世界顶尖科学家绘制“双碳”治理科技创新路线图

世界顶尖科学家绘制“双碳”治理科技创新路线图字体：小中大分享到：世界顶尖科学家绘制“双碳”治理科技创新路线图2021-11-03 08:09:33来源：科技日报

在世界各国政府首脑共同探讨全球变暖的同时，各国顶尖科学家也在提出科学可行的解决方案，以实现“双碳”的目标。11月2日，在第四届世界顶尖科学家碳大会“双碳”治理论坛——通向“双碳目标”的科技之路论坛上，科学家们从生物、化学、材料科学等角度绘制了“双碳”治理路线图。

国际上有哪些“双碳”治理的新技术方案？

减碳、固碳、增碳汇是目前实现“双碳”目标的主要途径。在这个过程中，清洁的储能技术、二氧化碳的转化和碳汇的增加，需要物理、生物、化学等多学科的科学技术共同参与。

防止全球气温上升的关键在于减少温室气体排放。1997年诺贝尔物理学奖获得者朱分析说，过去100年全球二氧化碳排放的大部分来自工业生产中化石燃料的使用。未来要把地球的升温控制在1.5℃-2℃的范围内，就要提高清洁能源的利用率。清洁能源技术包括输变电、储能、能源分配和生态改造。

“中国输变电技术领先世界，储能技术也很重要。目前日本、美国、中国都在世界前列。”朱还提到，电池储能技术的提高对清洁能源利用起着关键作用。他预测，基于锂、石墨和硅等材料的储能密度将在未来10到20年翻一番。此外，他还介绍了世界各地与储能技术相关的基础研究成果，如从海水中电化学提取氢和锂。此外，通过微生物和植物之间的相互作用，可以减少化肥的使用。

碳封存技术将对未来的二氧化碳储存和管理产生影响。2015年麦克阿瑟天才奖获得者杨培东致力于通过人工模拟自然界的光合作用，将二氧化碳转化为其他化学物质的研究。特别是，二氧化碳中的碳键被作为催化剂的微生物或无机物电化学活化。此外，学术界和工业界也在研究将二氧化碳转化为一氧化碳和甲酸。他还提到一个案例，德国一家化工厂利用太阳能和风能将二氧化碳转化为航空空燃料，实现了零排放。

为了实现二氧化碳的转化，实现零排放，杨培东建议利用光电化学、电化学、热化学、生物学等技术，最大化太阳能足迹，减少与这些新的化学过程相关的新增碳足迹。

适合“双碳”目标的科学调整机制

“关键是如何实现有效的负排放。你可能会很自然地想到海洋，海洋覆盖了地球表面近70%的面积，平均水深接近4000米。这是一个巨大的碳库。”中国科学院院士焦念志介绍了三种海洋碳储存机制——微型生物碳泵、生物泵和碳酸盐泵。他建议，可以建立海洋和陆地一体化的协调体系，减少碳排放，实现负排放，比如大规模的海水养殖，这是一个非常有效的方式。实现“双碳”目标的国际合作也非常重要。焦念志介绍，目前已有15个国家的科学家参与了海洋负排放国际计划。

从煤炭经济到绿色甲醇经济，南科大化学系清洁能源研究院院长虫火谷提到了绿色甲醇技术。绿色甲醇具有“本质碳中和”的特性。结合甲醇和氢能、先进的电力和储能技术，应用于电力、发电、建筑等领域，实现零排放绿色甲醇应用。

虫火谷说，液体是人类用作燃料、能源储存和运输的首选。甲醇不仅仅是一种化学品，而是一种化学储能和储氢方法。短期内，我国北方内陆地区可以利用丰富的煤炭资源生产甲醇，沿海地区可以利用国外丰富的天然气生产甲醇。从长远来看，中国西部的太阳能和风能产生的清洁能源可以用来发电，氢气和二氧化碳可以通过电解水合成甲醇。

在实现“双碳”目标的路上，经济效益、社会发展、新技术推广和国际合作也是与会科学家关心的话题。朱表示，“双碳”的目标首先要考虑经济效益，初期成本很重要，持有成本也很重要，还要考虑科技的实用性。比如在推广电动汽车的同时，考虑是否每个人都能拥有充电车库。

此外，与会科学家也非常赞同人工智能对“双碳”技术的加速。比如二氧化碳催化剂就是用人工智能技术设计的。杨培东说，目前，许多国际研究机构使用人工智能技术来设计催化剂，他希望未来科学家可以通过魔法来设计催化剂。

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