碳是怎么形成的?碳交易是如何形成的?碳的应用领域有哪些?
碳(Carbon)是一种非金属元素,化学符号为C,在常温下具有稳定性,不易反应、极低的对人体的毒性,甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取,位于元素周期表的第二周期IVA族。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。
碳是怎么形成的?
碳既以游离元素存在(金刚石、石墨等),又以化合物形式存在(主要为钙、镁以及其他电正性元素的碳酸盐)。它以二氧化碳的形式存在,是大气中少量但极其重要的组分。
预计碳在地壳岩石中的总丰度变化范围相当大,但典型的数值可取180ppm;按丰度顺序,这个元素位于第17位,在钡、锶、硫之后,锆、钒、氯、铬之前。石墨广泛分布于全世界,然而大多数几乎没有价值。
大量的晶体或薄片存在于变性的沉积硅酸盐岩石中,如石英、云母、片岩和片麻岩;晶体大小从不足1mm到6mm左右(平均4mm)。它沉积微扁豆状矿体,可达30m厚,横越田野,绵延数公里。平均含碳量达25%,但高的可达60%(马尔加什)。
选矿是利用氢氟酸和盐酸处理后进行浮选,再在真空中加热到1500℃。微晶石墨(有时称为“无定形体”)存在于富碳的变性沉淀中,某些墨西哥的沉积物含有高达95%的碳。
碳的应用领域
碳对于现有已知的所有生命系统都是不可或缺的,没有它,生命不可能存在。
除食物和木材以外的碳的主要经济利用是烃(最明显的是石油和天然气)的形式。原油由石化行业在炼油厂通过分馏过程来生产其他商品,包括汽油和煤油。
纤维素是一种天然的含碳的聚合物,从棉、麻、亚麻等植物中获取。纤维素在植物中的主要作用的维持植物本身的结构。来源于动物的具有商业价值的聚合物包括羊毛、羊绒、丝绸等都是碳的聚合物,通常还包括规则排列在聚合物主链的氮原子和氧原子。
碳及其化合物多种多样。碳还能与铁形成合金,最常见的是碳素钢;石墨和黏土混合可以制用于书写和绘画的铅笔芯,石墨还能作为润滑剂和颜料,作为玻璃制造的成型材料,用于电极和电镀、电铸,电动马达的电刷,也是核反应堆中的中子减速材料;焦炭可以用于烧烤、绘图材料和炼铁工业;宝石级金刚石可作为首饰,工业用金刚石用于钻孔、切割和抛光,以及加工石头和金属的工具
碳交易是如何形成的?
《京都协议书》构建了全球的碳排放权交易体系。1997年12月,来自世界范围内149个国家、地区的代表齐聚日本京都,制定并通过《京都议定书》。该协议明确了全球温室气体排放的总控制额,规定要有效控制CO2、CH4、NO、HF碳化物、CF4、SF6等六种典型温室气体排放总量,根据六种气体的温室效应能力大小,折算成CO2进行实际核算和交易。该协议进一步明确了协议签署国(附件Ⅰ国家)的减排目标,并分配不同数量的碳排放配额。
各国获得的碳排放权若未用完的部分是可以出售的,《京都议定书》设计制定三种碳排放的交易机制,分别为国际排放贸易(InternationalEmissionTrade,简称IET)、联合履行(JointImplement,简称JI)和清洁发展机制(CleanDevelopmentMechanism,简称CDM),这三种碳交易机制就形成了碳排放权交易体系的雏形。
各缔约国将减排目标分配至国内企业,从而形成以企业为主体的碳排放权交易体系。《京都议定书》通过后,附件一中承担减排任务的缔约国,根据减排承诺以及本国能源结构、企业排放情况和能源利率效率选择适合本国国情的分配方式将该国的总体减排目标分解给本国的碳排放企业。而受强制减排任务制约的企业亦会由此承担为了减少二氧化碳排放而减少开工或者投资减排设备等成本。同样,为了形成促进减排的市场机制、降低减排成本,在《京都议定书》的三种碳排放交易机制的基础上,各国相应地形成了以强制减排企业为参与主体的碳排放权交易流转体系。
从2005年《京都议定书》生效,欧盟碳排放权交易体系建立以来,至今全球已共有29个碳交易所。它们按照管辖区域被划分为“1个超国家机构,5个国家,16个省和州,7个城市”。自2005年以来,全球碳交易量和碳交易市场所覆盖的排放量都在不断提升,最初仅有欧盟碳排放交易市场覆盖了5%全球温室气体排放量,至2020年已覆盖9%。随着中国全国碳市场的建立,预计全球碳市场在2021年覆盖的温室气体排放可升至全球总量的14%,对应约75亿吨二氧化碳当量。