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在第三章当中，比尔盖茨就说到，在迈入碳中和的时代当中，我们需要为5种产生温室气体的活动寻找解决方案：电力生产与存储、生产和制造、种植和养殖、交通运输、取暖和制冷。 那么在第四章当中，我们就对电力生产与存储中所涉及的与温室气体有关的问题进行了讨论，并探讨了可能的解决方案。而且比尔还特别强调了，我们不能仅仅坐等某种未来技术来拯救我们，我们要为拯救人类自己而行动。 第五章，我们就接着讨论下一个重要方面：生产与制造。 因为生产与制造其实与许多具体的使用环节并不是特别容易区分的。所以这里就做了具体的划分，生产和制造部门所产生的所有排放，计入生产和制造，使用过程中产生的排放则计入各自的类别。  比方说，开采、生产和炼制汽油，它就归入生产和制造，而路上的汽车、天上的飞机、水里的轮船，它们燃烧汽油则被计入交通运输。同样，制造钢材和发动机的排放计入“生产和制造”，发动机燃烧（燃料）的过程计入“交通运输”。 在生产与制造当中，要达到碳中和的目的，同样需要创新，创新生产材料和生产工艺，从这里可以看出，本章总结了（实现）零碳制造的四个路径。 本章开篇，比尔就从世界上混凝土的使用开始，描述了这个伟大的发明对我们现代化生活的贡献，这是我们城市的骨架，每年需要大量的水泥生产，才能满足我们的城市发展。同时，钢材和混凝土还构成了一对完美的搭档，就是我们说的钢筋混凝土，不仅可以承受极大的重量，而且不容易扭曲而破裂。  除了钢筋和混凝土，还有塑料，这是更深入我们生活方方面面的材料，我们在前面提到过，我们这个世界其实根本无法离开塑料了。  还有玻璃，我们的窗户、各种瓶瓶罐罐、汽车挡风玻璃、还有光导纤维，等等。我们很难想象，没有玻璃，那也不可能有我们现在的汽车、火车和飞机，还有电脑屏幕。刚才说的光导纤维，也就是因为它们的存在，才为我们提供了高速的互联网连接。  那么现在，钢材、水泥、塑料、玻璃，这些都不是自然原生的产物，完全是人类制造出来的材料，这些材料就是我们现代文明的象征，没有任何迹象表明，我们会放弃这些材料。未来是否会有更新的材料出现，我们现在是不得而知的。有些材料我们预测可能会消失，或者使用量减少，其实也并没有。  比如纸张，这算是人类早期的发明和制造，我们原本以为随着数字技术的增长，纸张的使用会减少，但大家觉得现在纸张的用量比以前少了吗？所以，随着世界人口的增长，人们生活水平的提高，各种材料的消耗都可能会增加。  然后比尔就列举了上海城市发展的例子。1987年与2013年上海的照片进行比较。
我觉得这个例子有些极端，因为当今社会，中国速度、上海速度那就是发展的天花板呀，其他国家要能够赶上这个速度，可能性不是特别大。所以他自己也补充说：尽管大多数地方的发展并不像上海这样引人注目。 发展的背后，当然是钢材、水泥、塑料、玻璃的大量生产，当然有温室气体的排放。到目前为止，我们还没有找到切实可行的办法，让这些材料是“零碳”生产的。  追溯一下历史，钢的使用，可以追溯到约四千年前。当然那个时候的生产工艺，只能生产出铁器，几千年来，我们的生产工艺不断改良，就产生了我们现在能够用得上的廉价且种类繁多的钢铁产品。我们知道，钢材硬度很高，在高温下可以塑造。但其实，纯铁并不是特别坚硬，只有加入适量的碳，碳原子它就会被挤进铁原子之间，使钢材获得了其最重要的属性。  在地球上，碳和铁这两种元素的丰度都非常高，不难获得。碳，我们就不用说了，我们现在讨论的温室气体就是碳的化合物，铁，是地壳上最多的金属元素，应该说是最多的金属元素之一，因为最多的其实是铝。 我们看到，地球上这两种元素都不缺，所以大家不用担心是不是这个材料不够用的问题。但是，地壳中虽然铁元素丰度很高，但纯铁几乎不可能，在地球这种高度氧化状态的星体，铁元素一般是会被其他元素所氧化的，最后形成了铁矿石这种混合物。那么，我们现在要生产钢铁的话，就得把氧元素从铁中分离出去，并顺势将碳添加进入，这就是炼钢的过程。在现代高炉的支持下，这两点都不难实现，采用一种称为“焦炭”的煤进行燃烧，在高温下，铁矿石就释放出了氧，与焦炭结合，形成了二氧化碳，焦炭本身燃烧，也会释放出二氧化碳。当然，在这个过程中，焦炭会有少量的碳跟铁结合起来，就形成了我们想要的钢材。  整个反应的过程并不复杂，也容易统计。现在已经计算出来：生产1吨钢，会产生约1.8吨二氧化碳。 大家可以看到，传统的这种炼钢工艺很简单，成本低廉，但二氧化碳的产生量太大了。 我们预计到2050年，全球每年将要约28亿吨粗钢材。如果还是这种冶炼方法，那么仅仅炼钢这一个过程，每年就会释放出二氧化碳50亿吨。大家可以与目前全球温室排放量510亿吨比较一下。 接着，我们再看看水泥。刚才说了，水泥是制造混凝土的重要材料。 我们知道，水泥的主要化学成分是氧化钙，氧化铝、氧化硅、氧化铁等多种氧化物。其中氧化钙就占了三分之二左右，氧化硅占了五分之一左右，氧化铝、氧化铁那就不到百分之十了。那么这里的氧化钙是怎么来的呢？当然是碳酸钙啦，也就是石灰石中获得。石灰石加热到1000摄氏度，它就会分解为生石灰和二氧化碳，这个化学方程式我相信你们会写的。  大家这里看到，首先要加热到1000摄氏度，需要消耗大量的化石燃料，有二氧化碳的排放，而石灰石在分解过程中，也会产生大量的二氧化碳。 生产一吨水泥，约产生900公斤到一吨的二氧化碳。 当然，有一种称为“生态水泥”或“绿色水泥”的制备方案，就是原材料中混合了氧化镁，这样就可以在750摄氏度的低温下生产，燃料的耗费量就比较低。而且还有一个好处，说这种水泥在碳化变硬的过程中，会吸收周围的二氧化碳，也就是将之前排放的二氧化碳再吸收回来一些。 水泥这种碳化过程中的吸收呢，我们应该看作是一个好事儿，当然包括IPCC，它的国家温室气体清单当中，似乎也没有考虑这个问题。以后如果要进行更加精细的统计，我觉得这个应该是不容忽视的。 下面再说说塑料，塑料的主要成分是合成树脂，可以追溯到几千年前使用的橡胶，还有各种由动植物分泌出的物质，比如松香、虫胶等。但直到1950年代，人工合成的塑料才开始进入我们的生活，到目前为止世界上投入生产的塑料大约有三百多种了。 不管是什么塑料，它们都有一个共同点，含碳。制造塑料的大多数原材料也都是来源于石油。 但同水泥和钢相比，塑料有一个重要的不同之处。在生产水泥或钢时，二氧化碳作为一种不可避免的副产品被释放出来，而在生产塑料时，大约50%的碳存留在塑料中。 制造塑料的石油，并不是像燃烧那样很快释放到大气中，恰恰相反，制作成塑料的碳，却很难释放出来 但这却导致了另外一个重大的环境问题，因为塑料被填埋或进入海洋之后，仍会存在一个世纪乃至更长的时间。这也的确是一个亟待解决的问题：漂浮在海洋中的塑料会引发各种各样的问题，比如毒害海洋生物。但是，塑料不会导致气候恶化。单就排放而言，塑料中含有碳并不是特别糟糕的消息。因为塑料需要漫长的时间才能降解，所以其内部的碳原子不会排放到大气中，也就不会导致温度上升——至少在很长的一段时间内不会。 接着，比尔盖茨要为我们进行绿色溢价的估算。毕竟，只有绿色溢价降下来，人们才有采取“零碳”方法的意愿。一个产品的制造，导致温室气体的排放，大概有三个方面：（1）制造中所需的电力生产；（2）化石燃料为制造流程加热，比如钢铁生产中的铁矿石熔化、水泥生产中的高温；（3）原材料本身的释放，比如水泥生产，石灰石分解就不可避免会产生二氧化碳。 从这几个方面分解来看看，它们是如何抬高绿色溢价的。 有关电力生产，是我们在第四章中已经提到的大部分关键挑战，我们这里不再赘述。 第二个方面，许多生产工艺需要超高的温度，比如一千甚至好几千的温度。从当前的技术水平来看，让电力产生这样的高温，那是不经济的。现在的办法，要么利用核能，要么燃烧化石燃料。零碳地燃烧化石燃料，就必须安装碳捕获装置，但是碳捕获装置及运行当然不是免费的，这又会增加制造的成本。 第三个方面，如何处理本身就会造成温室气体排放的生产。同样，要做到零碳生产，就必须使用化石燃料和碳捕获装置，而这同样会增加成本。 了解了这三个方面，就能估算出塑料、钢材和水泥生产的绿色溢价区间。 从这张表我们可以看出：塑料和钢材的绿色溢价并不是很高。这对于普通人的生活来说，的确可能感受不到价格上涨的压力。上涨百分之一二十，这不是小case吗？但工程制造就不同了，如果现在要修复某个桥梁，这就包括了水泥和钢材，甚至还有塑料，这个价格差别就非常大了。你如果是一个建筑商，可能就会非常在乎这加倍（double）的成本了。如果没有其他方面的激励措施或者法律要求，根本就不会有人选择的。具体的激励措施，比尔说会在第十章和第十一章中介绍。我们到时候，读到这里的时候，再细读，这里只是简单提一下。 那么，是否可以通过创新生产工艺，来达到“零碳”制造呢？在我们今天所讲的材料中，制造水泥的挑战是最大的。这个简单事实是很难绕过去的：石灰岩加热，热解为氧化钙和二氧化碳，这是没有办法破解的化学反应。在可预见的未来，我们可能都必须依靠碳捕获装置来捕获水泥生产过程中产生的二氧化碳。 比尔所提到的炼钢工艺的改变，倒是非常值得期待的，就是用电力取代煤炭。 这个工艺称为“熔融氧化物电解”：不再使用焦炭和熔炉冶炼铁，而是让电力通过一个包含有液体氧化铁和其他成分的电解池，在电的作用下，氧化铁得以从中分离出来，从而获得用来生产钢的纯铁及作为副产品的纯氧。在整个过程中，没有任何二氧化碳产生。这是一项很有前景的技术，类似于我们已经用了一个多世纪的铝纯化工艺。不过，同其他生产清洁的钢的想法一样，该技术能否实现工业级应用，还有待进一步证实。 塑料生产，其实也是很有希望的，甚至如果我们把足够多的步骤组合起来，塑料生产就可能变成“碳汇”，因为塑料的成分含碳，但却是不容易分解的，所以生产塑料是消耗碳的，而不是排放碳。大家想想是不是这个道理？ 比尔最后将制造部门实现零排放的路径总结为： 1. 尽可能实现所有工艺的电气化，这需要大量的创新； 2. 从已经“脱碳”的电网中获取所需电力，这也需要大量的创新； 3. 利用碳捕获装置吸收剩余的排放，这同样需要大量的创新； 4. 更有效地使用材料，这也离不开大量的创新。 好，本章内容相对比较简单，我们以钢材、水泥和塑料的生产为例，说明了生产和制造过程碳排的压力，以及实现生产过程碳中和的可能性。 |
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