地球大氣中二氧化碳雖只占0.04%,但它對氣候變化產(chǎn)生了巨大影響。近年來,二氧化碳等溫室氣體的過度排放加劇了全球氣候變暖,嚴重威脅人類的可持續(xù)發(fā)展。如何讓二氧化碳“變廢為寶”,成為理想的能源補給,是亟待解決的科學問題。
近日,在北京召開的香山科學會議第742次學術討論會上,科學家圍繞低碳催化與二氧化碳利用、低碳利用前瞻技術和碳減排戰(zhàn)略等議題進行了深入探討。
時間緊迫 意義重大
世界經(jīng)濟的快速發(fā)展依賴化石能源,但其利用過程中排放了大量二氧化碳,導致了一系列環(huán)境和社會問題。
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2023年3月最新發(fā)布的評估報告顯示,全球溫升預計在2021年至2040年內(nèi)達到1.5℃。要實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》追求的1.5℃溫控目標以及2050年全球碳中和愿景,任務十分艱巨。
同時,以煤、石油、天然氣為代表的化石資源因大量消耗正日趨枯竭。
“妥善解決經(jīng)濟、資源、環(huán)境三者之間的矛盾,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,已成為人類社會面臨的重大挑戰(zhàn)。”中國科學院院士、中國科學院化學研究所研究員韓布興表示,二氧化碳雖然對氣候變化不利,但其是儲量豐富、無毒、便宜易得、可再生的碳資源。
當前,我國二氧化碳年排放量在100億噸左右。與會專家表示,我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化較快發(fā)展階段,生活、交通等領域用能持續(xù)增長,能源消費將保持剛性增長態(tài)勢,實現(xiàn)碳中和目標需要付出艱苦的努力,構(gòu)建碳中和技術體系時間緊迫、意義重大。
韓布興提出,將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為重要化學品、能源產(chǎn)品和材料,發(fā)展相關產(chǎn)業(yè)具有重要意義。
科技支撐不可或缺
實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革,科技創(chuàng)新發(fā)揮著不可替代的重要作用。
將二氧化碳“變廢為寶”高值化利用,已是大勢所趨。近年來,科研人員在這方面開展了大量研究,提出多種轉(zhuǎn)化利用二氧化碳的方法和途徑。
在會上,中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員李燦介紹了基于太陽能等可再生能源的液態(tài)陽光甲醇合成技術路徑,以及利用二氧化碳合成大宗化學品的研究進展。
何為液態(tài)陽光?其基本原理是利用太陽能、風能等可再生能源分解水制備綠氫,再由綠氫加二氧化碳轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇等液體太陽燃料。也就是以甲醇為載體實現(xiàn)太陽能等清潔能源的儲存、運輸和利用。
李燦指出,液態(tài)陽光甲醇可在多方面助力二氧化碳減排,有了太陽能等可再生能源資源就可制備液態(tài)陽光燃料,實現(xiàn)碳中和。沿著液態(tài)陽光的思路,二氧化碳資源化還可生產(chǎn)汽油、柴油甚至航空煤油等液體燃料,此外也可生產(chǎn)烯烴、芳烴等,實現(xiàn)現(xiàn)代煤化工和石油化工的綠色化、低碳化高質(zhì)量發(fā)展。
中國科學院蘭州化學物理研究所研究員石峰表示,基于二氧化碳活化轉(zhuǎn)化發(fā)展一些經(jīng)濟性較好的反應過程,也是一個較為理想的選擇。
例如,中國科學院院士、中國科學院上海有機化學研究所研究員丁奎嶺團隊成功開發(fā)了國際首套千噸級二氧化碳還原胺化制備N,N-二甲基甲酰胺中試裝置。
石峰團隊基于負載多相催化材料的創(chuàng)制,在二氧化碳還原胺化領域也取得了一些進展,實現(xiàn)了負載釕、鈀、銅等多相催化材料催化的二氧化碳還原胺化合成N-甲酰胺和N-甲基化胺。
未來面臨巨大挑戰(zhàn)
“我國碳達峰碳中和目標的提出,在體現(xiàn)中國作為負責任大國擔當?shù)耐瑫r,也意味著碳減排將面臨艱巨任務和嚴峻挑戰(zhàn),并對實施碳減排政策提出了更高的要求。”中國財政科學研究院研究員許文表示。
南開大學教授何良年強調(diào),二氧化碳資源化利用的貢獻不在于碳減排的絕對量,更重要的是減緩人類對化石資源的依賴,調(diào)節(jié)碳循環(huán),提供更加環(huán)境友好的生產(chǎn)方法,減少化石生產(chǎn)對環(huán)境的影響。
在二氧化碳利用技術方面,中國展現(xiàn)出了一些優(yōu)勢。二氧化碳排放量大、面廣,具備地質(zhì)條件多樣、工業(yè)體系完備等有利于二氧化碳利用技術創(chuàng)新發(fā)展的優(yōu)勢條件,在實現(xiàn)相關技術突破和成本下降的基礎上,有望帶來顯著的減排效果和可觀的經(jīng)濟效益。
但是,與會專家也指出了目前存在的問題,例如,技術成熟度低、與傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)技術相比缺少競爭優(yōu)勢、減排核算復雜等。
“解決二氧化碳轉(zhuǎn)化中的科學難題,推動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一項長期的課題。”韓布興表示,未來還有很長的路要走。
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