再烧五十年?中国空气污染治理的"煤"问题

虎嗅注：原文来自 MIT Technology Review，作者 Richard Martin，题图插画作者 Roman Muradov。

2005 年威廉 (William Latta) 来到了中国，他此行的目的是为一家法国能源巨头物色收购目标。结果是，他创办了自己的公司。

“当时我就知道清洁能源市场会开始发展，” 他说，“我相信能够针对中国的污染问题做些什么，并创办一家能够带来利润的公司。”

他的公司使用一种称为胺的氨衍生物 (ammonia derivatives) 来减少煤工厂烟筒中的污染物，特别是硫氧化物和氮氧化物。这家公司和与之类似的一批公司在本世纪的第一个十年里参与了一项对全球未来至关重要的工作：清理中国规模庞大且污染严重的煤厂。

这是一个声势浩大、情况紧急的任务。中国是全球最大的煤矿生产国和消费者，每年燃烧的煤数量大约是全世界其他地区的总和。医学杂志《柳叶刀》最先发布的一项研究表明，中国每年因为空气污染导致死亡的人口有 120 万。这个数据大概是达拉斯州每年死亡人口的总量，主要是因为煤污染。空气污染让北京和上海这样的大城市变得几乎难以居住，中国国内巨大的煤厂已经掠夺了数百万平方英里的土地。

　　去年夏天，一辆拉煤的卡车行使在北京的街道上。(图片作者：Han Jun Zeng)

这不是什么新闻。但并不那么为人所知的 (至少在西方世界里) 是，一批公司已经在减少污染方面取得了很大成功，中国政府针对煤厂整治空气污染的努力正在取得成效。绿色和平组织的报告显示，从 2013 到 2014 年，中国许多主要城市的污染等级都在下降，2015 年第一季度下降幅度更是接近三分之一。中国政府部门发布的数据显示，河北省 PM 2.5 的等级下降了 31％，北京城区也在这一范围内。北京、上海和深圳的天空——都是受煤雾影响最重的沿海大城市——虽然还没有完全是蓝色，但是已经变得不那么灰了。而威廉的公司和他的对手们在成功的同时，也成了受害者。“我们的业务绝对在放缓——和去年相比业务规模将减少一半。” 他说道。

从更大的范围来看，改进的效果来自政府出台禁止家用烧煤取暖，以及关闭主要城市周围小型重污染煤厂的措施。同样归功于广泛使用的洗刷器和其他已经在西方成为标准的防污染技术。有数据预计显示，中国目前接近 90％ 的煤矿工厂已经实施了基本的污染控制措施。“废气排放中的传统污染物一项，2020 年中国的标准等级将会与美国和欧洲达到同样水平。” 他说。

这是一个重大的环保成就，在西方媒体当中并没有获得足够的关注。同样，这里也存在一个更深层次的挑战：不受防污染科技影响的温室气体。如果我们将 2013 年之前中国的煤污染清理措施看作第一阶段的话，那么现在我们正处于第二阶段：煤变成了合成天然气。继续减少污染的计划需要中国采取更棘手的措施，比如碳排放收集，还有就是要大规模减少煤能源的使用。

“现在的问题是，二氧化碳怎么办？”

从煤到合成气

2014 年笔者探访了分布于和内蒙古交界附近的山西煤厂，在该地区，沿着长城遗址的山脊线下，有数百座污染严重的小型煤厂，仍旧在为煤燃烧工业供应能源，每年排放到大气层中的二氧化碳达到数百万吨。中央政府关闭东部和沿海地区煤厂的措施对这些内陆的小煤厂来说几乎没有影响。实际上，最近的“五年计划”文件显示，西部和北部的煤矿工业将会在下个十年迎来令人瞩目的扩张。

　　2013 年 12 月卫星拍摄的中国北部地区空气污染图片 (图片来源：NASA)

在中国清理煤污染的整个过程中，从 2000 年初开始到 2012 左右是脱硫技术阶段 (desulfurization) ——限制传统污染物和 PM 2.5 的排放，这些都是直接致死的物质。而现在我们正处在气化技术 (gasification) 阶段。

这个阶段指的是将固态煤变作合成气的过程，后者由氢、一氧化碳和二氧化碳组成。合成气可以用来燃烧发电，或者生产石油化工产品。从环保角度来看，碳可以被收集并移除，尽管现在的合成气工厂普遍不会这么做。

虽然这不是什么新技术——二战中被切断了石油供应的纳粹曾经通过合成气用煤制作液体燃料，在吉普车和坦克中使用——但现在已经被视为中国煤矿工业困扰之际迫切要采取的路线。中国政府已经宣布在内蒙古、山西和新疆计划修建几十个煤气化工厂，预计将会生产用于汽车的液体燃料，用于石油化工的乙烯，以及其他工业产品。中国国家能源局表示，合成气的产量 2020 年将达到 500 亿立方米/年，这一数字是 2014 年的 25 倍。

政府的支持，外加对于合成气衍生品持续上升的需求，自 2005 年起在神州大地掀起了一阵风潮，大国企纷纷激进扩张，兴建“煤转气”工厂。但是在通用能源 (GE Power & Water) 中国区气化产品市场负责人 Bobby Wang 看来，最初的这一轮爆发是“壮丽的失败” (epic failure)。早先的工厂清洁程度不够高，生产的合成气几乎没有市场，主要原因是缺少管道覆盖网络。

混乱过后是一种更加稳妥的发展节奏。现在中国的能源公司，包括主要的煤产品供应商在内，已经与美国公司合作成立合资公司，建造在财务上较为可行的工厂，生产供应的合成气被用于发电和石油化工等领域。最终这些工厂中用来发电的锅炉将会加入整体煤气化联合循环技术 (IGCC, integrated gasification combined-cycle)，这是一种气化、燃烧煤的最高效的方式。

但是位于中国干旱的北部和西部省份的这些工厂当中，许多都将使用褐煤 (lignite)，这是一种低质的 “棕色”煤，在中国和东南亚很常见。对于环保人士来说，这是一种污染重、能量低的煤，他们认为应该留在土里，放弃开采使用。而煤厂气化技术的环保效果同样遭到质疑：绿色和平组织最近发布的一份报告显示，中国的煤转气项目在未来十年里会向大气排放数百万吨二氧化碳，这将导致 2014 年习近平主席和奥巴马总统签署的关于气候变化的协议目标无法实现。

除此之外，还有一大堆资金充裕的跨国研究机构和示范项目，也在试图减少“煤转气”的碳排放。

　　中国政府已经禁止普通家庭烧煤取暖 (图片作者：Francisco Anzola)

计划为德州西部油田建设的项目就是其中之一，该项目获得了美国能源部清洁煤能源计划 (Clean Coal Power Initiative) 总计 4.5 亿美元的资助，来自中国的国有企业中国石油天然气公司 (China National Petroleum Corporation) 也参与了该项目的工程设计和建设。项目总计造价 17 亿美元，建成后将成为最先进的煤工业工程。“这项工程最具创新之处在于，收集二氧化碳是整个过程的副产品，基本上是没有成本的。” 威廉说。

这是一个美好的愿景，但是很可能还要过几十年才会实现。现实情况是，大部分煤工的碳收集工程都已经停滞或放弃。华能煤电绿色 IGCC 煤厂位于天津，曾被认为是中国第一个大规模碳收集煤厂项目，于 2009 年 7 月初正式开工建设，最终完工日期一再拖延并于最近缩小了规模。即便位于德州的项目最终成功，也只对于少数几个地区有示范效果，最早完成投产也要到 2018 年。而最终，中国想要继续控制污染，最可能的方式可能还是要减少煤的使用。

令人意外的转变

在美国，煤矿发电的比例已经下降到 40％ 以下，并很可能继续减少，因为廉价的天然气能源已经很常见。而直到最近，关于中国减少煤矿使用的预期还是遥不可及。

令人意外的是，能源经济和金融分析所 (Institute for Energy Economics and Financial Analysis) 的数据显示，经济放缓，以及清洁、低耗能工业带来的改变，还有关闭小型无证煤厂的治理措施，让中国 2014 年的煤消费量下跌了 2％ —— 即便是在增长达到 7.4% 的情况下 (该数据十年来首次下跌)。五月份绿色和平发布的一项报告显示，2015 年前四个月的煤消费和去年同期相比下降了 8％。如果今年能够继续保持这一发展趋势，将会实现“有记录以来所有国家当中煤消费和二氧化碳排放最大规模的 (年度同比) 下降”。正如美国页岩气 (shale gas) 革命所预示的，能源消费结构的剧烈变化会突然发生，且在预期之外。投入数十亿美元发展昂贵的未来洁净煤厂，在未来的能源历史学家看来，可能是一种白白浪费钱 (good money after bad) 的做法。

“煤工业一直希望描绘的图景是煤矿对于经济发展至关重要，” 美国某环保组织项目负责人布鲁斯 (Bruce Nilles) 说道，“他们曾经这样分析美国，结果现在其他能源技术的进展迅速。他们最后的一线希望就是尽力营造一种不可逆转的气氛，让煤继续在发展中国家再烧 50 年，尤其是在中国。但这是建立在一个错误前提之下的。”

本文由虎嗅编辑 涵詔 编译，如有纰漏，恳请指正 ([email protected])。