减排降碳多管齐下探新路
新技术助力能源更清洁更低碳(科技创新助力“双碳”②)
碳中和 ， 是指人类活动排放的二氧化碳被人为作用和自然过程所吸收 。 研究显示 ， 当前全球每年排放约400亿吨二氧化碳 ， 其中14%来自土地利用 ， 86%源于化石燃料利用 。 这意味着 ， 实现碳中和 ， 必须变革以化石能源为主导的能源体系 ， 构建以风、光、水、核等为主体的非碳能源新结构 。
碳中和硬约束下 ， 并非摒弃化石能源 。 为降低化石能源使用过程中的碳排放 ， 科研人员正在探索清洁化利用技术 。 同时 ， 在交通、工业等领域 ， 研究用氢能、电能等替代化石能源 ， 多管齐下 ， 支撑减排降碳 。
化石能源清洁利用
既获得化学品 ， 又尽量少排放二氧化碳
据统计 ， 我国一次能源消费中 ， 非碳能源只占15% ， 另外85%主要是煤、油、气 。 其中 ， 煤炭在一次能源消费中占比接近60% 。
近年来 ， 煤炭占我国一次能源消费的比重持续下降 ， 但未来一段时间内 ， 煤炭在能源结构中依旧重要 。 在此情况下 ， 有必要研究煤炭清洁利用 ， 减少二氧化碳排放 ， 煤化工被认为是一条路径 。
中科院院士、中国科技大学校长包信和介绍 ， 现阶段 ， 我国煤炭有两种主流利用方式 ， 一是大量作为能源 ， 直接燃烧发电；二是作为原料 ， 通过煤化工等手段 ， 制备化学品 。 我国对化学品需求量很大 ， 又不可能像国外一样 ， 完全依赖石油化工来生产 ， 因此 ， 利用煤炭转化制备化学品比较现实、可靠 。
以煤为原料制备化学品 ， 离不开碳、氢、氧三个元素的反应变换 。 因此 ， 煤的结构及反应过程 ， 决定其燃烧一定会产生二氧化碳 。 据测算 ， 燃烧1吨煤大约排放3吨二氧化碳 ， 且煤化工项目往往又是用水大户 ， 煤气化、合成及后续产品纯化、分离等环节 ， 均离不开水 。
【化石|减排降碳多管齐下探新路 新技术助力能源更清洁更低碳】有没有一种方法 ， 既能实现煤转化的目的 ， 又不用排放大量二氧化碳？朝着这个方向 ， 科学家正在探索新的化学反应方式 。
包信和解释 ， 石油化工通过催化、蒸馏、裂解等方式 ， 把大分子变成小分子 ， 从而得到烯烃、芳烃等产品 。 这一过程就不需要很多水 ， 也不会过多排放二氧化碳 ， 即可将油分子“吃干榨净” 。 从分子式结构来看 ， 煤和油的差别不大 ， 区别主要在反应过程 。 如果能换一种方式实现煤转化 ， 即将煤中的大分子像石油炼制一样直接“剪开” ， 也可以在少用水、少排放碳的同时 ， 拿到所需的产品 。
化石能源对一个国家来说 ， 是珍贵的资源 ， 但直接燃烧 ， 二氧化碳的排放量比较大 。 科学家正在努力 ， 把化石能源更多当原材料来利用 ， 从而加工成产品 。
推荐阅读
- 化石|远古发现丨2021年这些有关“远古”的新发现，哪个曾让你大吃一惊？
- 蛋白|血浆蛋白+氧化石墨烯能打印人造肌肉
- 恐龙|揭秘恐龙化石丨这种恐龙“五彩斑斓的黑”，你见过吗？
- 恐龙|（远古发现·揭秘恐龙化石）这种恐龙“五彩斑斓的黑”，你见过吗？
- 化石|我国发现保存在恐龙蛋化石中的完美胚胎
- 姿势|我国发现保存在恐龙蛋化石中的完美胚胎
- 恐龙胚胎|我国发现迄今最完整恐龙胚胎化石
- 恐龙蛋|我国发现保存在恐龙蛋化石中的完美胚胎
- 恐龙|瞧胚胎化石 全球最完美“恐龙宝宝”
- 化石|罕见，全球最完整恐龙胚胎亮相福州！成年体竟是是一只“偷蛋”的贼？