作者:倪伟波 来源:《科学新闻》 发布时间:2015/3/9 15:14:23
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谢和平:探索低碳循环技术 实现“美丽中国梦”

 

 
 
 
 
“矿化1吨二氧化碳,能够产出140度电能,同时产出1.91吨、价值人民币2000~3000元的碳酸氢钠。”中国工程院院士、四川大学校长谢和平饶有兴致地介绍。
 
2014年,谢和平领衔的课题组首次在国际上开发出了二氧化碳矿化发电的CMFC(CO2-Mineralized Fuel Cell)新方法和技术,攻克了将二氧化碳作为潜在低位能源直接发电的世界性难题。
 
尽管如此,谢和平感到需要探索和研究的技术难题还很多,前进的道路并不顺畅。
 
二氧化碳:封存不如利用
 
近年来,随着工业化和城镇化进程的加速,全球二氧化碳排放量逐年攀升。大气中二氧化碳急剧增多,已经引发了全球温室效应、海平面上升、极端气候频发等一系列生态环境问题。
 
如何在满足人类日益增长能源需求的同时减少二氧化碳排放,是当前面临的一个全球性难题。携手推进碳减排早已成为了世界各国的共识。
 
国际上通常采用的是碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术,即将二氧化碳进行地质封存以达到减排的目标。
 
然而,CCS技术并不能实现真正的循环发展,并逐渐暴露出一些问题。例如“二氧化碳会与地层中原有的岩石、地下水发生化学反应,影响地质结构的长期稳定,甚至诱发地震。”
 
在谢和平看来,与其将二氧化碳封存,倒不如进行高效利用。
 
事实上,全世界的科学家都在尝试着利用二氧化碳:一种途径是将二氧化碳转化为有机物及高分子聚合物等化工产品;而另一种途径是将二氧化碳与水分解,转化为甲醇、石油等再生能源。
 
不过,这两种方式有着共同的弊端:原料成本高、能耗高、碳循环周期短、工业规模小。
 
而天然矿物或工业废料中又蕴含着十分丰富的镁、钾、硫、钛等人类所需的资源,如果能通过二氧化碳矿化分离出这些资源,岂不是两全其美?
 
于是,谢和平开始对“二氧化碳矿化发电”进行攻关。
 
功夫不负有心人。经过多年的基础研究探索和技术攻关,谢和平带领着课题组在国际上寻找到了碳减排的新路径——CMFC新方法和技术。
 
这一新方法和技术在不需要外部提供能源的情况下,通过二氧化碳矿化直接获取电能,同时联产高附加值的化工产品,兼具了二氧化碳减排、工业污染物处理以及联产化工产品的三重作用。
 
“考虑到每年全球340 亿吨二氧化碳的排放量,如果使用二氧化碳矿化发电技术,能够开发出的潜在电能是相当巨大的。”
 
为研究二氧化碳矿化发电的CMFC是否能直接适用于含氢氧化钙的工业固废,谢和平还带领课题组直接利用工厂排放的废弃电石渣和窑灰作为原料进行实验。结果发现,两种废渣都能直接用于二氧化碳矿化发电,电石渣的反应活性与分析纯的氢氧化钙非常接近。
 
当然,作为二氧化碳矿化“对象”的还不止于此,“自然界中还有很多矿物可以转化为高附加值的化工产品。”
 
“碳捕获、利用和封存应是我国乃至世界二氧化碳减排的方向和重点。”但谢和平深知,这其中还有很多关键性的技术难题需要破解。
 
低碳循环这条路并不好走。
 
科学家的艺术梦
 
对于谢和平,人们了解更多的是他作为科学家在科研上取得的突出成果,以及作为教育家在担任校长期间人才培养的独到眼光。
 
可很少有人知道,他其实非常热爱艺术,在草书方面颇有建树。
 
与书法的结缘,不仅仅是他的兴趣使然,更是一种自我完善的要求。在他看来,作为一名合格的综合性大学校长,光有知识还不够,必须要有深厚的文化底蕴。
 
因此,在工作之余,他“见缝插针”地利用难得的闲暇,通过阅读经典、学史、习字来提升人文修养,感悟传统文化。
 
在练习书法的过程中,他不仅感受到了艺术的无尽魅力,更体悟到一种“小我、勿我、无我”的修养、境界和胸怀。这也成为他一直追求的为人之道。
 
人们常认为,科学是理性的,艺术是感性的。
 
可是谢和平却把科学与艺术看作是硬币的两面。“只有艺术与科学的融合,才能让我们更好地传承,并在此基础上有所创新。”
 
谢和平将这种感悟渗透到科学与艺术的实践中,用艺术的眼光看待科学,用科学的理念参与艺术实践。
 
他曾经写过这样一首诗:“万事天行何言难,功成本在有无间。浮生淡泊长求索,笑看寒云山外山。”这首叫做《求索》的自作诗,正是他生活态度和人生追求的真实写照。
 
虽然即将步入耳顺之年,但对于川大的未来发展、科研的进展与突破,谢和平还有很多新设想,他将继续在“追梦”的道路中上下求索。■
 
(谢和平,中国工程院院士,四川大学校长。2014年,谢和平课题组提出一种利用二氧化碳直接发电的新矿化反应及化学原理。这是在国际上首次开发出二氧化碳矿化发电的CMFC新方法和技术,攻克了将二氧化碳作为潜在低位能源直接发电的世界性难题。)
 
《科学新闻》 (科学新闻2015年2月刊 封面)

 

 
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