再燒五十年？中國空氣污染治理的「煤」問題

2005 年威廉 (William Latta) 來到了中國，他此行的目的是為一家法國能源巨頭物色收購目標。結果是，他創辦了自己的公司。

「當時我就知道清潔能源市場會開始發展，」他說，「我相信能夠針對中國的污染問題做些什麼，並創辦一家能夠帶來利潤的公司。」

他的公司使用一種稱為胺的氨衍生物 (ammonia derivatives) 來減少煤工廠煙筒中的污染物，特別是硫氧化物和氮氧化物。這家公司和與之類似的一批公司在本世紀的第一個十年裡參與了一項對全球未來至關重要的工作：清理中國規模龐大且污染嚴重的煤廠。

這是一個聲勢浩大、情況緊急的任務。中國是全球最大的煤礦生產國和消費者，每年燃燒的煤數量大約是全世界其他地區的總和。醫學雜誌《柳葉刀》最先發布的一項研究表明，中國每年因為空氣污染導致死亡的人口有 120 萬。這個數據大概是達拉斯州每年死亡人口的總量，主要是因為煤污染。空氣污染讓北京和上海這樣的大城市變得幾乎難以居住，中國國內巨大的煤廠已經掠奪了數百萬平方英里的土地。

去年夏天，一輛拉煤的卡車行使在北京的街道上。(圖片作者：Han Jun Zeng)

這不是什麼新聞。但並不那麼為人所知的 (至少在西方世界裡) 是，一批公司已經在減少污染方面取得了很大成功，中國政府針對煤廠整治空氣污染的努力正在取得成效。綠色和平組織的報告顯示，從 2013 到 2014 年，中國許多主要城市的污染等級都在下降，2015 年第一季度下降幅度更是接近三分之一。中國政府部門發布的數據顯示，河北省 PM 2.5 的等級下降了 31％，北京城區也在這一範圍內。北京、上海和深圳的天空——都是受煤霧影響最重的沿海大城市——雖然還沒有完全是藍色，但是已經變得不那麼灰了。而威廉的公司和他的對手們在成功的同時，也成了受害者。「我們的業務絕對在放緩——和去年相比業務規模將減少一半。」他說道。

從更大的範圍來看，改進的效果來自政府出臺禁止家用燒煤取暖，以及關閉主要城市周圍小型重污染煤廠的措施。同樣歸功於廣泛使用的洗刷器和其他已經在西方成為標準的防污染技術。有數據預計顯示，中國目前接近 90％的煤礦工廠已經實施了基本的污染控制措施。「廢氣排放中的傳統污染物一項，2020 年中國的標準等級將會與美國和歐洲達到同樣水準。」 他說。

這是一個重大的環保成就，在西方媒體當中並沒有獲得足夠的關注。同樣，這裡也存在一個更深層次的挑戰：不受防污染科技影響的溫室氣體。如果我們將 2013 年之前中國的煤污染清理措施看作第一階段的話，那麼現在我們正處於第二階段：煤變成了合成天然氣。繼續減少污染的計劃需要中國採取更棘手的措施，比如碳排放收集，還有就是要大規模減少煤能源的使用。

「現在的問題是，二氧化碳怎麼辦？」

從煤到合成氣

2014 年筆者探訪了分佈於和內蒙古交界附近的山西煤廠，在該地區，沿著長城遺址的山脊線下，有數百座污染嚴重的小型煤廠，仍舊在為煤燃燒工業供應能源，每年排放到大氣層中的二氧化碳達到數百萬噸。中央政府關閉東部和沿海地區煤廠的措施對這些內陸的小煤廠來說幾乎沒有影響。實際上，最近的「五年計劃」檔顯示，西部和北部的煤礦工業將會在下個十年迎來令人矚目的擴張。

2013 年 12 月衛星拍攝的中國北部地區空氣污染圖片 (圖片來源：NASA)

在中國清理煤污染的整個過程中，從 2000 年初開始到 2012 左右是脫硫技術階段 (desulfurization) ——限制傳統污染物和 PM 2.5 的排放，這些都是直接致死的物質。而現在我們正處在氣化技術 (gasification) 階段。

這個階段指的是將固態煤變作合成氣的過程，後者由氫、一氧化碳和二氧化碳組成。合成氣可以用來燃燒發電，或者生產石油化工產品。從環保角度來看，碳可以被收集並移除，儘管現在的合成氣工廠普遍不會這麼做。

雖然這不是什麼新技術——二戰中被切斷了石油供應的納粹曾經通過合成氣用煤製作液體燃料，在吉普車和坦克中使用——但現在已經被視為中國煤礦工業困擾之際迫切要採取的路線。中國政府已經宣佈在內蒙古、山西和新疆計劃修建幾十個煤氣化工廠，預計將會生產用於汽車的液體燃料，用於石油化工的乙烯，以及其他工業產品。中國國家能源局表示，合成氣的產量 2020 年將達到 500 億立方米/年，這一數字是 2014 年的 25 倍。

政府的支持，外加對於合成氣衍生品持續上升的需求，自 2005 年起在神州大地掀起了一陣風潮，大國企紛紛激進擴張，興建「煤轉氣」工廠。但是在通用能源 (GE Power & Water) 中國區氣化產品市場負責人 Bobby Wang 看來，最初的這一輪爆發是「壯麗的失敗」 (epic failure)。早先的工廠清潔程度不夠高，生產的合成氣幾乎沒有市場，主要原因是缺少管道覆蓋網絡。

混亂過後是一種更加穩妥的發展節奏。現在中國的能源公司，包括主要的煤產品供應商在內，已經與美國公司合作成立合資公司，建造在財務上較為可行的工廠，生產供應的合成氣被用於發電和石油化工等領域。最終這些工廠中用來發電的鍋爐將會加入整體煤氣化聯合循環技術 (IGCC, integrated gasification combined-cycle)，這是一種氣化、燃燒煤的最高效的方式。

但是位於中國乾旱的北部和西部省份的這些工廠當中，許多都將使用褐煤 (lignite)，這是一種低質的「棕色」煤，在中國和東南亞很常見。對於環保人士來說，這是一種污染重、能量低的煤，他們認為應該留在土裡，放棄開採使用。而煤廠氣化技術的環保效果同樣遭到質疑：綠色和平組織最近發布的一份報告顯示，中國的煤轉氣項目在未來十年裡會向大氣排放數百萬噸二氧化碳，這將導致 2014 年習近平主席和奧巴馬總統簽署的關於氣候變化的協議目標無法實現。

除此之外，還有一大堆資金充裕的跨國研究機構和示範項目，也在試圖減少「煤轉氣」的碳排放。

中國政府已經禁止普通家庭燒煤取暖 (圖片作者：Francisco Anzola)

計劃為德州西部油田建設的項目就是其中之一，該項目獲得了美國能源部清潔煤能源計劃 (Clean Coal Power Initiative) 總計 4.5 億美元的資助，來自中國的國有企業中國石油天然氣公司 (China National Petroleum Corporation) 也參與了該項目的工程設計和建設。項目總計造價 17 億美元，建成後將成為最先進的煤工業工程。「這項工程最具創新之處在於，收集二氧化碳是整個過程的副產品，基本上是沒有成本的。」威廉說。

這是一個美好的願景，但是很可能還要過幾十年才會實現。現實情況是，大部分煤工的碳收集工程都已經停滯或放棄。華能煤電綠色 IGCC 煤廠位於天津，曾被認為是中國第一個大規模碳收集煤廠項目，於 2009 年 7 月初正式開工建設，最終完工日期一再拖延並於最近縮小了規模。即便位於德州的項目最終成功，也只對於少數幾個地區有示範效果，最早完成投產也要到 2018 年。而最終，中國想要繼續控制污染，最可能的方式可能還是要減少煤的使用。

令人意外的轉變

在美國，煤礦發電的比例已經下降到 40％以下，並很可能繼續減少，因為廉價的天然氣能源已經很常見。而直到最近，關於中國減少煤礦使用的預期還是遙不可及。

令人意外的是，能源經濟和金融分析所 (Institute for Energy Economics and Financial Analysis) 的數據顯示，經濟放緩，以及清潔、低耗能工業帶來的改變，還有關閉小型無證煤廠的治理措施，讓中國 2014 年的煤消費量下跌了 2％——即便是在增長達到 7.4% 的情況下 (該數據十年來首次下跌)。五月份綠色和平發布的一項報告顯示，2015 年前四個月的煤消費和去年同期相比下降了 8％。如果今年能夠繼續保持這一發展趨勢，將會實現「有記錄以來所有國家當中煤消費和二氧化碳排放最大規模的 (年度同比) 下降」。正如美國頁岩氣 (shale gas) 革命所預示的，能源消費結構的劇烈變化會突然發生，且在預期之外。投入數十億美元發展昂貴的未來潔凈煤廠，在未來的能源歷史學家看來，可能是一種白白浪費錢 (good money after bad) 的做法。

「煤工業一直希望描繪的圖景是煤礦對於經濟發展至關重要，」美國某環保組織項目負責人布魯斯 (Bruce Nilles) 說道，「他們曾經這樣分析美國，結果現在其他能源技術的進展迅速。他們最後的一線希望就是儘力營造一種不可逆轉的氣氛，讓煤繼續在發展中國家再燒 50 年，尤其是在中國。但這是建立在一個錯誤前提之下的。」

本文由虎嗅編輯涵詔編譯，如有紕漏，懇請指正 (hanzhao@huxiu.com)。

From MIT Technology Review

虎嗅注：原文來自 MIT Technology Review，作者 Richard Martin，題圖插畫作者 Roman Muradov。