“抓”回二氧化碳，助力碳中和

金涌 中国工程院院士、清华大学化学工程系教授

“双碳”是涉及我国发展的重要议题。在现实生活中，发电厂烧煤、汽车燃油产生的二氧化碳排到大气中，让“天上”的二氧化碳越来越浓，导致地球的热量无法向太空扩散，地球的气温便会越来越高。科学家认为，地球上的温度最多只能上升2℃，否则地球两极的冰雪就会融化，届时海水水平面可能提高几十米，对人类生活会造成很大的影响。

打造二氧化碳零排放电力供应系统势在必行

作为一个发展中国家，我国向全世界宣示，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。也就是说，到2030年，我国的二氧化碳排放量力争不再增加；到2060年，二氧化碳要争取实现零排放。碳中和的意思是，之前排放了多少二氧化碳，就得回收多少二氧化碳。

我国的二氧化碳排放要实现碳中和，面临着四大挑战，即二氧化碳排放总量最大、从达峰到碳中和的时间紧迫、必须与经济发展同步进行、必须保持强大的制造业。

要改变现状，我们需要打造一个二氧化碳零排放的电力供应系统。目前，我国靠化石燃料提供能量，未来要靠可再生能源，也就是靠光伏发电、风力发电、水力发电等。光伏发电产生的一度电的成本，与风力发电、烧煤发电的成本基本持平，具有较好的发展前景。但是，如果将可再生能源作为主能源，最大的挑战就是电量稳定性。因此，储电技术必须要跟得上，发展储电技术和建设智能电网成为应有之义。

石油、煤炭从燃料变为材料

如果我们使用了可再生能源，那石油、煤炭就没用了吗？答案是否定的。因为油和煤是碳氢化合物，我们可以把它们变成材料。除了需要在未来探寻颠覆性的技术外，目前已知的最佳利用途径，是煤的分质利用。煤不是单纯的碳，煤中的碳氢比是1比0.8，也就是每10个碳原子伴有8个氢分子。如果用煤当燃料，就相当于把氢也一起烧掉了。煤的分质利用，是把煤所含的碳变成焦炭或半焦，把氢拿出来利用。

那么问题就是，将煤分质利用后，半焦要如何处理？如果用来烧，还是会产生二氧化碳，所以要为半焦找到出路。碳本身也是还原剂，如果把半焦加热到一定温度，碰到二氧化碳，就会把二氧化碳还原成一氧化碳。一氧化碳在制作乙醇上具有一定优势。中国乙醇的生产量只有200万吨/年，美国的生产量是4000万吨/年。中国要生产乙醇，但苦于没有粮食。如果我们可以用一氧化碳发酵做原料，就不再需要用粮食制造乙醇。

最近我国正在研发一项将二氧化碳收集起来的技术，把烟囱里的二氧化碳气体重新变成固体储存或者使用起来。发电厂烟囱里的二氧化碳约占所有气体的14%，科学家通过一些化学链技术可以将烟囱里的二氧化碳气体变成粉末，把二氧化碳“抓”回来。

如果摆脱了资源和能源的匮乏，我们将迎来一个新的时代，即从化石能源时代进入到可再生能源时代。届时，化石能源也将迈入从燃料变成材料的时代。

（以上稿件由科普时报记者张英贤整理）