碳達峰、碳中和是今年兩會期間的熱詞!疤歼_峰”是指在某一個時點,二氧化碳的排放不再增長達到峰值,之后逐步回落。而“碳中和”指的是,在一定時間內(nèi),通過植樹造林、節(jié)能減排等途徑,抵消自身所產(chǎn)生的二氧化碳排放量,實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。這一目標依靠現(xiàn)有路徑難以完全實現(xiàn),必須尋求新的突破。
距離內(nèi)蒙古鄂爾多斯市西北部100多公里的杭錦旗,種了890多萬株樟子松、楊樹等旱地里易于生長的喬木,占地近50萬畝。這些樹是附近一家企業(yè)種植的。
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2021-3-11 09:26 上傳
他們?yōu)槭裁匆ㄟ@么大心思來種樹呢?原來,企業(yè)年產(chǎn)精細化學(xué)品120萬噸,碳排放將近上千萬噸。樹林是實施減排的一條有效途徑,但是第三方權(quán)威機構(gòu)給這片樹林做的項目審定,年均減排只有8.93萬噸,盡管8年種樹期間已經(jīng)投入4億元,但還是遠遠無法消化二氧化碳的排放量。
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2021-3-11 09:26 上傳
企業(yè)副總裁李俊誠最大的壓力來自于他自己算的一筆經(jīng)濟賬。按目前建議征收二氧化碳排放稅每噸50-100元計算,幾百萬乃至上千萬的碳稅將是企業(yè)發(fā)展最棘手的難題。
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考慮再三,2015年,他們決定在精細化學(xué)品項目園區(qū)3公里外的地方,建設(shè)太陽能光伏項目,用清潔能源為煤化工供電,但一年減排量也僅有10萬噸,加上碳匯林消耗8.93萬噸二氧化碳,企業(yè)多年來做出的努力還不及碳排放的零頭。
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直到2016年,當李俊誠遇到康鵬和他的電化學(xué)方法制氫技術(shù)時,困擾企業(yè)多年的減排難題終于有了新的解決方案?爹i的研究理論是:二氧化碳和水共同進入反應(yīng)器,在電極板表面與催化劑結(jié)合。在電能的作用下,催化劑將二氧化碳和水分解為一氧化碳和氫氣,也就是合成氣。
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合成氣具有廣泛的用途,是重要的化工原料,經(jīng)過后續(xù)反應(yīng)可生成油品,也可以制作其他產(chǎn)品如甲醇、塑料等。二氧化碳變廢為寶能生產(chǎn)出終端化工產(chǎn)品,這讓李俊誠興奮不已。很快,就在精細化工廠區(qū)內(nèi),康鵬的二氧化碳電化學(xué)利用裝置的示范項目啟動了。
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經(jīng)過整整三年時間的研發(fā),2020年8月,二氧化碳電化學(xué)利用正式開車運行,累計運行1800小時,裝置運行平穩(wěn),各運行條件得到了有序的測試。2020年11月,二氧化碳電解制合成氣中試項目順利通過現(xiàn)場考核。
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專家測算,利用杭錦旗伊泰化工120萬噸煤制油項目的二氧化碳產(chǎn)品氣作為原料氣,每年可處理30噸二氧化碳,可生產(chǎn)45kNm3(千標方)合成氣,這也標志著二氧化碳電解技術(shù)邁向工程化階段。企業(yè)測算,現(xiàn)在大概是7度電能轉(zhuǎn)化一方二氧化碳,雖然現(xiàn)在的電價成本高,但對二氧化碳的排放,這是最能解決核心問題的辦法和路徑。
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數(shù)據(jù)顯示,2019年,我國二氧化碳排放總量占全球29%,二氧化碳減排任務(wù)十分艱巨。而全球化石能源資源枯竭趨勢正在顯現(xiàn),早在本世紀初,中國的科學(xué)家們就開始了新的探索。
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早在2001年,全國政協(xié)委員李燦就開始了人工光合成太陽燃料的研究工作。太陽一個小時給予地球的能量,幾乎抵得上地球一年的能源消耗。模擬自然光合作用,實現(xiàn)人工合成綠色能源,李燦的研究正是基于這個大膽的設(shè)想:模仿植物,構(gòu)建人工裝置,可控地進行人工光和作用,吸收太陽光,將水分解為氫氣和氧氣,或直接將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機燃料,實現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)利用。
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但研究并不是一帆風(fēng)順。直到2016年,李燦院士團隊發(fā)現(xiàn)了一種雙金屬固溶體氧化物催化劑,實現(xiàn)了二氧化碳高選擇性、高穩(wěn)定性加氫合成甲醇,相關(guān)研究成果發(fā)表在國際著名刊物上,并為隨后的工廠化提供了堅實的理論基礎(chǔ)。
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而李燦院士的人工光合成太陽燃料的路徑也越發(fā)清晰:第一步就是要把光變成能量,目前可以采用光伏發(fā)電的形式;第二步就是電解水制氫;第三步就是二氧化碳加氫制作甲醇。
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實驗中李燦團隊還經(jīng)過這樣的測算:電解水制氫每噸氫相當于儲存3.3萬度電,將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,是最有效的化學(xué)儲能反應(yīng);與煤炭和石油相比,二氧化碳與制氫甲醇燃料具有燃燒清潔、溫室氣體排放少的特點。如以甲醇代替煤炭作為燃料,排放的PM2.5將減少80%以上,氮氧化物減少90%以上。
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李燦院士“液態(tài)陽光”項目實驗室研發(fā)成功的消息不脛而走。位于西部的蘭州新區(qū)馬上要建設(shè)一個熱電聯(lián)產(chǎn)項目,為園區(qū)里的精細化工提供用電和用氣,而這個項目所排放的二氧化碳正需要“液態(tài)陽光”來制成甲醇。因為有了這樣前瞻性的規(guī)劃和考量,所以在2019年,蘭州新區(qū)配套了一系列優(yōu)惠政策和土地資源,第一時間搶到“液態(tài)陽光”。
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整個項目總投資1.4億,總占地約289畝,其中配套建設(shè)總功率為10MW的光伏發(fā)電占地259畝,為電解水制氫設(shè)備提供電力。2019年12月,70多臺設(shè)備陸續(xù)制作完成準備進廠。
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2020年1月,“液態(tài)陽光”示范項目投料試車,進料3個小時后生產(chǎn)出液體甲醇產(chǎn)品。經(jīng)過權(quán)威機構(gòu)測評,甲醇有機物含量達到99.5%,這也標志著我國利用可再生能源制備液體燃料邁出了工業(yè)化的第一步。
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這是全球范圍內(nèi)第一次直接太陽燃料規(guī)模化合成的嘗試。該項目若滿負荷運行,每年可生產(chǎn)甲醇1500噸,消耗二氧化碳2000噸,消納太陽能發(fā)電1500萬度。
專家估算,目前我國年甲醇產(chǎn)能約8000萬噸,如果采用太陽燃料甲醇合成路線,則每年可減排二氧化碳上億噸。
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按照測算,每噸甲醇所需氫氣的成本為2000元,每噸甲醇所需成本約為2500元。所以,電價的成本決定著“液態(tài)陽光”甲醇的市場競爭力。
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二氧化碳電化學(xué)技術(shù)和“液態(tài)陽光”技術(shù),肩負起二氧化碳減排的重任,兩項技術(shù)雖然目前尚處于大規(guī)模應(yīng)用的初級階段,但隨著電解水制氫技術(shù)的大規(guī)模化應(yīng)用,綠色氫能的成本逐步下降。并借助二氧化碳減排的收益,綠色氫能和“液態(tài)陽光”甲醇將具有市場競爭力,將成為完成碳中和目標的主要路徑之一。
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作為全國政協(xié)委員,李燦在今年的提案中大力推廣以“液態(tài)陽光”甲醇為燃料的汽車。如果我國大部分汽車采用甲醇燃料,就可替代數(shù)億噸汽油,緩減我國石油進口的能源安全問題,相應(yīng)的減排十億噸級二氧化碳。
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全國政協(xié)委員 中國科學(xué)院院士 李燦
半小時觀察:“碳中和”行動展現(xiàn)大國責任與擔當
從碳達峰到碳中和,歐美的過渡期約為50到70年,而中國碳中和目標隱含的過渡時長僅為30年,但這一選擇將把全球?qū)崿F(xiàn)碳中和的時間提前5到10年。
作為世界上最大的發(fā)展中國家,中國實現(xiàn)碳達峰、碳中和比發(fā)達國家的難度更大,然而這既是中國積極應(yīng)對氣候變化、推動構(gòu)建人類命運共同體的責任擔當,也是貫徹新發(fā)展理念、推動高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。
因此,碳達峰、碳中和所引領(lǐng)的能源革命不止是一場技術(shù)革命、消費革命、生產(chǎn)革命,也是體制、機制的革命,需要更多的政策支持、更多元的綠色發(fā)展路徑。我們期待著未來,看到更多的綠色成績。
來源:央視財經(jīng)
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