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        金涌院士:碳減排了 傳統化石能源還有出路嗎?

        來源:中國能源報    作者:    發布時間:2021-08-16

          作者:朱妍 仲蕊

          我國尚處工業化和城鎮化發展的中后期,在未來一段時間內,能源需求仍將持續增長,碳排放壓力仍然巨大。在保持經濟增長的同時,如何科學把握化石能源替代與退出節奏是實現碳減排目標的關鍵,也是能源領域未來實現高質量發展的最大挑戰。近日在接受記者采訪時,中國工程院院士、清華大學化工科學與技術研究院院長金涌對此給出了他的觀點。

        “既要實現雙碳目標,又要保持經濟健康穩定發展”

          圍繞碳達峰、碳中和目標,大到地方與行業、小到單個企業,紛紛拿出自己的減碳方案。其中,不乏一些蜂擁而上、過猶不及的做法。在金涌看來,減碳不僅涉及技術問題,還包括對政策、經濟、管理等全方位考量,“傳統高碳發展路線必須遏制,但超出目前發展階段、不切合實際的行動同樣不可取。”

          “從現在起到實現碳中和,時間跨度為40年。這要求我們把轉型路線圖排到未來40年計劃之內,既要做好長遠、全面謀劃,也要認識到該過程不可能一蹴而就。”金涌表示,按照目標設定,我國人均GDP預計從目前的1萬美元增至2050年的4萬美元左右,經濟快速增長難免伴隨著排放壓力。“減排絕不是不要發展,既要實現雙碳目標,又要保持經濟健康穩定發展,才是我們面臨的真正挑戰。”

          為實現減碳與發展并行,降低能耗是關鍵。“每創造1萬元GDP,我們消耗多少能源?上世紀70年代,該數字高達17噸標煤,目前已降至約0.5噸標煤,很明顯,我國作了大量工作。”金涌坦言,同期主流發達國家的萬元GDP能耗一般維持在0.1-0.2萬噸標煤,相比之下,我國萬元GDP能耗依然偏高。“同一項傳統工業生產活動,我國能耗水平比國際先進相差約10%-30%,整體能耗水平卻落后了2-3倍,根本問題在于產業結構。低端產業要發展為高質量智能制造業,否則,我們就不可能在實現碳中和的同時將人均GDP翻兩番。”

          金涌舉例說,目前,我國鋼鐵、水泥產量分別接近全球總量的一半和六成,此類初級產品大量存在。“我們正在由后工業化社會走向信息化、智能化社會,未來三四十年發展還需要這么多鋼鐵和水泥嗎?高能耗、低產值項目應有序退出,改由低能耗、高附加值的產業拉動發展。但同時,產業替代有緩沖期、先進技術有成熟期,不是立刻‘一刀切’,必須考慮到經濟可承受力的問題。”

        從“化石燃料”走向“化石材料”是出路所在

          碳達峰、碳中和目標推動新能源產業加速發展,傳統化石能源出路何在?“我們吃的是碳水化合物、用的是碳氫化合物,衣食住行都離不開碳元素,而化石能源恰恰含有豐富的碳。”金涌表示,由于長期被作為燃料使用,煤、油、氣燃燒產生大量二氧化碳,盡可能把碳“留”在產品中不外排,即可化解高碳問題。

          怎么“留住碳”?金涌提出,應把“化石燃料”變為“化石材料”,用于生產化工等高端產品。以石油化工標志性產品乙烯為例,我國原油加工量約6億-7億噸/年,其中乙烯產量為3000多萬噸,僅5%左右的原油變為乙烯,尚有千萬噸依賴進口。“該比例若能提高,在滿足需求的同時,還可以減少排放量、提高附加值。按照傳統煉油技術,每煉1噸原油,汽柴油等油品占比80%,使用燃燒即大量排碳;僅20%的產品為石腦油,進一步加工三烯三苯,用于生產塑料、橡膠、纖維等必需品。若能將煉油產品比例倒過來,80%的原油做成材料,那么就能實現石油高附加值利用,并且大大減少排放。”

          被視為排放“最大元兇”的煤炭,問題同樣出在利用方式上。“煤炭一燒就產生大量二氧化碳,如果不燒煤,用它做什么?”金涌認為,“按照現行技術路線,煤化工仍屬于高碳產業,例如煤制烯烴、煤制氫的噸二氧化碳排放分別達到17.4噸、11.3噸,因此現行煤化工并不是煤炭利用的最好選擇。既要把煤從燃料變為材料,還要做到少排二氧化碳,才是真正理想出路。”

          為此,既需要顛覆性技術,也要重視已有利用方式的更新。金涌舉例說,在褐煤中,每個碳原子伴有0.8個氫分子,后者是寶貴的化學元素。“如果能在燒之前把碳、氫分開,也就是實現煤的分質利用,把其中的碳變成半焦進而生產化工品,剩余的氫拿出來利用,煤的利用率提升了,經濟價值也有提高。氫、半焦都是還原劑,為進一步加工利用二氧化碳提供了可能性。”

        原生資源高效加工轉化、廢棄物再資源化等方面提升空間大

          在金涌看來,實現碳中和還需重視循環經濟,達到“節流”與“開源”并重。

          循環經濟的典型特征是“以少產多”,即物盡其用、綜合利用、循環利用,以更少的能源資源消耗和環境排放,獲得更多、更高附加值和更具可持續性的產品和服務。“能量不可循環,但材料可以再利用,本質是提高資源利用效率。”金涌表示,碳達峰、碳中和目標給予循環經濟新的要求。

          統計顯示,“十三五”期間,我國主要資源產出率提高26%左右,這是反映經濟系統資源利用效率水平的綜合性指標。在此基礎上,國家發改委印發的《“十四五”循環經濟發展規劃》提出,2025年主要資源產出率較2020年提高約20%的目標。“按可比口徑計算,我國資源產出率水平與發達國家相比還有較大差距。一是結構性原因,我國仍處于大量消耗資源的快速城鎮化和大規?;A設施建設階段,而發達國家已邁過這個時期。二是技術性原因,我國在原生資源高效加工轉化、廢棄物再資源化等方面的技術和管理水平還有較大提升空間。”金涌稱。

          金涌建議,除了重視技術原始創新,發展循環經濟還需加強資源利用效率監測和評估,提升統計數據對循環經濟發展的支撐能力,并以此作為督促和引導各領域開展循環經濟工作的“指示器”和“風向標”。由于物質資源社會代謝過程的復雜性,完成這項任務需要統計部門和不同行業、領域相關主體付出更多努力。

          “為減少能源消耗,聯合國環境署早已提出全民參與理念。比如,洗完衣服不甩干,而是自然晾干,每人每天可少排碳2.3千克;每少用1立方米天然氣,可減少2.1千克碳排放;每節約1立方米的水,可減少約0.2千克碳排放。”金涌表示,低碳環保離不開全民參與,很多生活細節的改變均有助于二氧化碳減排。

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