地球大氣中二氧化碳雖只占0.04%，但它對(duì)氣候變化產(chǎn)生了巨大影響。近年來，二氧化碳等溫室氣體的過度排放加劇了全球氣候變暖，嚴(yán)重威脅人類的可持續(xù)發(fā)展。如何讓二氧化碳“變廢為寶”，成為理想的能源補(bǔ)給，是亟待解決的科學(xué)問題。

近日，在北京召開的香山科學(xué)會(huì)議第742次學(xué)術(shù)討論會(huì)上，科學(xué)家圍繞低碳催化與二氧化碳利用、低碳利用前瞻技術(shù)和碳減排戰(zhàn)略等議題進(jìn)行了深入探討。

時(shí)間緊迫 意義重大

世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展依賴化石能源，但其利用過程中排放了大量二氧化碳，導(dǎo)致了一系列環(huán)境和社會(huì)問題。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)2023年3月最新發(fā)布的評(píng)估報(bào)告顯示，全球溫升預(yù)計(jì)在2021年至2040年內(nèi)達(dá)到1.5℃。要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》追求的1.5℃溫控目標(biāo)以及2050年全球碳中和愿景，任務(wù)十分艱巨。

同時(shí)，以煤、石油、天然氣為代表的化石資源因大量消耗正日趨枯竭。

“妥善解決經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境三者之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已成為人類社會(huì)面臨的重大挑戰(zhàn)。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員韓布興表示，二氧化碳雖然對(duì)氣候變化不利，但其是儲(chǔ)量豐富、無毒、便宜易得、可再生的碳資源。

當(dāng)前，我國二氧化碳年排放量在100億噸左右。與會(huì)專家表示，我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化較快發(fā)展階段，生活、交通等領(lǐng)域用能持續(xù)增長，能源消費(fèi)將保持剛性增長態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要付出艱苦的努力，構(gòu)建碳中和技術(shù)體系時(shí)間緊迫、意義重大。

韓布興提出，將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為重要化學(xué)品、能源產(chǎn)品和材料，發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

科技支撐不可或缺

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，科技創(chuàng)新發(fā)揮著不可替代的重要作用。

將二氧化碳“變廢為寶”高值化利用，已是大勢(shì)所趨。近年來，科研人員在這方面開展了大量研究，提出多種轉(zhuǎn)化利用二氧化碳的方法和途徑。

在會(huì)上，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦介紹了基于太陽能等可再生能源的液態(tài)陽光甲醇合成技術(shù)路徑，以及利用二氧化碳合成大宗化學(xué)品的研究進(jìn)展。

何為液態(tài)陽光?其基本原理是利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源分解水制備綠氫，再由綠氫加二氧化碳轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇等液體太陽燃料。也就是以甲醇為載體實(shí)現(xiàn)太陽能等清潔能源的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用。

李燦指出，液態(tài)陽光甲醇可在多方面助力二氧化碳減排，有了太陽能等可再生能源資源就可制備液態(tài)陽光燃料，實(shí)現(xiàn)碳中和。沿著液態(tài)陽光的思路，二氧化碳資源化還可生產(chǎn)汽油、柴油甚至航空煤油等液體燃料，此外也可生產(chǎn)烯烴、芳烴等，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤化工和石油化工的綠色化、低碳化高質(zhì)量發(fā)展。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究員石峰表示，基于二氧化碳活化轉(zhuǎn)化發(fā)展一些經(jīng)濟(jì)性較好的反應(yīng)過程，也是一個(gè)較為理想的選擇。

例如，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員丁奎嶺團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了國際首套千噸級(jí)二氧化碳還原胺化制備N,N-二甲基甲酰胺中試裝置。

石峰團(tuán)隊(duì)基于負(fù)載多相催化材料的創(chuàng)制，在二氧化碳還原胺化領(lǐng)域也取得了一些進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載釕、鈀、銅等多相催化材料催化的二氧化碳還原胺化合成N-甲酰胺和N-甲基化胺。

未來面臨巨大挑戰(zhàn)

“我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的提出，在體現(xiàn)中國作為負(fù)責(zé)任大國擔(dān)當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)，也意味著碳減排將面臨艱巨任務(wù)和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，并對(duì)實(shí)施碳減排政策提出了更高的要求。”中國財(cái)政科學(xué)研究院研究員許文表示。

南開大學(xué)教授何良年強(qiáng)調(diào)，二氧化碳資源化利用的貢獻(xiàn)不在于碳減排的絕對(duì)量，更重要的是減緩人類對(duì)化石資源的依賴，調(diào)節(jié)碳循環(huán)，提供更加環(huán)境友好的生產(chǎn)方法，減少化石生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。

在二氧化碳利用技術(shù)方面，中國展現(xiàn)出了一些優(yōu)勢(shì)。二氧化碳排放量大、面廣，具備地質(zhì)條件多樣、工業(yè)體系完備等有利于二氧化碳利用技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的優(yōu)勢(shì)條件，在實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)突破和成本下降的基礎(chǔ)上，有望帶來顯著的減排效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

但是，與會(huì)專家也指出了目前存在的問題，例如，技術(shù)成熟度低、與傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)技術(shù)相比缺少競爭優(yōu)勢(shì)、減排核算復(fù)雜等。

“解決二氧化碳轉(zhuǎn)化中的科學(xué)難題，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一項(xiàng)長期的課題。”韓布興表示，未來還有很長的路要走。