減排降碳多管齊下探新路

　　新技術助力能源更清潔更低碳(科技創新助力“雙碳”②)

　　碳中和，是指人類活動排放的二氧化碳被人為作用和自然過程所吸收。研究顯示，當前全球每年排放約400億噸二氧化碳，其中14%來自土地利用，86%源于化石燃料利用。這意味著，實現碳中和，必須變革以化石能源為主導的能源體系，構建以風、光、水、核等為主體的非碳能源新結構。

　　碳中和硬約束下，并非摒棄化石能源。為降低化石能源使用過程中的碳排放，科研人員正在探索清潔化利用技術。同時，在交通、工業等領域，研究用氫能、電能等替代化石能源，多管齊下，支撐減排降碳。

　　化石能源清潔利用

　　既獲得化學品，又盡量少排放二氧化碳

　　據統計，我國一次能源消費中，非碳能源只占15%，另外85%主要是煤、油、氣。其中，煤炭在一次能源消費中占比接近60%。

　　近年來，煤炭占我國一次能源消費的比重持續下降，但未來一段時間內，煤炭在能源結構中依舊重要。在此情況下，有必要研究煤炭清潔利用，減少二氧化碳排放，煤化工被認為是一條路徑。

　　中科院院士、中國科技大學校長包信和介紹，現階段，我國煤炭有兩種主流利用方式，一是大量作為能源，直接燃燒發電；二是作為原料，通過煤化工等手段，制備化學品。我國對化學品需求量很大，又不可能像國外一樣，完全依賴石油化工來生產，因此，利用煤炭轉化制備化學品比較現實、可靠。

　　以煤為原料制備化學品，離不開碳、氫、氧三個元素的反應變換。因此，煤的結構及反應過程，決定其燃燒一定會產生二氧化碳。據測算，燃燒1噸煤大約排放3噸二氧化碳，且煤化工項目往往又是用水大戶，煤氣化、合成及后續產品純化、分離等環節，均離不開水。

　　有沒有一種方法，既能實現煤轉化的目的，又不用排放大量二氧化碳？朝著這個方向，科學家正在探索新的化學反應方式。

　　包信和解釋，石油化工通過催化、蒸餾、裂解等方式，把大分子變成小分子，從而得到烯烴、芳烴等產品。這一過程就不需要很多水，也不會過多排放二氧化碳，即可將油分子“吃干榨凈”。從分子式結構來看，煤和油的差別不大，區別主要在反應過程。如果能換一種方式實現煤轉化，即將煤中的大分子像石油煉制一樣直接“剪開”，也可以在少用水、少排放碳的同時，拿到所需的產品。

　　化石能源對一個國家來說，是珍貴的資源，但直接燃燒，二氧化碳的排放量比較大?？茖W家正在努力，把化石能源更多當原材料來利用，從而加工成產品。

　　比如，“吃干榨凈”石油，科研人員創新了比較精準的煉油方法，一些“分子煉油”技術大大提高了石油資源的利用效率。有專家設想，未來80%的原油可以變成烯烴、芳烴，進而生產合成塑料、橡膠、纖維等材料，作為工業生產化學原料，減少石油的直接燃燒。

　　推動氫能規模應用

　　研究高效、便利、低成本獲取“綠氫”的途徑

　　“精準剪接”煤分子，完成煤炭清潔利用，實現這一構想離不開先進、高效的催化劑，同時還要摒棄傳統的氧助氣化過程，有“綠氫”的幫助才能做到。

　　氫氣在自然界不存在，需要人工獲取，還要儲存、轉換和應用。所謂“綠氫”，是指通過風能、光能等可再生能源發電，再用清潔的電力分解水制備出的氫氣。這被認為是未來獲取氫能的主要方式。但電解水制氫的成本比較高，全球每年消耗的5000萬噸左右氫氣中，僅有4%來自電解水，而且所用電能也非全部來自可再生能源。大多數氫氣來自化石能源，其中又以煤制氫價格最便宜。但以煤制氫，又免不了排放二氧化碳。

　　科研人員正在開發高效、便利、低成本獲取“綠氫”的途徑。比如，發展大規模、低能耗、高穩定性的電解水制氫新技術，通過材料和過程的創新降低能耗和成本等。專家認為，如果人們能夠比較經濟地獲得“綠氫”，未來就能形成一條比較完善的氫能產業鏈，推動氫能在各個行業的應用，最終甚至會形成一套獨立于石油天然氣和電力的新體系。