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二氧化碳变废为宝 还能做燃料、油品

  二氧化碳是当今最主要的温室气体,也是人类面临的最大挑战之一,联合国专门针对二氧化碳减排进行过诸多努力。

  但是,在科学家眼中,二氧化碳除了危害,还是一种储量丰富的“碳源”,如果能借助科技手段将其“变废为宝”,不仅能缓解碳排放引发的温室效应,还将循环利用,成为理想的能源补充形式。

  如何将温室效应的元凶,变成可持续发展的资源呢?

  在《中国经济大讲堂》演讲中,中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和指出,我们要想办法多用可再生能源,减少二氧化碳排放,这样对国际社会、对大家都有好处。而把二氧化碳转化成能源,在科学上是可行的,科学家也在不断探索。这一愿景的实现,需要大家共同努力。

中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和:

  什么叫温室效应?把棒冰用被子盖起来是为了隔热,使热量不散发出去,达到保温的效果。二氧化碳多了后,就在大气层上面,产生像被子的东西,把地球给盖上了。但地球的能量是从太阳来的,假如给地球盖上被子,来自太阳的能量散发起来不就难了吗?地球温度不就增加了吗?

  所以根据这个理论,二氧化碳是温室气体。

  世界上大概一年要将400亿吨左右的二氧化碳排放到大气当中去。早年中国的二氧化碳排放量非常低,总量非常低,人均排放更低,而那时候欧美发达国家排放量很大。这几年,量慢慢在增加。改革开放后,经济有了大的飞跃,我们的二氧化碳排放量增加。

  根据统计,到2018年的数据,中国每年要排100亿吨左右的二氧化碳,其中工业排放的二氧化碳特别多,以煤为主的能源结构使中国在环境方面的压力非常大。

  国际社会认准二氧化碳是温室气体,它会对地球的温升、环境有很大的影响,就考虑要限制二氧化碳的排放。

  能不能用能源,但是不排二氧化碳呢?可只要是用了化石能源,碳加氧总要产生二氧化碳。或者,二氧化碳是能量来的,那就少用能,但少用能对发展有问题。中国想对国际社会承诺,二氧化碳排放与发展是有关系的,但并不是少排了二氧化碳,发展就一定慢了。

  减少二氧化碳的排放和发展之间的关系也不是完全对应的,我们要想办法用可再生能源,少排二氧化碳,这样对国际社会、对大家都有好处。

  但是假如可用可再生能源也不多,二氧化碳也都排出来了,或者马上还要排怎么办呢?美国人想了个办法,叫CCS,即二氧化碳捕获和封存技术,将产生的二氧化碳收集起来,把它变纯后再把它压缩。

  我们最后能不能把这些压缩的二氧化碳藏到矿井、岩石里,或者藏到海底去?CCS(二氧化碳捕获和封存技术)要花很多钱,大家都在做这件事。

  可是,将压缩的二氧化碳摆到岩层下面或者别处去,是不是靠谱呢?万一哪天地震了或者发生什么自然灾害呢?关键问题是费用特别大,现在最高的发电厂的能源效率大概是50%左右,一半的废热散掉了,一半发电了。假如用这个方法,以后发电效率就变成40%,也就说有10%的能源去处理二氧化碳,合适吗?但现在也在研究,也没有哪个地方大规模地做这件事。

  能不能把二氧化碳用起来呢?最近有人在做,在电催化转化上面二氧化碳加甲烷这两个共转化后,变成化学品甲醇,将来再变成乙烯、乙醇。假如未来直接用电,把二氧化碳在电极上用水或者甲烷就能变成大家需要的化学品,我认为这个过程是可行的。因为电化学过程规模做得比较大,而且它的法拉第效率相对较高,专一性较强。

  实际重要的事情,是把二氧化碳的转化看成储能的过程。即把风能弄来,把二氧化碳变成甲醇,把光电风产生的电能最后变成甲醇,把能量储存到甲醇里,甲醇再燃烧,就获得了能量。

  未来有没有可能用人造树叶直接进行转化?因为树叶能通过光合作用把水、二氧化碳变成我们需要的烃类。还有人用光反应器,把二氧化碳、水加进去,光一照,在催化剂上,就可以得到燃料、油品。有没有可能,在可再生能源场景下转化二氧化碳呢?我认为是可能的,但什么时候能实现不知道,要靠大家来共同做。

  这在科学上是可行的,但怎么把这些事变成实际的过程,要大家费很多劲来做,所以这是一个美好的愿景。

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