guò)程就會(huì)產(chǎn)生甲烷，然后牛通過(guò)打嗝等方式把甲烷釋放到大氣中。羊、鹿和駱駝也會(huì)有同樣的問(wèn)題。全球每年因?yàn)榕４蜞卯a(chǎn)生的溫室氣體相當(dāng)于20億噸二氧化碳（約相當(dāng)于中國(guó)全年排碳的20%）。
南美的牛要比北美的牛多釋放5倍的溫室氣體，原因是北美的牛種不同、飼料質(zhì)量更好等。家畜的糞便分解過(guò)程中則會(huì)釋放一氧化二氮，也有一些甲烷、氨氣等，因?yàn)榧倚蠹S便導(dǎo)致的溫室氣體排放中有一半是來(lái)自于豬。
如何減少這些非?！白匀弧钡呐欧牛恳环N方法是給?！俺运帯?，幫助消化少打嗝；一種方法是改進(jìn)牛的種類和飼料；還有一種方法是用別的方式來(lái)獲得肉，這又分兩大類，一種是植物肉，現(xiàn)在星巴克賣的星膳食里用的就是植物肉。我本人吃過(guò)用植物肉做的漢堡，個(gè)人感覺(jué)味道和真肉接近但還不如真肉，但按照蓋茨的說(shuō)法，植物肉的進(jìn)步很快。一種是像種糧食一樣把肉給種出來(lái)。這種方法產(chǎn)生的肉是真肉，只不過(guò)不是通過(guò)牛吃草的方式長(zhǎng)出來(lái)而已。最后，就是要減少浪費(fèi)，這里包含人為的浪費(fèi)，也包含整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中不可避免的浪費(fèi)，前者需要改變生活習(xí)慣，后者也有科技可以幫助改進(jìn)。
農(nóng)業(yè)的另一大溫室氣體排放來(lái)源就是氮肥的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用。生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程要耗能，使用氮肥分解后會(huì)釋放出一氧化二氮。農(nóng)作物生長(zhǎng)需要氮，因此使用氮肥產(chǎn)生的溫室氣體排放很難避免，目前正在嘗試的方法主要是通過(guò)基因工程等方法使農(nóng)作物或者微生物可以自己固氮從而減少對(duì)氮肥的依賴。
林業(yè)的溫室氣體排放主要原因是森林砍伐。樹木如果是被燒了，立刻就會(huì)釋放碳。森林砍伐導(dǎo)致溫室氣體排放的最主要原因還是因?yàn)樯值耐寥览镉泻芏鄿厥覛怏w，這些溫室氣體會(huì)因?yàn)樯挚撤ザ会尫懦鰜?lái)。森林砍伐的原因很多，但毀林種地或者種棕櫚樹（為了棕櫚油）是蓋茨著重指出的。蓋茨書中說(shuō)的一件令人吃驚的事情是，種樹未必一定會(huì)有利于減少全球變暖，在寒帶種樹可能還會(huì)加劇全球變暖，原因是樹的顏色比雪的顏色深，種樹之后反而會(huì)吸收更多的熱。
4. 交通
交通導(dǎo)致的碳排放中47%來(lái)自于小汽車，30%來(lái)自于卡車和公交車，10%來(lái)自于輪船，10%來(lái)自于飛機(jī)，剩下3%為其它。這些交通工具的共同特點(diǎn)就是他們的燃料主要是油。
解決小汽車的碳排放有兩個(gè)路徑：
第一條路徑就是電動(dòng)汽車，然后確保電的來(lái)源是清潔的。這個(gè)不用贅述，唯一需要做的就是大幅度加快電動(dòng)車在新車銷售中的比例。
第二條路徑是使用替代燃料。替代燃料的一種是生物燃料。目前使用的生物燃料原料主要是玉米和甘蔗，生產(chǎn)玉米和甘蔗是要排碳的，而且還會(huì)影響糧食供應(yīng)。蓋茨提到的生物燃料則是用柳枝稷等非糧食作物作為原料的生物燃料，這樣就不存在用玉米和甘蔗的問(wèn)題。
替代燃料的另一種是電燃料，也就是用（清潔）電來(lái)生產(chǎn)燃料，原料是水和空氣中的二氧化碳。替代燃料的好處是現(xiàn)在的燃油車都可以直接使用，缺點(diǎn)是目前替代燃料都很貴，綠色溢價(jià)要高達(dá)106%-237%。
解決小卡車和公交車碳排放的辦法和小汽車類似。解決跑長(zhǎng)途的卡車，飛機(jī)和輪船的問(wèn)題，用電池就不可行了，原因是那樣需要攜帶過(guò)重的電池，所以跑長(zhǎng)途的卡車、飛機(jī)和輪船只能依靠生物燃料或者電燃料，而目前的問(wèn)題都是生物燃料或者電燃料的綠色溢價(jià)過(guò)高。所以，對(duì)于交通蓋茨的解決方案就是一句話：能用電的都用電，剩下的都用（便宜的）替代燃料?，F(xiàn)在的替代燃料還很貴，使用電動(dòng)汽車還不夠便捷，因此需要很多投資和創(chuàng)新來(lái)改變這一現(xiàn)狀。
5. 取暖和制冷
制冷帶來(lái)的排放問(wèn)題主要是兩方面，一個(gè)是耗電，一個(gè)是制冷劑氟化氣體是非常強(qiáng)勁的溫室氣體。取暖的排放問(wèn)題來(lái)自于直接燃燒化石能源或者用電。
因此解決取暖和制冷碳排放的辦法也比較直接，第一就是都用清潔電，特別是不再用煤、氣、油取暖；第二是開發(fā)替代氟化氣體的新型制冷劑；第三就是提高取暖和制冷系統(tǒng)的能源效率。
這里有為數(shù)不多的綠色溢價(jià)已經(jīng)為負(fù)的技術(shù)-熱力泵。熱力泵完全用電，工作原理就像電冰箱，夏天的時(shí)候把屋里的熱抽到室外，冬天的時(shí)候從室外的熱抽到室內(nèi)，熱力泵可以在除了緯度特別高的廣大地區(qū)使用。為什么熱力泵的綠色溢價(jià)為負(fù)？因?yàn)闊崃Ρ玫男时痊F(xiàn)在的空調(diào)和取暖設(shè)備的效率高，改裝之后可以少花電費(fèi)和取暖費(fèi)。當(dāng)然，并不是所有人都愿意把家里的取暖設(shè)施換了，對(duì)于這些家庭前文提到的替代燃料就可以發(fā)揮作用了，只不過(guò)現(xiàn)在這些替代燃料還很貴。
如何適應(yīng)氣候變化？
無(wú)論碳中和的前景如何，蓋茨指出人類都要為全球變暖可能帶來(lái)的變化做好準(zhǔn)備。蓋茨在書中說(shuō)了很多可以做的事情，這里我只想列四條我覺(jué)得有意思的。
第一，開發(fā)更多的能夠適應(yīng)氣候變化條件下的糧食作物（耐旱、耐洪水浸泡、耐蟲等）；
第二，城市的規(guī)劃和建設(shè)要打入氣候變化的考慮，比如說(shuō)要考慮到海平面會(huì)上升，風(fēng)暴會(huì)更大；
第三，種很多很多的紅樹林，這可以應(yīng)對(duì)海平面上升對(duì)陸地的侵蝕和洪水；
最后也是最有意思的，就是開發(fā)極端情況下的“備胎”技術(shù)。
如果碳中和沒(méi)法實(shí)現(xiàn)，如果全球變暖的趨勢(shì)無(wú)法改變，人類還能做什么？蓋茨說(shuō)，可以搞“地球工程”。
事實(shí)上，如果把太陽(yáng)照射到地球上的能量減少1%，就可以對(duì)沖溫室氣體造成的影響，給人類贏得更多的時(shí)間。這里蓋茨說(shuō)了兩個(gè)構(gòu)想：
第一種構(gòu)想是在高空噴灑非常微小的顆粒，這些顆?？梢苑瓷潢?yáng)光，從而減少地球吸收的熱量；
第二種構(gòu)想是“美白”云彩，具體的方法是在云上噴鹽，讓云變得更白更亮，進(jìn)而反射更多的陽(yáng)光。
根據(jù)計(jì)算，只要把地球上10%的云變白10%就可以減少1%的太陽(yáng)照射。這種技術(shù)的好處是噴一次鹽就管一個(gè)星期，如果有不良的影響可以很快逆轉(zhuǎn)。
不少人擔(dān)心“地球工程”是拿地球做試驗(yàn)，因此不太贊成，蓋茨反駁的理由是人類已經(jīng)在拿地球做大型試驗(yàn)了，那就是往大氣里排放那么多溫室氣體。
應(yīng)對(duì)氣候變化政府需要做什么？
蓋茨說(shuō)，作為微軟的創(chuàng)始人，他曾經(jīng)被政府的反壟斷調(diào)查搞得死去活來(lái)，但是他現(xiàn)在卻支持政府發(fā)揮更大的作用。政府應(yīng)該做的包括：
第一、加大對(duì)氣候變化相關(guān)技術(shù)的投資。因?yàn)楹芏嗉夹g(shù)都未必能成功，也未必有商業(yè)前景，私人部門的研發(fā)投入是不足的，政府需要補(bǔ)足這個(gè)缺口。
第二、保持公平競(jìng)爭(zhēng)?，F(xiàn)在太多化石能源產(chǎn)品的價(jià)格太便宜了，因?yàn)閮r(jià)格里并沒(méi)有考慮對(duì)氣候的影響，這也使得很多新技術(shù)即使開發(fā)出來(lái)，也無(wú)法和現(xiàn)在的化石能源競(jìng)爭(zhēng)，所以要逐步增加碳的價(jià)格。
第三、消除非市場(chǎng)壁壘。很多好的技術(shù)沒(méi)有為市場(chǎng)所接納，并非是成本因素，可能就是相關(guān)信息不夠，沒(méi)有足夠的人才等，這些政府都能發(fā)揮作用。
第四、及時(shí)更新政府政策和規(guī)章。蓋茨舉了一個(gè)例子，一些低碳水泥還沒(méi)法進(jìn)入市場(chǎng)的原因是因?yàn)檎畬?duì)水泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)章已經(jīng)過(guò)時(shí)，必須更新。
第五、保證轉(zhuǎn)型過(guò)程的公正。向碳中和的轉(zhuǎn)型對(duì)不同的人群影響不同，煤炭的礦工可能會(huì)因此失去工作，石油產(chǎn)地可能會(huì)遭受重大的經(jīng)濟(jì)沖擊等等，政府需要有所作為，幫助弱勢(shì)群體。
第六、啃硬骨頭。實(shí)現(xiàn)碳中和的很多技術(shù)很困難，需要制定特別的政策來(lái)取得突破并進(jìn)入市場(chǎng)。
第七、技術(shù)、政策和市場(chǎng)三管齊下。光靠技術(shù)和政策是不夠的，最終的成功還需要市場(chǎng)配合。
蓋茨覺(jué)得政府和個(gè)人具體應(yīng)該做什么？
蓋茨花了最后兩章寫這兩個(gè)問(wèn)題，主要寫的都是針對(duì)美國(guó)政府和美國(guó)人民的?？赐曛?，我覺(jué)得細(xì)節(jié)比較多，和前面寫的也有較多重復(fù)，只對(duì)一件事留下了非常深刻的印象，也適用于中國(guó)考慮碳達(dá)峰和碳中和的問(wèn)題。
蓋茨說(shuō)，僅僅以2030年降低碳排放（對(duì)中國(guó)而言可以換為碳達(dá)峰）為目標(biāo)的政策未必都是好的，因?yàn)榻档吞寂欧庞泻芏喾绞健１热缯f(shuō)，關(guān)閉一個(gè)燃煤電站同時(shí)新建一個(gè)天然氣電站可以在短期降低碳排放，但這個(gè)天然氣電站在未來(lái)幾十年還都要繼續(xù)排碳，使實(shí)現(xiàn)碳中和更加困難了。蓋茨認(rèn)為，只有那些以碳中和為最終目標(biāo)的減排措施才是要做的。
蓋茨說(shuō)的這些對(duì)中國(guó)如何實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰也是有參考價(jià)值的。在有了2060年碳中和的目標(biāo)之后，中國(guó)的碳達(dá)峰策略也應(yīng)該是以2060年為約束和最終目標(biāo)。比如說(shuō)，未來(lái)10年上馬的任何一個(gè)火電項(xiàng)目可能都會(huì)增大2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的難度。碳達(dá)峰和碳中和雖然時(shí)間上有先后，但制定政策的時(shí)候恐怕不能有先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，以后再考慮如何實(shí)現(xiàn)碳中和的心態(tài)了。
碳中和也許是未來(lái)30-40年人類面對(duì)的最大挑戰(zhàn)，蓋茨的書是一部?jī)A注了心血和熱情的著作，也是對(duì)全球的一份公共產(chǎn)品。希望全球變暖會(huì)是一本以驚悚開場(chǎng)，但是卻以快樂(lè)結(jié)局收尾的科幻小說(shuō)。
作者郭凱系CF40成員、中國(guó)人民銀行貨幣政策司副司長(zhǎng)，本文為作者向中國(guó)金融四十人論壇獨(dú)家供稿，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。 
未收藏
