碳中和攻坚战之九：被误解的清洁安全能源天然气
“过渡性燃料”不能过度依赖。
作为“十四五”能源规划的重点绿色低碳能源，大批项目相继开工。但考虑到全生命周期健康和甲烷的排放，天然气相比煤油减碳，但不清洁不减碳，对气候影响可能比煤炭油更糟糕。
化石能源发展史
固态化石能源——煤炭。汉代史书记录，中国人很早开始将煤炭作为燃料使用。18世纪60年代第一次工业革命，伴随着蒸汽机的诞生，人类才开始对煤炭进行大规模的开采和利用。一百年后的第二次工业革命，史称“电气时代”，科技和生产力再一次跨越式发展，拉开了电力行业的历史大幕。煤炭为人类带来了光和电，成为当时世界上最重要的能源。
液体化石能源——石油。在3.5万亿年前石炭纪时期，陆地植物形成煤炭。经过沉淀后，万年前古生物死亡后尸体生成石油。我国汉代发现有陕北石油，北宋石油燃烧制墨。在人类历史上，石油在照明、宗教、医药、建筑和军事上都有作用。年——年，石油主要应用于提炼汽油，称为“汽油时代”。特别是汽车工业的崛起，石油及其产品作为动力燃料，逐渐在世界能源消费结构中占据60%以上；有机化工的发展，更使现代石油工业进入“燃料和化工时代”。
气态化石能源——天然气。天然气是古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物,具可燃性,多在油田开采原油时伴随而出。天然气作为石油化石能源的气态形式,在地下的情况和石油一样,也储存在岩石的孔隙与缝洞里。
我国战国时期，李冰父子在四川修水利在盐井中就发现了称为“火井”的天然气。四川自贡，用竹管套结将天然气使用天然气供热蒸馏的方式来制盐。
英国最早开始将天然气用以街灯和家庭的照明，年，英国的卡立舍·斯帕丁提出利用煤矿中排出的甲烷给怀特黑文街道提供照明。此后，各国在不断普及使用城市燃气的同时，也陆续发现了天然气气田资源。二战后，天然气产业不仅满足于照明和取暖，出现了天然气发电和天然气化工。
随着应对气候变暖，天然气在国际能源中的地位影响力急剧上升，石油退位人类主流能源，进入“天然气时代”。俄乌冲突持续多年，致国际天然气博弈形势严峻。
欧洲快速碳达峰秘诀
率先将天然气用于照明的英国到，年二氧化碳排放达到了峰值6.88亿吨碳排放量，之后英国依靠近半个世纪的天然气替代煤实现了二氧化碳排放大幅下降。
截至到年，排名前十五位的碳排放国家中，美国、俄罗斯、日本、巴西、印度尼西亚、德国、加拿大、韩国、英国和法国已经实现碳排放达峰，目前已有49个国家碳达峰。
我国提出“二氧化碳排放力争于年前达到峰值，努力争取年前实现碳中和”。
气电碳排放只有煤电的一半，使用天然气碳排放下降40%，欧洲发达国家能够快速降碳基本上都是走过了采用天然气替代煤炭的道路。官方数据显示,1立方米天然气替代相应当量的煤炭可减排二氧化碳65.1%、二氧化硫99.6%、氮氧化物88.0%。
天然气分子式分子式是CH4分子，1个碳4个氢燃烧产生的热值碳和氢的贡献为4:6，甲烷中的氢含量是燃烧相比煤炭和石油等传统燃料中最高者，具有较低的碳排放和污染物排放。
加之气体燃料燃烧效率比固液燃料高，改用天然气等热值应用，碳减排量大幅度提高。而且节能减排措施通过优化燃烧过程和能源利用两个方面可提高天然气热效率，可以进一步减少温室气体排放，实现碳减排目标。
天然气并不清洁
事实上天然气是化石燃料并不是清洁能源，只是天然气排放的二氧化碳比煤碳、石油较少而已。对碳中和而言，最后产生的碳排放依然需要用负碳加以中和。除此之外，人类减碳的目的是要消除大气变暖的危害，而甲烷同样是温室气体，而且比恶意好听的危害更严重。一个甲烷分子释放到大气所产生的温室效应是二氧化碳的23倍之多。
开采运输释放甲烷会产生泄漏，家用天然气管道使用甲烷炊具和热水器燃烧应用，产生的泄漏量在3-5%。因此，单纯就温室效应而言，使用天然气产生的泄漏已经超过直接使用煤和油产生的温室效应，更何况还有甲烷燃烧产生的二氧化碳排放。是二氧化碳的23倍。天然气主要由甲烷组成，其燃烧过程是甲烷与氧气反应形成二氧化碳和水，燃烧1立方米的天然气可以产生约2.75千克的二氧化碳。
天然气实际上就是甲烷，当未经燃烧释放到大气中时，它是一种超级强效的温室气体，甲烷是造成全球变暖的一个重要因素，世界气候大会在年就开始提出要限制甲烷排放。
根据美国国家科学院的一项研究，从天然气井和下游运营中的排放泄漏可能会超过一个临界值，超过临界值3.2%天然气对气候的影响比煤炭更糟糕。根据国际能源署年的模型，考虑到燃料的最终燃烧等因素，全球仅现有的液化天然气（LNG）供应链对短期气候的影响约为每年约15亿公吨二氧化碳当量。
天然气燃烧碳排放需要碳中和技术来抵消，同时还要改进实用技术，大幅度减少泄露率。减少碳排放并促进可再生能源的使用以碳中和目标。
所以即便大聪明欧美人在利用天然气碳达峰后，因为政治经济、能源安全、环境气候多重原因又开始淘汰天然气。
年，欧洲能源紧缺导致电费飙升，欧盟委员会在此背景下公布了新的能源计划，决定逐步淘汰天然气，促进“低碳气体”的使用，如生物甲烷和氢气。5月4日，美国的纽约州通过了历史性的法令，决定在年以后逐步禁止新建筑中使用天然气，不能使用天然气的炉灶和取暖设备。其原因是要评估对国内能源安全、消费者成本和环境的影响。届时新建筑中不设输气管道，且天然气不能用于炊事和取暖。两面派英国也有计划年淘汰燃气锅炉。
生物质产天然气也不可行
石化天然气作为从传统能源向可再生能源转型过程中的“过渡燃料”，正在处在被逐步取代的进程中。那么，用原料取自可再生的生物质产天然气是否大有可行？
答案是否定的，一票否决的理由很简单——天然气泄露的危害是二氧化碳的23倍。
生物质天然气作为可再生能源，原料丰富，看似大有可为，实际上存在多重阻碍不可行。除此之外，天然气的传输和储存易燃引起火灾和爆炸，泄露危害是二氧化碳23倍。管网老化，维护不充分，检查不频繁，都会引起泄露爆炸危险。
如美国每年至少发生一次或多次天然气管道爆炸事故。德国“北溪”爆炸搅动25万吨海底污染物，释放至少8万吨甲烷，带来严重环境危害。我国也多次出现天然气泄漏危害生命事件。
生物质能属于国家最新定义的三大未来能源之一，因此，需要选择最佳的安全、经济和环保的转化之路，不能走既危险又有严重危害大气的生物天然气之路。
我们按照生物质热力应用历程能源路径对比有四次迭代。
生物质利用，最初是采用直燃，典型的用法是生物质颗粒燃烧锅炉；这可以归为生物质应用的1.0版。
随着环保标准的提高，生物质全气化，用生物燃气燃烧，清洁都大幅提高；这可以归为生物质应用的2.0版本。目前生物质制绿色甲醇，是生物质全气化基础上的延伸应用。
以上两种方式都涉及到生物质远程运输成本高的问题。
能态学提出了第三种应用途径——生物质炭化联产绿色能源；这可以归为生物质应用的3.0版本。
生物质能源利用直燃：是直接燃烧利用，是最常见原始的生物质能源利用方式之一。生物质可经过干燥、压缩等处理后再直接用作燃料，如生物质煤、生物质柴油等，只是改良了使用热值，对用能端能提高利用率。这种生物质颗粒直接燃烧方式简单、设备投资成本低廉，适用于农村地区的采暖、烹饪和发电等一些基础能源需求较低的领域，如农村地区的采暖、烹饪和发电等。然而，直接燃烧也存在废气和废弃物污染最严重以及以及燃烧效率较低等问题。
生物质全气化：即是把生物质原料热解为气体燃料的技术，具有污染小、利用效率高等优势。气化后的生物燃气可以直接用作燃气燃烧应用，也可以进行变换和净化成合成气合成绿色甲醇。使生物质能源化利用的路径大幅度拓宽。我国自年以来，已经审批立项的生物质制绿色甲醇项目总量超过万吨，都是采用生物质全气化工艺。
生物质炭化热解：在工艺上生物质能源利用炭化热解采用能源化技术又称干馏热解是最理想的技术路线，可以得到最好生物炭产出。干馏，生物质原料在无氧条件下，通过外热式热解，或缺氧或是者采用无氧热介质，热介质一般是采用固体存在惰性气体作为保护气的条件下对生物质进行高温热解，最后生成生物质炭和热解气。
生物质热解气中富含甲烷气，如果在需要热力的应用场景下，直接和其中的氢气及一氧化碳燃烧即可；在制甲醇的应用场景，采用干重整将甲烷高温转化成氢和一氧化碳即可。
因此，没有必要将甲烷单独分离出来成为生物天然气使用。热解气中的气体组成，氢和一氧化碳，更没有不要耗费成本转化成甲烷气，最后产出生物天然气，去面对后端应用过程中将面临的爆炸隐患和泄露危害大气的风险。
碳中和的终极目标是实现大气固碳，进而碳中和人类不得不使用化石能源所产生的碳排放。因此，生物质应用的3.0版，才是真正实现工业化的大气固碳，草本生物炭的碳汇因子大于2；木本生物炭的碳汇因子大于3；例如高温竹炭每吨产生的碳汇超过3.3吨。
总之，生物质炭醇多联产之路，是最理想和最有经济竞争力之路。（完）
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