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世界頂尖科學家繪制“雙碳”治理科技創新路線圖

發布時間:2021-11-03 16:23 來源:荊楚網

  就在世界各國政府首腦針對全球氣候變暖共同磋商時,來自全球各地的頂尖科學家也在為實現“雙碳”目標提出科學實際的解決方案。11月2日,第四屆世界頂尖科學家碳大會“雙碳”治理論壇——通往“雙碳目標”的科技之路論壇上,科學家們分別從生物學、化學、材料學等角度繪制“雙碳”治理路線圖。
“雙碳”治理全球有哪些新技術方案?
減碳、固碳、增加碳匯,是當前實現“雙碳”目標的主要途徑。在此過程中,清潔能源儲存技術、二氧化碳轉化以及增加碳匯需要物理學、生物學、化學等各個學科領域的科學技術共同參與。
防止全球氣溫上升的關鍵在于減少溫室氣體排放。1997年諾貝爾物理學獎獲得者朱棣文分析,過去100年以來全球二氧化碳排放量絕大部分來源于工業生產過程中化石燃料的使用。未來要將地球溫度上升控制在1.5℃—2℃范圍內,就要提高清潔能源利用率。清潔能源的技術涵蓋輸變電、儲能、能源分配以及生態轉化等技術。
“中國的輸變電技術全球領先,此外儲能技術也非常重要,目前全球范圍內日本、美國、中國走在世界前列!敝扉ξ倪提到,電池儲能技術的提升對清潔能源利用的關鍵作用。他預計未來10到20年,利用鋰、石墨、硅等材料為基礎的儲能密度將翻倍。另外他還介紹了全球范圍內儲能技術相關的基礎研究成果,如用電化學的方式提取氫氣,從海水里提取鋰,此外,還可以通過利用微生物與植物的相互作用減少化肥的使用。
固碳技術將對未來二氧化碳存儲、管理產生影響。2015年美國麥克阿瑟天才獎獲得者楊培東正在致力于通過人工模擬自然界光合作用方式,將二氧化碳轉化為其他化學物質的研究。特別是通過微生物或者無機物作為催化劑用電化學方法激活二氧化碳中的碳鍵。另外,學術界和工業界也在研究將二氧化碳轉為一氧化碳和甲酸。他還提到了一個案例,德國的一家化學工廠利用太陽能和風能將二氧化碳轉化為航空燃油,達到零排放的過程。
為了實現將二氧化碳轉化,達到零排放,楊培東建議,通過光電化學、電化學、熱化學、生物學等技術,最大化太陽能足跡,減少與這些新的化學過程相關而產生新的碳足跡。
與“雙碳”目標相適應的科學調節機制
“關鍵在于我們如何實現有效的負排放。大家可能很自然地想到海洋,海洋覆蓋了地球表面近70%,平均水深接近4000米,是一個巨大的碳庫!敝袊茖W院院士焦念志介紹了三種海洋儲碳機制——微型生物碳泵、生物泵、碳酸鹽泵。他建議,可以建立綜合海洋、陸地統籌系統來減少碳排放,做到負排放,如進行大規模的海洋養殖,是很有效的方式。實現“雙碳”目標國際合作也非常重要,焦念志介紹,目前已有來自15個國家的科學家參與海洋負排放國際大計劃。
從煤經濟轉變為綠色甲醇經濟,南方科技大學化學系清潔能源研究院院長劉科提到了綠色甲醇技術。綠色甲醇具備“本質碳中和”的特點,結合甲醇氫能、先進動力、儲能技術,應用在動力、發電、建筑等各個領域,實現零排放的綠色甲醇應用。
劉科表示,液體是人類用作燃料、儲能、交通的首選,甲醇不只是化學品,而是一種化學儲能、儲氫方式。短期內,中國北方內陸可用豐富的煤炭資源制甲醇、沿海地區利用國外豐富的天然氣制甲醇;長遠來看,可以利用西部太陽能、風能產生的清潔能源發電,進行電解水反應將氫氣和二氧化碳合成甲醇。
在實現“雙碳”目標路上,經濟效益、社會發展、新技術推動和國際合作也是與會科學家關注的話題。朱棣文表示,“雙碳”目標首先要考慮到經濟效益,初始成本很重要,持有成本也很重要,要考慮到科技實用性的問題。比如在推廣電動車的同時,考慮到是否每個人都能擁有充電車庫。
另外,與會科學家也非常認同人工智能對“雙碳”技術的加速作用。例如通過人工智能技術設計二氧化碳催化劑。楊培東表示,目前國際上很多研究機構都使用人工智能技術設計催化劑,他期望未來通過人工智能技術科學家們能夠像變魔術的方式設計催化劑。

編輯:陳雅俊
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