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世界顶尖科学家绘制“双碳”治理科技创新路线图

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        就在世界各国政府首脑针对全球气候变暖共同磋商时,来自全球各地的顶尖科学家也在为实现“双碳”目标提出科学实际的解决方案。11月2日,第四届世界顶尖科学家碳大会“双碳”治理论坛——通往“双碳目标”的科技之路论坛上,科学家们分别从生物学、化学、材料学等角度绘制“双碳”治理路线图。

       

        减碳、固碳、增加碳汇,是当前实现“双碳”目标的主要途径。在此过程中,清洁能源储存技术、二氧化碳转化以及增加碳汇需要物理学、生物学、化学等各个学科领域的科学技术共同参与。

        防止全球气温上升的关键在于减少温室气体排放。1997年诺贝尔物理学奖获得者朱棣文分析,过去100年以来全球二氧化碳排放量绝大部分来源于工业生产过程中化石燃料的使用。未来要将地球温度上升控制在1.5℃—2℃范围内,就要提高清洁能源利用率。清洁能源的技术涵盖输变电、储能、能源分配以及生态转化等技术。

        “中国的输变电技术全球领先,此外储能技术也非常重要,目前全球范围内日本、美国、中国走在世界前列。”朱棣文还提到,电池储能技术的提升对清洁能源利用的关键作用。他预计未来10到20年,利用锂、石墨、硅等材料为基础的储能密度将翻倍。另外他还介绍了全球范围内储能技术相关的基础研究成果,如用电化学的方式提取氢气,从海水里提取锂,此外,还可以通过利用微生物与植物的相互作用减少化肥的使用。

        固碳技术将对未来二氧化碳存储、管理产生影响。2015年美国麦克阿瑟天才奖获得者杨培东正在致力于通过人工模拟自然界光合作用方式,将二氧化碳转化为其他化学物质的研究。特别是通过微生物或者无机物作为催化剂用电化学方法激活二氧化碳中的碳键。另外,学术界和工业界也在研究将二氧化碳转为一氧化碳和甲酸。他还提到了一个案例,德国的一家化学工厂利用太阳能和风能将二氧化碳转化为航空燃油,达到零排放的过程。

        为了实现将二氧化碳转化,达到零排放,杨培东建议,通过光电化学、电化学、热化学、生物学等技术,最大化太阳能足迹,减少与这些新的化学过程相关而产生新的碳足迹。

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        与“双碳”目标相适应的科学调节机制

        “关键在于我们如何实现有效的负排放。大家可能很自然地想到海洋,海洋覆盖了地球表面近70%,平均水深接近4000米,是一个巨大的碳库。”中国科学院院士焦念志介绍了三种海洋储碳机制——微型生物碳泵、生物泵、碳酸盐泵。他建议,可以建立综合海洋、陆地统筹系统来减少碳排放,做到负排放,如进行大规模的海洋养殖,是很有效的方式。实现“双碳”目标国际合作也非常重要,焦念志介绍,目前已有来自15个国家的科学家参与海洋负排放国际大计划。

        从煤经济转变为绿色甲醇经济,南方科技大学化学系清洁能源研究院院长刘科提到了绿色甲醇技术。绿色甲醇具备“本质碳中和”的特点,结合甲醇氢能、先进动力、储能技术,应用在动力、发电、建筑等各个领域,实现零排放的绿色甲醇应用。

        刘科表示,液体是人类用作燃料、储能、交通的首选,甲醇不只是化学品,而是一种化学储能、储氢方式。短期内,中国北方内陆可用丰富的煤炭资源制甲醇、沿海地区利用国外丰富的天然气制甲醇;长远来看,可以利用西部太阳能、风能产生的清洁能源发电,进行电解水反应将氢气和二氧化碳合成甲醇。

        在实现“双碳”目标路上,经济效益、社会发展、新技术推动和国际合作也是与会科学家关注的话题。朱棣文表示,“双碳”目标首先要考虑到经济效益,初始成本很重要,持有成本也很重要,要考虑到科技实用性的问题。比如在推广电动车的同时,考虑到是否每个人都能拥有充电车库。

        另外,与会科学家也非常认同人工智能对“双碳”技术的加速作用。例如通过人工智能技术设计二氧化碳催化剂。杨培东表示,目前国际上很多研究机构都使用人工智能技术设计催化剂,他期望未来通过人工智能技术科学家们能够像变魔术的方式设计催化剂。

 

【纠错】 【责任编辑:付琳 】
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