作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2022/3/7 18:17:14
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韩布兴院士:推进双碳目标,化学不能缺位  

 

“有序推进碳达峰碳中和工作,落实碳达峰行动方案。”2022年政府工作报告再次吹响向双碳目标迈进的号角。

这一目标的实现离不开科技支撑。作为国家战略科技力量,中国科学院近日启动“双碳行动计划”。众多关键核心技术出现在其中。

中国科学院化学研究所(以下简称化学所)早就布局了能源与绿色化学发展方向。那么,在实现双碳目标方面,这里有哪些技术“宝藏”可挖呢?两会期间,《中国科学报》就此采访了中科院院士、化学所研究员韩布兴。

“碳”资源的华丽变身

二氧化碳、生物质、废旧塑料转化、厨余垃圾资源化利用……最近这些年,相关研究是韩布兴和团队的研究重心。

按他的话说,这些方向看似五花八门,但同属绿色化学范畴,都与一个“碳”字相关。“化学是一门创造物质的科学。这些研究的本质都是如何将含碳物质高效转化利用的问题。”他对《中国科学报》说。

“无中生有”,将全球主要温室气体二氧化碳固定在一种可利用的产品中是当前国际研究热点。用二氧化碳制备一氧化碳、甲醇、乙醇、烯烃、烷烃、羧酸……韩布兴的实验室里正在拓展着二氧化碳“变身”各种重要化学品和燃料的新路线。

以二氧化碳加氢制乙醇和液态烃为例,韩布兴表示,这种液体燃料与氢能相比从运输、储藏到使用都更具安全性。针对二氧化碳转化利用过程中涉及到的热力学和动力学问题,他和团队还把物理化学和绿色化学研究相结合,设计了多种高效催化材料和绿色溶剂提高转化速率。

“现在化石资源的利用导致全球每年排放约350亿吨二氧化碳,而全球二氧化碳资源化利用刚超过1亿吨。下一步怎么往前推难度挺大。”韩布兴表示,只有把相关研究产业化的面拓宽,未来二氧化碳利用量才会更大。

这正是他在不同方向广泛布局的一个原因。在碳中和的一个重要方向——生物质转化利用方面,该团队也是“多点开花”,如生物质转化成苯(基本化工原料)、苯酚(树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物的重要原料)、环己酮(可溶解硝酸纤维素、涂料、油漆等)、生物质炭等。

其中,韩布兴团队正在与河北唐山一家名为隆盛生物质能源的公司合作,利用秸秆、林业废弃物等制作生物质炭。据介绍,生物质热解后的主要产物是固体的生物质炭、有机物液体和可燃气体,整个过程没有污染。加工而成的生物质炭以以一定的比例与煤炭混合使用。这样使生物质得到利用,同时生物质炭与煤炭混合后可以使煤炭充分燃烧,减少污染。

“现在(生物质炭)主要用于民用和中小型锅炉,未来将力争推广到钢铁和火电等行业,这样可大幅提高生物质用量,降低污染。”韩布兴说。

不止如此,针对国内大量废旧塑料带来的环境污染和资源浪费问题,该团队与福海蓝天(北京)环保科技有限公司合作,聚焦让废旧塑料转变为油。针对城市棘手的餐厨垃圾问题,该团队正在和广州腾宝权通实业投资集团有限公司合作将其变成有机肥等。此外,他们还开发一系列绿色溶剂,替代现有碳资源转化中使用的挥发性溶剂,提高反应效率和清洁度。

打造绿色技术“富矿”

如今,经过十余年的发展,化学所在能源与绿色化学方面已经打造了一座绿色技术的“富矿”。

韩布兴介绍,化学所在能源与绿色化学方面目前已经形成了三大发展方向,并取得了一批成果:一是可再生能源生产和储能,包括太阳能光伏、锂电池等;二是可再生及可循环碳资源如二氧化碳、生物质、废旧塑料、餐厨垃圾的转化利用,如用生物质制备高性能再生纤维素材料已经实现产业化;三是开发新的反应路线,提高含碳物质的转化高效、实现绿色转化。

据介绍,目前,化学所正在筹建碳中和化学研究中心,进一步推进不同科学方向的跨学科合作,开发更多高效绿色技术。

“作为‘国家队’‘国家人’,必须心系‘国家事’、肩扛‘国家责’。最近中科院提出的双碳行动计划非常好,有助于对实现双碳目标作出贡献。”韩布兴说,双碳目标的实现是一个系统工程,需要能源革命、产业结构调整、人类生产生活方式的变革,特别是科学技术的重大进步是实现双碳目标的重要保障,需要“实实在在的努力”。

化学并非“坑专”

韩布兴表示,实现双碳目标,可以真正实现绿色可持续发展,引导我国家高质量发展。但这也是一个非常艰巨的任务,我国从碳达峰到碳中和的时间比发达国家短得多,实现碳中和目标存在很大挑战。

在他看来,科技发展支撑双碳目标中,化学具有不可替代的作用。一方面一些化学化工产业本身污染和浪费问题严重,亟需开发新技术;另一方面,绿色化学可以发展新的路线和技术,通过新的产业链的设计,从源头上消除污染,防患于未然。他呼吁更多青年科学家和年轻学子投入到相关研究中,推动这一目标更快更好地实现。

韩布兴并不认同当前一些人所谓的“生化环材四大‘天坑’”专业的说法。相反,他认为这几个学科领域都是“21世纪发展的重要方向”——生物学事关生命健康,化学可以创造新的物质,材料是很多制造业发展的关键,环境与高质量生活息息相关。

“实际上,化学专业社会需求量还是很大的,我们的学生毕业后工作都很好找。”韩布兴说,但其前提是要有“真材实料”,能够掌握足够的知识。同时,我国企业作为市场活动的主体,高层次人才仍相对比较缺乏,这一现状亟需改变。“要真正成为一个世界强国,就必须把这些方向做大做强。”他说。

 

 
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