極端的七月氣溫

上星期其中一個熱門話題相信是酷熱天氣了。直至寫這篇文章的時候,在副熱帶高壓脊影響下,香港七月已有7天最高氣溫達35℃或以上的記錄,破了1884年以來香港的紀錄。另外,香港天文台在7月24日下午錄得攝氏36.1°C高溫,亦破了有紀錄以來香港7月的最高溫度。今年2022年又是有紀錄以來香港最熱的一個「大暑」日。本月已錄得18天「熱夜」(寫文章的時候),有很大的機會打破2020年創下七月有21天「熱夜」的紀錄。今年七月酷熱天氣破了很多紀錄!

在歐洲,情況不遑多讓,甚至有過之而無不及。2022年6月和7月持續的熱浪影響了歐洲部分地區,導致山火處處,受影響的居民需要疏散和頻頻發生與高溫有關的人命死亡。7月中旬發生了第二次熱浪,向北延伸到英國,英國溫度有紀錄以來首次超過40°C (7月19日倫敦溫度為40.2°C)。這般極端強度熱浪,氣候學家歸因於人類活動令全球暖化。

全球暖化敲響了生物多樣性的警鐘,本港報章綜合報道指出,因人類在地球上的活動,到2100年,可能會有三分之一的生物物種大滅絕。如果不採取行動保護生態環境,不單生物物種,人類的存活亦危在旦夕。雖然似乎有點危言聳聽,但是持續的極端高氣溫,以致農作物的產量會大幅下降。大致來說,最適合農作物正常生長的溫度約為29至32攝氏度;高於此溫度的話,農作物的產量會急劇下降。

根據2010年7月關於莫斯科的一宗路透社報道,當年的熱浪使該市的氣溫升至37攝氏度,摧毀了俄羅斯大片地區1,000萬公頃的農作物,迫使當年世界小麥價格飆升。最近新聞報道,近來香港的炎熱天氣使不少農作物「曬燶」,受影響的程度從未遇過。因為猛烈的太陽使植物內水份乾涸,甚至頂部燒焦,使收成物縮小及「皺皮」,不能出售。

2018年美國有一項關於美國各州氣溫與經濟增長之間關係的研究指出,那些暴露在較高溫度下的人,生產力往往較低。一般來說,夏季平均氣溫每升高1華氏度(0.56攝氏度),該年的GDP就會下降0.15到0.25個百分點。

在這樣熾熱的環境下,人們會試圖通過將空調開啟到最大來對抗酷熱天氣,因而使能源消耗激增。在以化石燃料為主要能源的地方,這樣尋求降溫的動作更會釋放出更多溫室氣體,從而加倍損害地球的氣候。除非人們有足夠的智慧轉向綠色能源,來幫助減少溫室氣體排放,否則人類將陷入自我破壞的惡性循環。長遠不說,就是使用更多冷氣機空調設備,使城市樓宇附近的溫度升高,加上熱島效應,家家戶戶使用空調,情況又會加劇惡化。

全球氣候變化的危險是真實存在,如果我們要為子孫後代留下更好的生活環境,就必須認真對待氣候變化的問題。求上帝祝福世界,讓愛在人間彰顯!

耶利米書第十七章7至8節這樣描述:「信靠耶和華的那人是有福的!耶和華是他的倚靠。他像一棵樹,栽在水旁,樹根在溪邊伸展,炎熱來到時,它並不害怕,它的葉子常青;在乾旱之年,它不憂慮,仍不停結果。」淚眼先知耶利米奉差遣傳神審判的信息,苦口婆心地勸勉被擄的猶太人──上帝的子民。惟忠言逆耳,他被他所愛的同胞痛恨,先知內心痛苦到極點。可是在炎熱乾旱困苦之年,他仍會倚靠上帝。先知的言語,值得我們細味。

“But blessed is the one who trusts in the Lord, whose confidence is in him. They will be like a tree planted by the water that sends out its roots by the stream.

It does not fear when heat comes; its leaves are always green. It has no worries in a year of drought    and never fails to bear fruit.”Jeremiah17:7-8(NIV)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )

風力發電

盤古初開,神創造天地時,「風」這種自然現象已經存在。風怎樣形成?簡單來說,當兩點氣壓不一樣時,風就會形成。地球上的風,太陽是很重要的角色。太陽照射極地與赤道不均勻,當中又有不規則的雲層和大氣層,使得地表的受熱不均勻,地表溫度上升的速度又較海面快,造成氣壓不同,便形成風了。估計地球所吸收的太陽能有1%到3%轉化為風能。地球的運轉、季節的變化、大氣中不同同溫層的變化,都是形成風的重要因素。

風帶有能量,大風帶有大能量。相信大家在颳風的時候,特別在「十號風球」時,就感受到風的威力。眾所週知,風能可以透過風能發電機轉化成能源,是一種可再生的清潔能源。人類很早已懂得運用風能,例如利用風來推動帆船、用風能來帶動水車抽水等等。

風力發電十分環保。風力發電有很多優點,在環保角度看,最大優點當然是沒有空氣污染、輻射或二氧化碳排放等問題,亦沒有廢料處理問題。風力用之不盡,取之不竭,直到世界的末。在經濟上,不需要燃料,有風即可發電,建造費相對地低。缺點是沒有風,便不能發電。其次,風力和風向時常改變,造成發電量不穩定。電量少時,就不能作基本發電網絡供電,只能補助其他發電網絡。風力有地域性,發電機附近要沒有物體阻擋風向,風力很強而較少亂流的地方才有機會建造風力發電廠;而龐大發電機對生態或景觀造成破壞及大量噪音。

為了碳中和,很多國家和地區樂意積極發展風能發電。2021年全球風電新增裝置容量為93.6GW,略低於2020年的95.3GW,顯示並未受到COVID-19疫情影響。全球累計風電裝置容量至今已達到837GW。可是,全球風能協會(GWEC)估計全球風電裝置需於10年內較2021年增長4倍,才可實現2050年淨零排放目標。相信全球要「多條腿走路」,才能達至碳中和。

世界上最大的風電場位於中國甘肅省西部,戈壁沙漠郊區的甘肅風電場,又稱「酒泉風電基地」,規劃裝機容量20GW,一旦完成將足夠為一個小國供電,並每年減少二氧化碳排放量42.7萬噸。第一期工程於2010年完成,安裝了3,500台渦輪機,總裝機容量為5.16GW,為中國中東部地區輸送電力。風電是中國第三大電力來源,佔總發電量的6.1%。

在陸地尋找合適的風電場地並不容易,相較於陸地,面積廣闊的海域是一個不錯的選擇。因為在海面,風能較佳而且有平穩、較少亂流之風場環境。當然在海上興建風電場,要避免妨礙航運交通。中國擁有廣闊的疆域和漫長的海岸線,因此具有十分豐富的內陸及離岸風能資源,而鄰近香港的廣東陽江在2021年就啟動了中國首個百萬千瓦級的海上風電場。

至於香港風力發電潛力雖然未必能跟歐美國家及內地相比,但是根據過去收集的風力數據,香港有一定潛力發展風電。兩間電力公司都有這方面的研究,曾經分別提出興建大型海上風力發電場建議,並認為果洲群島東南水域及南丫島西南水域具發展潛力,只是多年來未能成事。最近,中電擬在清水灣外建17座巨型渦輪機發電,也探討如何提升香港風電比例,持續與政府磋商,研究風電在香港的技術可行性及應用。

聖經中的「靈」和「風」都是同一個字,用風來形容屬靈的領域。因信,基督徒就靠聖靈得生,得著所應許的聖靈為印記。我們既靠聖靈得生,就應當靠聖靈行事,我們的心需要多向聖靈敞開,讓聖靈的風吹進我們裡面,因為神十分願意將聖靈賜給求祂的人。藉著聖靈的工作,激發我們對神的渴慕,又使我們的靈在衪裡面甦醒和更新,聖靈也在我們身上作醫治、釋放、安慰的工作。

 「他以風為他的使者,以火焰為他的僕役」(詩篇第一零四章4節)。

「我們如果靠著聖靈而活,就應該遵循聖靈而行。」(加拉太書第五章25節)

「『你們雖然邪惡,尚且知道把好東西給自己的兒女,何況天父,難道不是更要把聖靈賜給求他的人嗎?』」(路加福音第十一章13節)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )

廚餘處理

環保冷知識:香港人丟棄得最多的垃圾是哪一類?
答案是廚餘!厨餘佔都市固體廢物量的三分一。

筆者上星期六參觀有機資源回收中心第1期(O·PARK1),透過在訪客中心的三維立體影像電視的講解,了解廚餘轉廢為能的過程,影像表達十分生動有趣,充份顯示多元科技及教育的元素。

O·PARK1位於北大嶼山的小蠔灣,每天最多能夠處理200公噸已作源頭分類的廚餘。受到新冠疫情影響,去年廚餘回收量每日只有110公噸,僅僅達到預設容量200公噸的一半,十分可惜!它在2018年7月起全面運作,至今剛剛運作了四年時間。

根據環境保護署的資料,2020年全港每日棄置在堆填區的廚餘平均達3,255公噸,回收率僅僅約有3.6%。把廚餘棄置於堆填區的做法並不可取,又不符合持續發展的原則,對環境也造成不良的影響。這些有機廢物不但佔用了寶貴的堆填空間,而且會分解並產生氣味,需要進一步妥善處理滲濾的污水及溫室氣體;另外,更浪費了廚餘當中有用的有機物質。

O.Park1收集廚餘後,經混合和破碎程序將回收物製成廚餘漿,再篩走膠袋、玻璃、金屬等大件雜質,經過厭氧環境將廚餘的有機物轉化為生物氣體(Bio-Gas);每年可以生產1,400萬度電,電量供給O·PARK1及約3,000個家庭使用。廚餘殘渣脫水後,也可用作堆肥。[生物氣體(Bio-Gas)主要包含甲烷及二氧化碳,視環境而定又被稱為沼氣或堆填氣體(Landfill gas)。]

港府計劃發展及興建五間廚餘處理廠,O·PARK1是首間,沙嶺廚餘廠(O·PARK2)將在2023年落成。除O·PARK外,大埔污水處理廠亦展開了「廚餘及污泥」共厭氧消化來處理回收的廚餘。原理和O·PARK的差不多,只是混合了污泥一同處理。大埔污水處理廠展開的是先導項目,沙田及元朗污水處理廠在未來亦會加入,料至2035年本港廚餘總處理量可達1,500公噸,有望處理全港約一半廚餘。

源頭減廢總比事後處理廚餘為佳,大眾應該珍惜食物,以及妥善處理、儲存食物,以免食物因過期而被丟棄,造成無謂的廚餘。

聖經中「五餅二魚」的故事,耶穌關心跟隨著他的眾人需要食物。不計婦孺,當時至少有五千個男人在場,而銀子又不夠買足夠的食物。這時剛巧有一個孩童帶著五個餅和兩條魚,便交給門徒。門徒拿來給耶穌祝福後,分給所有在場的人。眾人都吃飽了,還剩下零碎的食物。耶穌為免糟蹋食物,吩咐門徙把它們收拾起來儲起,竟然裝滿了十二個籃子,「厨餘」可謂驚人。這故事當中,耶穌行了神跡,眾人看見道成肉身的耶穌基督有超自然的大能力,又可有想到祂同時有豐盛的慈愛和憐憫?他用五個餅兩條魚祝福、餵飽了超過五千個飢餓的人。若有貧窮人餓了,我們可有效法主耶穌給他們吃飽?給那人千句祝福、萬句安慰,也可能遠遠不及送上一個「飯盒」,更能表達出神對人的關愛、憐憫及供應。

「那時已近黃昏,門徒前來對他說:『這地方是荒野,時間也不早了,請打發群眾離去,好讓他們到村莊去給自己買些食物吧。』耶穌對他們說:『他們不用離開,你們給他們吃的吧!』門徒對他說:『我們這裡除了五個餅和兩條魚,甚麼也沒有。』耶穌說:『拿過來給我。』於是吩咐群眾坐在草地上,就拿起那五個餅和兩條魚,望著天祝謝了,把餅擘開後,就遞給門徒,門徒又分給群眾。大家都吃了,並且吃飽了,他們把剩下的零碎拾起來,裝滿了十二個籃子。吃的人約有五千個男人,不計女人和小孩子。」(太十四15-21)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )

區域環境保護

上世紀七、八十年代之前,環境保護工作主要指處理環境污染,例如海水、廢氣、都市廢物、燥音等等的污染問題。時至今日的環境保護工作範圍擴大了不少,除了處理環境污染問題之外,也涵蓋了對環境生態自然保育、城市規劃及新政策對環境的影響,還增加了很多大型環保設施構建及運作。現在人們的環保意識增強了,亦多了不少人支持環保工作。

在芸芸環境保護工作中,很多時需要區域合作,一個好例子是處理跨境水質污染問題,粵港兩地早在上世紀九十年代初已為促進區域水質的保護,成立了聯絡小組應對。污染的問題(例如空氣污染),於香港不可以獨善其身。記得開放初期,鄰近香港廣東省的工廠數目激增,兩地的空氣質素受到影響。同樣,香港空氣污染嚴重亦會影響鄰近地方,故此區域環保工作的聯系合作十分重要。

有些環保問題,諸如氣候暖化、海水水位上升、臭氧層損耗等,更是全球性的問題。應對全球暖化,聯合國每年舉行氣候變化大會,以結合各締約國的力量商討對付,可惜各方有各樣利益考量,要一致行動並非容易。幸好,2015年《聯合國氣候變化框架公約》第21次締約方會議(COP21)訂定《巴黎協議》後,情況似乎有些改善。始終國際合作的力量是可以肯定的,譬如隨著1985年《蒙特利爾議定書》的嚴格執行後,破壞臭氧層的氣體釋放趨勢得到緩解便是一個好例子。

噪音污染也許比較特別些,因為它的影響範圍一般不會跨越國界;壹雷天下響,都只是大自然現象。可是,對噪音的投訴是最常見的環境問題之一。建築工程、通風系統、防盜警鐘或鄰里所發出不同程度刺耳的噪音都十分煩擾人們的生活,所以地方政府需要訂立許多管制規定,避免噪音問題。在香港常遇的噪音問題,有道路交通噪音、工商業噪音、飛機噪音、鄰里噪音(包括住用處所或公眾地方發出的噪音)。處理噪音滋擾,最好是消滅噪音源,若未能消滅源頭,也要盡量覆蓋或阻擋,隔音箱或公路上隔音屏障便屬於這類設施。

講到聲音,我想起列王紀上的先知以利亞的遭遇。以利亞帶著挑戰巴力先知大勝的輝煌成就,不久後卻落泊地逃難到曠野,躲避王后耶洗別的追殺(第十九章1至3節)。耶和華向以利亞顯現,奇妙地施展神控制大自然的能力:烈風大作、地震和天降大火。可是,神卻不在風中、火中,也不在地震中,乃是以微小的聲音對以利亞說話。因此,以利亞在一片寧靜中透過溫柔微小的聲音經歷到的同在。不錯,我們往往要在安靜的環境中才能與神同在。故此寧靜致遠的生活,對我們屬靈境況很有幫助。

「耶和華說:『你出來站在山上,在我耶和華面前。』那時,耶和華從那裡經過。在耶和華面前有強烈的大風,山崩石裂,但耶和華不在風中;風過以後有地震,但耶和華也不在地震中;地震過後有火,耶和華也不在火中;火之後有低微柔和的聲音。」(列王紀上第十九章11至12節)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
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綠色殯葬

馬太福音第八章21至22節 :「又有一個門徒對耶穌說:『主啊,容我先回去埋葬我的父親。』耶穌說:『任憑死人埋葬他們的死人;你跟從我吧!』」

按第一世紀猶太人的葬禮習俗,考古學家推斷這位門徒已完成了長達37天的哀悼期。他要求主耶穌讓他「回去安葬我的父親」是指一年之後的「撿骨禮」。那時,耶穌在世傳道已有一段日子。一年後,這門徒可以跟隨主耶穌基督的日子不多,甚至可能祂已為我們贖罪而被釘在十字架上流血死亡,使我們因信祂而得永生。耶穌並非想像中的絕情。經文提醒我們,若沒有把握機會跟從耶穌,便喪失寶貴的機會。

第一世紀的猶太人安葬先人的墳墓,不少是從石山挖掘出來的山洞,洞穴內安放剛去世的先人遺體。一年之後,等到屍體的肉和根在墓穴中完全腐化,便要舉行第二次葬禮「撿骨禮」,撿拾遺骨放在石骨盒內,並將盒和祖先的石骨盒同放在一處。*

不同文化民族、不同地區有不同的葬禮方式,最近香港以至世界其他地方,尤其是先進國家極為推廣「綠色殯葬」,以達至可持續發展的目標。

香港墓地難求,甚至連安放骨灰龕的龕位都十分缺乏。香港房屋居住問題嚴重,甚少循環再用龕位,帶來土地資源的壓力更甚。

香港政府推廣的綠色殯葬是指在紀念花園及海上撒先人的骨灰,是直接將骨灰灑向大自然的喪葬方式。將骨灰埋入土中,在其上栽種樹木、花壇、草坪,可以綠化環境,並藉以紀念、追思至愛逝去的親人。

廣義上,綠色殯葬是指以自然、環保、節能、簡約和可持續的方法,佔用較少的土地資源,用革新、有創意和低消費的方式創新世代的殯葬文化。(引自網上維基百科)

中國人的傳統提倡厚葬,反對薄葬;有時會花費很多金錢物料。棺木從砍伐木材而來,對於大自然是有些傷害。環保物料,例如減蜂巢紙板可以減少砍伐樹木,更能保護環境。環保棺木的物料一般較易燃燒,節省火化時間,從而減少燃燒能源及排碳。

以前,中國人認為將先人入土為安,才是子孫的孝道。每年春秋二祭要到先人墓地拜祭。時至今日,觀念已有所改變,火葬亦廣為接受,很多人都認識綠色殯葬概念。慎終追遠,紀念先人;到墳墓、龕位前憑吊是一種德行。除此以外,近年流行設立網頁悼念先人也十分可取,既環保又可隨時隨地上網懷念先人。聽聞有人更用先人骨植、骨灰製造飾物儲存,也是很有創意的做法。

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
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*對葬禮細節、經文解釋有興趣,可參考以下YouTube 網頁:

香港水資源(二)

事實上,香港本土天然的淡水水源十分匱乏,不得不尋求其它水資源途徑,用鹹海水沖廁以減少消耗淡水是其中一項。香港在1958年開始引入海水沖廁,是至今世界上廣泛使用海水沖廁的極少數地區之一。這措施節省約相等於香港兩成的總水用量,改善了水資源的可持續性。

除了用海水沖廁外,也有利用海水化淡技術來增加水資源;運用海水逆滲透法化淡技術的將軍澳海水化淡廠正在興建。當第一期建成後,可提供香港5%用水需求。現代海水化淡技術比以前的方法在耗能方面大大進步。其實在上世紀七、八十年代,香港也曾經有海水化淡廠「樂安排海水化淡廠」,而且是當時全世界規模最大的海水化淡廠,是用蒸餾加熱方法。因消耗大量化石能源,需用巨額運作費;因而於1982年正式關閉及停用,並於1992年進行爆破拆卸。

開發新水源、節約用水、使用再造水和管理水資源是香港現在必需的水資源策略。在《全面水資源管理策略》下,香港政府積極探討由中央系統使用循環再用次階用水,包括再造水、中水重用及雨水回收,以節省可用淡水源。「再造水」是指將經過污水處理廠處理的排放水,再加工處理後再次使用的水。昂坪污水處理廠便是首個試驗項目。「中水」是指從廚房洗滌盆、洗手盆、浴室和洗衣機等地方收集得來的水。政府已就新建政府大樓安裝和處理循環中水重用及雨水回收系統的設施發出指引。安達臣道石礦場用地發展項目中建設中央中水重用,處理居民的中水作沖廁用途的系統亦在進行當中。

除了開源,良好水資源管理,例如防止喉管滲漏、培養大眾節約用水的意識的推廣和教育,以至適當用水收費,運用科技智能用水、智能水錶等等,都是十分重要的措施。制定並改革以充份反映真實成本的水費系統,改變大眾不良用水行為也是一個值得考慮的方向。另外,保護環境,確保水源不被污染,亦不能忽視。

聖經中列王紀上第十七章1至7節記述全地將要經歷旱災的時候,先知以利亞的經歷。神啟示他到亞哈王面前宣告:「我指著我所服侍的永活耶和華以色列的神起誓,這幾年除非有我口中的話,否則就不會有露水,也不會有雨水。」(1節)以利亞經歷並見證耶和華的話是真實的,天不降雨,大自然不在人的控制之下。他面對很大的挑戰,神卻行奇蹟妙事,叫他去到基立溪旁,吩咐烏鴉早晚叼餅和肉給他吃,又供應溪水給他,使他得以保存性命。這故事讓我們看見禱告很有決定性,並知道神才是掌管全地的主。我們可以從以利亞身上看見神的話語產生的效力。以利亞一方面身處其中,看見雨水乾旱對大自然帶來的影響;另一方面,又體會到神信實的供應。

「他裂開磐石,水就湧出;在乾旱之處,水流成河。」(詩篇第一零五章41節)

鄧允明博士
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香港水資源(一)

1841年香港開阜初期,人口只有約7,000人。時至今日(直至2021年年底),香港人口初步統計數字已有740.31萬人,人口增加了超過一千倍。可以想像水資源的需求不可同日而語,而且隨著年代的轉變,用水需求日益增多。香港開埠前後,香港人用水都是倚靠天然水源,例如溪澗、河塘、地下水水井等。到1851年,港英政府動用公帑在市區挖掘5口水井,一般視之為香港公共供水歷史的開始。

為配合人口迅速增長,香港政府必須開發水資源。在十九、二十世紀,陸續興建多個大型儲水庫。香港第一個水塘是於1863年在薄扶林山谷興建而成的,現時全港共有17個水塘(灌溉水塘除外),總容量可達5.86億立方米,但是只能足以維持約四、五個月供給香港城市用水。

說到水塘,相信大家都知道是在海中興建的萬宜水庫。可是全球首個在海中興建的大型水庫卻是船灣淡水湖。由於欠缺土地興建新的大型水塘,從規劃及投資角度來說,當年是一個大突破。政府在1959年開始構思,工程於1961年展開,1968年完成。可是,年長一輩的香港人都不會忘記1963年香港大旱,市民經歷了四天供水四小時的慘痛經驗,當時船灣淡水湖仍在建築當中。這年港英政府需要尋求中國政府協助供水,以解決燃眉之急,也促成了往後與廣東當局安排的東江水輸港,大大舒緩港府供水問題的困擾。

東江是本港主要的供水來源,東江水自1965年起輸送到香港。現時本港有約七至八成水是輸入的東江水,只有大約兩成是由本地集水區收集的。東深香港供水系統現時的設計能為香港提供每年多達11億立方米的供水量。雖然東江水穩定了香港食水供應,隨著廣東深圳一帶的發展,氣候暖化的影響,東江水的供應仍有一定程度的潛在壓力和隱憂。香港必須要有良好的水資源管理。

「他裂開磐石,水就湧出;在乾旱之處,水流成河。」(詩篇第一零五章41節)

鄧允明博士
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氫能源車(二)

目前,氫燃料電池是用俗稱「白金」的貴金屬鉑作催化劑。市場上,鉑的價格高而且產量低,因此國內外的專家們都在研製新型催化劑來代替鉑去解決困境。然而,污染嚴重的空氣對氫燃料電池有不良的影響,若輸入的助燃空氣裡含有過多污染物(如硫化物、一氧化碳、氮化物),會造成燃料電池的鉑催化劑中毒,降低了電池的發電性能。大概十年前,在北京郊區試行多台氫燃料電池發動機,但是行駛一年就損壞了,就是歸咎於北京的空氣污染太嚴重。空氣中含有固體顆粒和灰塵,容易堵塞燃料電池。因此,電動汽車氫燃料電池的研究必須考慮空氣污染的問題。

跟石油氣汽車一樣,採用氫能源汽車就必須興建足夠的加氫氣站,故此需要大量基礎建設。因為氫氣本身易燃,再加上要用高壓液態的方式儲存,使得加氫站都要採用高壓儲氫罐、特殊管線等高價設備,故此加氫的基礎設施需要很多資金投資。最近有新聞報道指煤氣公司期望將與香港數家巴士公司合作,推出以氫氣為燃料的巴士,煤氣公司負責從天然氣之中抽取氫氣。煤氣生產原料組合爲61%天然氣,38%石腦油及1%堆填區沼氣;化學成份為:氫、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、小量的氮及氧氣。其中氫氣的含量佔46.3%-51.8%。所以用煤氣管線網絡運送到加氣點及抽取氫氣是可行的方法,此舉一來減低路面運輸的危險,亦可以減少成本。

說到底,用氫氣作汽車能源以防止碳排放最大的問題是在不產生溫室氣體的情況之下而生產出氫氣,這事是十分困難。有2020年的資料顯示,幾乎95%的工業製造的氫氣都是透過化石燃料生產,僅有5%是透過電解水的方式獲得,但是電解水的電能來源也幾乎是透過化石燃料產生。因此,不論是採用哪種方式,都不能保護環境。除非電解水的電力來源是出於再生能源,否則都會產生許多二氧化碳。

氫氣為燃料,吸引之處就是不會排出二氧化碳而是排出水蒸氣。創世記第一章1至2節記載:「起初,神創造天地。 地是空虛混沌,深淵上面一片黑暗;神的靈運行在水面上。」可見在神創造天地之時,水已經存在於混沌空虛的世界中。祂的靈在水面上運行,水與天地共存,乃是世界最自然不過的物質。創世記第一章6至8節再描述:「神說:『眾水之間要有穹蒼,把水和水分開!』事就這樣成了。神造了穹蒼,把穹蒼以下的水和穹蒼以上的水分開了。神稱穹蒼為天。有晚上,有早晨;這是第二日。」神把水有序地分開,造出有晚上,有早晨的穹蒼。接著神就造出美好的生態世界,生物和諧地存在穹蒼當中;水亦是生命之源。若能取水,又能排水,實是夢幻完美的環保方案!

「人如果喝了我所賜的水,就永遠不渴。我所賜的水要在他裡面成為泉源,湧流到永生。」(約四14)

鄧允明博士
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氫能源車(一)

隨著世界走向脫碳的未來,全球對能源的需求持續上升。石化能源汽車要滿足需求,又要減少總體排放,的確有很大的挑戰。在此情況下,新能源汽車發揮了很重要的作用。其中氫氣作為汽車的燃料很有發展潜力。2022年北京冬奧會採用了超過1,000輛氫能源汽車作為冬奧會場地的交通工具,並配備30多個加氫站。至目前為止,這一次是全球最大規模燃料電池汽車的盛會。

氫能源車的操作並非直接燃燒,因為直接燃燒氫氣,危險程度高,而且續航能力比較低,所以一般氫能源車沒有內燃機(港人稱為「引擎」)。市場上,氫能源車基本工作原理是依靠氫燃料電池電堆中的氫氣與氧氣發生的化學電解反應所產生的電能,驅動傳動機器去推動汽車行走。氫燃料電池就相等於一般電車的電池。中學的化學知識告訴我們,氫氣和氧氣發生的化學反應會產生能量和水。故此,氫氣從氫燃料電池汽車裡的氫氣罐中進入燃料電池,並與氧混合;排放的唯一物質就是水(水蒸氣),對環境不會構成損害。

燃料電池汽車還有其他優點:氫能源車的核心部件是氫電池,這類電池不怕低溫,冬天不會像內燃機一般影響能耗,而且動力強,充能只需大約五分鐘,續航能力超過1,000公里。續航能力高是因為氫能的能量密度是汽油的3倍,更是鋰電池的150倍。氫氣罐的加油過程與汽油或柴油汽車差不多,只需插燃料管鎖定到汽車的燃料箱便可;加氫時間比電動汽車充電時間快幾十倍。燃料電池動力系統從氫氣中獲取能量的效率比傳統汽車從汽油或柴油中獲取能量的效率高很多,若大量使用,預期有朝一日燃料成本也會和汽油相當。

地球上並無天然存在的氫氣,現在工業上大致有兩類生產氫氣的方法。其一是蒸汽重組法,原理是採用高溫水蒸汽,分離甲烷中的碳和氫原子,製造氫氣。其二是利用電解的方法,電解水來分離水的分子H2O [2H2O +電→2H2 +O2],在電流負極棒得到高純度的氫氣,也在正極棒中得到氧氣。高溫水蒸汽和在電解過程中所需的電力,均需要能源,若生產過程中,不是用可再生能源來提供,碳排放便會很大,造成所謂的碳洩漏。水是一種充足的資源,配合利用可再生能源來電解水來製造氫氣,加上氫氣燃料電池推動汽車,是很有吸引力的綠化交通公具系統。

可是,事情並不是這樣簡單。2020年全球售出300萬輛電動車,而同年全球銷售的氫能源汽車合共約有9,000輛,相差超過300倍。2022年北京冬奧會運行的超過1,000輛氫能源汽車,也僅僅是示範試點而已。那麼,這樣好的「環保車」的發展困難在那裡呢?首先,車輛制造成本以目前來講,仍然比汽油或柴油汽車高,而且開發氫燃料技術並不便宜。氫能源汽車發展的最大難題在於高成本,它需要製氫、運氫、儲氫、加氫四個過程,全週期供應鏈每環節的成本不低。高濃度的氫氣是一種危險氣體,大量使用的話,於儲存和運輸方面的安全是一個需要關注的課題。不僅如此,製造氫過程要消耗能源;轉成氫氣後壓縮、運輸、充瓶也要消耗能源。製造複雜的燃料電池動力系統的汽車及其部件亦需能源,這些都在碳足跡計算以內。(待續)

『但人如果喝了我所賜的水,就永遠不渴。我所賜的水要在他裡面成為泉源,湧流到永生。』(約四14)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )

碳封存與碳捕獲

碳封存(Carbon sequestration)就是從大氣中吸取、去除和儲存二氧化碳(CO2)的做法,是應對氣候變化的眾多方法之一;亦被認為是從地球大氣中除碳的關鍵方法。要達到在2050年淨零排放的目標,每一個潛在的解決方案都很重要。碳封存等方法展示人類如何與自然環境及科技協調,以應對氣候危機。

人類排放的二氧化碳中,約有45%留在大氣裡,這是全球變暖的一個主要因素。自然地發生在環境中的碳封存有兩種基本形式,就是通過生物環境及地質環境。

當碳儲存在自然環境中,就會發生生物碳封存,包括所謂的「碳匯」(Carbon sinks),例如:森林、草原、土壤、海洋和其他水體。這也被稱為「間接」或被動形式的隔離。

森林和林地(例如:田野、草原、灌木地等)被認為是天然碳封存的最佳形式之一。二氧化碳在光合作用過程中與植物結合,將其交換為氧氣作為淨化排放物。因此,保護這樣的自然環境對於確保碳匯有效吸取二氧化碳至關重要。過分砍伐森林來用作土地發展或密集耕作,對這一種自然過程構成最大的威脅。

通過沼澤、泥炭,碳也可以被吸取二氧化碳,並以碳酸鹽的形式儲存。隨著二氧化碳與其他礦物元素(如鈣或鎂)混合,這些碳酸鹽會在數千年的時間裡積累起來。最終經過很長的時間(不下70,000多年之後),從地球上釋放出碳來。

海洋及其他水生環境是二氧化碳的重要吸收體。海洋中的微生物每年產生總產量一半的氧氣,吸收超過25%的二氧化碳排放量,其主要存在於海洋的上層。然而,太多二氧化碳會使水酸化,對海洋下面存在的生物多樣性構成威脅,這也是我們誓要為大氣層脫碳的其中一個原因。

當二氧化碳儲存在地下地質結構或岩石等地方時,就會發生地質碳封存(Geological carbon sequestration)。這個過程在很大程度上,可以是人為或「直接的」,是一種有潛質可發展的儲存方法。碳捕獲和儲存Carbon Capture and Storage (CCS)就是涉及捕獲由發電或工業活動(如水泥、煉鋼等工業)產生的二氧化碳;然後將這種二氧化碳壓縮,並運輸到地下深處的設施中,在那裡將其注入岩層中進行永久儲存。

但是自上世紀70年代初以來,全世界一直在試驗CCS;有很多項目開展,卻不幸地終結,主要是因為這些項目所需資金非常昂貴。支持經濟是支持政策的先決條件,希望各個已發展的國家能夠大力支持。

近來的創新科亦在大範圍內有效地處理封存的二氧化碳。石墨烯的生產需要二氧化碳作為原料;儘管僅限於某些行業,但是它大量用於生產我們日常使用的技術設備中,例如:智能手機或計算機處理器等。另外,一門相當新的科技有待發展。科學家可以通過從空氣中捕獲的碳來改變它的分子形狀,以製造新的化合物。即是可以提供一種在減少大氣碳的同時,又可以創造出原材料的方法。

如果能夠開發大規模CCS的技術,可以抵消在任何排放活動中捕獲的碳,將幫助我們更快地實現碳中和。擴大碳捕獲規模的最簡單方法就是讓已經存在的自然環境發展,重新造林將更有效地進行碳捕獲。除了採用清潔能源及對高排放行業(如建築、發電或運輸)進行高程度的脫碳外,我們亦可透過調整我們的生活及消費模式,使大氣的二氧化碳減少。

今天的CCS只是故事的一小部分,佔全球每年33GT碳排放量不到1%;未來將有更艱巨的旅程。若要兌現《巴黎協定》的承諾,環保専家估計到2050年CCS產能將從今天的56噸增加到4GT至8GT之間。這意味著從現在開始要加快碳捕獲和儲存升級進度。如果沒有CCS技術,要達到在2050年淨零排放的目標,相信會比較困難。

神造人的時候,也有用氣。「耶和華神用土地的泥土塑造了亞當,把生命之氣吹進他的鼻孔,亞當就成了有生命的人。」(創二7)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )