从根本上说，热解本身并非负碳过程。它从大气中去除碳的能力完全取决于两个因素：投入的材料类型以及对产出物的处理方式。当生物质被用作原料，并且其固态碳副产品被永久储存时，热解可以成为一种强大的负碳技术。
负碳的潜力来源于一个特定的序列：使用生物质（捕获了大气中的二氧化碳）作为输入，然后以防止其返回大气的方式永久封存所产生的稳定固态碳（生物炭）。
热解的工作原理
要了解其碳足迹，您必须首先了解其核心过程。热解是一种简单而强大的热分解方法。
核心过程：无氧加热
热解涉及在几乎无氧的环境中，将有机材料（如生物质或塑料）加热到高温。
可以将其视为“烹饪”而不是“燃烧”。由于没有氧气，材料会分解成新的物质，而不是燃烧成灰烬和二氧化碳。
主要产出：固体、液体和气体
此过程始终产生三种主要产品：
- 生物炭（固体）：一种稳定的、富含碳的材料，类似于木炭。参考文献将其称为“炭黑”，这是其一种潜在形式。
- 生物油（液体）：一种稠密的、焦油状液体，可以提炼成运输燃料或化学品。
- 合成气（气体）：一种可燃气体（如氢气和一氧化碳）的混合物，可用于发电或供热。
实现负碳的途径
通过热解实现负碳并非自动发生；它需要一个精心设计的系统，以满足特定的标准。
先决条件1：生物质原料
只有当初始原料本身是碳中和时，该过程才能实现负碳。这意味着使用生物质——例如木材、农业废弃物或粪肥。
这些材料含有通过光合作用最近从大气中捕获的碳。使用化石燃料衍生的材料（如塑料）是一种回收形式，但不能实现负碳，因为它会重新释放古老的、先前被封存的碳。
先决条件2：长期碳封存
碳负性取决于生物炭的去向。为了从大气中去除二氧化碳，这种固态碳必须被永久储存。
如果生物炭用作土壤改良剂或掺入砖块等建筑材料中，碳将有效地被封存数百年或数千年。
然而，如果生物炭被当作燃料燃烧，捕获的碳就会简单地释放回大气中。这使得该过程充其量是碳中和的，而不是负碳的。
先决条件3：替代化石燃料
另一个碳效益来自于使用其他产出物——生物油和合成气——来替代化石燃料。
当这些热解衍生的燃料燃烧产生能量时，它们会替代燃烧煤炭、石油或天然气所产生的排放。这产生了避免排放，进一步改善了该过程的整体碳平衡表。
理解权衡和障碍
尽管技术上可行，但热解在碳封存方面的广泛应用面临着重大的实际挑战。
经济障碍
正如目前的分析所示，生物质热解产生的燃料和产品通常比化石燃料的同类产品更昂贵。
该过程通常需要碳税或补贴等财政激励措施才能在经济上具有竞争力。没有这些，就没有市场驱动的理由选择热解而不是更便宜的传统方法。
最终用途困境
在将产出物用于能源或封存之间存在核心冲突。生物炭是一种有价值的燃料，燃烧它可以为热解过程本身提供动力。
然而，选择燃烧生物炭以获取其能源价值会完全抵消碳封存效益。一个项目必须有一个明确而坚定的目标：要么最大化能源生产（碳中和），要么最大化封存（负碳）。
系统能量平衡
热解过程本身需要大量的能量输入才能达到高温。为了使系统真正实现负碳，这种能量必须来自清洁能源（如太阳能或风能）或来自燃烧现场产生的合成气。
如果使用化石燃料为热解反应器提供动力，那么这些排放必须被计算在内，并且很容易抵消任何碳封存收益。
为您的目标做出正确评估
在评估热解项目时，您的评估必须直接与其主要目标挂钩。
- 如果您的主要关注点是真正的负碳：确保计划包括使用生物质原料，并为生物炭提供可验证的长期封存途径，例如土壤改良或用于建筑材料。
- 如果您的主要关注点是创造可再生燃料：承认这是一个取代化石燃料的有价值目标，但该过程充其量是碳中和的，而不是负碳的，因为所有捕获的碳最终都会被释放。
- 如果您的主要关注点是废物管理：认识到热解是减少垃圾填埋量的绝佳工具，但其碳影响完全取决于所使用的原料及其产出物的最终去向。
因此，热解的碳负性并非技术本身的属性，而是精心设计和经济支持的系统所带来的刻意结果。
总结表：
| 标准 | 负碳？ | 碳中和？ |
|---|---|---|
| 原料 | 生物质（木材、农业废弃物） | 化石燃料衍生的材料（塑料） |
| 生物炭用途 | 永久封存（土壤、建筑） | 燃烧用于能源 |
| 主要目标 | 碳去除 | 可再生燃料生产/废物管理 |
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