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金涌院士:碳减排了,传统化石能源还有出路吗?
作者:  发布时间:2021/8/16  点击量:440 次  关闭

我国尚处工业化和城镇化发展的中后期,在未来一段时间内,能源需求仍将持续增长,碳排放压力仍然巨大。在保持经济增长的同时,如何科学把握化石能源替代与退出节奏是实现碳减排目标的关键,也是能源领域未来实现高质量发展的最大挑战。近日在接受记者采访时,中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长金涌对此给出了他的观点。


(文丨本报记者 朱妍 仲蕊)





“既要实现双碳目标,


又要保持经济健康稳定发展”




围绕碳达峰、碳中和目标,大到地方与行业、小到单个企业,纷纷拿出自己的减碳方案。其中,不乏一些蜂拥而上、过犹不及的做法。在金涌看来,减碳不仅涉及技术问题,还包括对政策、经济、管理等全方位考量,“传统高碳发展路线必须遏制,但超出目前发展阶段、不切合实际的行动同样不可取。”




“从现在起到实现碳中和,时间跨度为40年。这要求我们把转型路线图排到未来40年计划之内,既要做好长远、全面谋划,也要认识到该过程不可能一蹴而就。”金涌表示,按照目标设定,我国人均GDP预计从目前的1万美元增至2050年的4万美元左右,经济快速增长难免伴随着排放压力。“减排绝不是不要发展,既要实现双碳目标,又要保持经济健康稳定发展,才是我们面临的真正挑战。”




为实现减碳与发展并行,降低能耗是关键。“每创造1万元GDP,我们消耗多少能源?上世纪70年代,该数字高达17吨标煤,目前已降至约0.5吨标煤,很明显,我国作了大量工作。”金涌坦言,同期主流发达国家的万元GDP能耗一般维持在0.1-0.2吨标煤,相比之下,我国万元GDP能耗依然偏高。“同一项传统工业生产活动,我国能耗水平比国际先进相差约10%-30%,整体能耗水平却落后了2-3倍,根本问题在于产业结构。低端产业要发展为高质量智能制造业,否则,我们就不可能在实现碳中和的同时将人均GDP翻两番。”




金涌举例说,目前,我国钢铁、水泥产量分别接近全球总量的一半和六成,此类初级产品大量存在。“我们正在由后工业化社会走向信息化、智能化社会,未来三四十年发展还需要这么多钢铁和水泥吗?高能耗、低产值项目应有序退出,改由低能耗、高附加值的产业拉动发展。但同时,产业替代有缓冲期、先进技术有成熟期,不是立刻‘一刀切’,必须考虑到经济可承受力的问题。”




从“化石燃料”走向


“化石材料”是出路所在




碳达峰、碳中和目标推动新能源产业加速发展,传统化石能源出路何在?“我们吃的是碳水化合物、用的是碳氢化合物,衣食住行都离不开碳元素,而化石能源恰恰含有丰富的碳。”金涌表示,由于长期被作为燃料使用,煤、油、气燃烧产生大量二氧化碳,尽可能把碳“留”在产品中不外排,即可化解高碳问题。




怎么“留住碳”?金涌提出,应把“化石燃料”变为“化石材料”,用于生产化工等高端产品。以石油化工标志性产品乙烯为例,我国原油加工量约6亿-7亿吨/年,其中乙烯产量为3000多万吨,仅5%左右的原油变为乙烯,尚有千万吨依赖进口。“该比例若能提高,在满足需求的同时,还可以减少排放量、提高附加值。按照传统炼油技术,每炼1吨原油,汽柴油等油品占比80%,使用燃烧即大量排碳;仅20%的产品为石脑油,进一步加工三烯三苯,用于生产塑料、橡胶、纤维等必需品。若能将炼油产品比例倒过来,80%的原油做成材料,那么就能实现石油高附加值利用,并且大大减少排放。”




被视为排放“最大元凶”的煤炭,问题同样出在利用方式上。“煤炭一烧就产生大量二氧化碳,如果不烧煤,用它做什么?”金涌认为,“按照现行技术路线,煤化工仍属于高碳产业,例如煤制烯烃、煤制氢的吨二氧化碳排放分别达到17.4吨、11.3吨,因此现行煤化工并不是煤炭利用的最好选择。既要把煤从燃料变为材料,还要做到少排二氧化碳,才是真正理想出路。”




为此,既需要颠覆性技术,也要重视已有利用方式的更新。金涌举例说,在褐煤中,每个碳原子伴有0.8个氢分子,后者是宝贵的化学元素。“如果能在烧之前把碳、氢分开,也就是实现煤的分质利用,把其中的碳变成半焦进而生产化工品,剩余的氢拿出来利用,煤的利用率提升了,经济价值也有提高。氢、半焦都是还原剂,为进一步加工利用二氧化碳提供了可能性。”




原生资源高效加工转化、


废弃物再资源化等方面提升空间大




在金涌看来,实现碳中和还需重视循环经济,达到“节流”与“开源”并重。




循环经济的典型特征是“以少产多”,即物尽其用、综合利用、循环利用,以更少的能源资源消耗和环境排放,获得更多、更高附加值和更具可持续性的产品和服务。“能量不可循环,但材料可以再利用,本质是提高资源利用效率。”金涌表示,碳达峰、碳中和目标给予循环经济新的要求。




统计显示,“十三五”期间,我国主要资源产出率提高26%左右,这是反映经济系统资源利用效率水平的综合性指标。在此基础上,国家发改委印发的《“十四五”循环经济发展规划》提出,2025年主要资源产出率较2020年提高约20%的目标。“按可比口径计算,我国资源产出率水平与发达国家相比还有较大差距。一是结构性原因,我国仍处于大量消耗资源的快速城镇化和大规模基础设施建设阶段,而发达国家已迈过这个时期。二是技术性原因,我国在原生资源高效加工转化、废弃物再资源化等方面的技术和管理水平还有较大提升空间。”金涌称。




金涌建议,除了重视技术原始创新,发展循环经济还需加强资源利用效率监测和评估,提升统计数据对循环经济发展的支撑能力,并以此作为督促和引导各领域开展循环经济工作的“指示器”和“风向标”。由于物质资源社会代谢过程的复杂性,完成这项任务需要统计部门和不同行业、领域相关主体付出更多努力。




“为减少能源消耗,联合国环境署早已提出全民参与理念。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立方米天然气,可减少2.1千克碳排放;每节约1立方米的水,可减少约0.2千克碳排放。”金涌表示,低碳环保离不开全民参与,很多生活细节的改变均有助于二氧化碳减排。



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