人類宜居的地球環(huán)境,是在距今約五億年前形成的。
而人類文明演進到工業(yè)革命之后,開始迅速打破大氣的平衡——大量埋于地下的化石燃料推動人類迅速進入工業(yè)文明,同時也令大氣中的二氧化碳濃度幾乎翻了一倍。
由此引發(fā)的氣候變化,已經(jīng)不容人類視而不見了。
中國科學院大連化學物理研究所的李燦院士團隊,突破了綠色氫能和液態(tài)陽光方案中的關(guān)鍵技術(shù)。“液態(tài)陽光+綠氫”策略可實現(xiàn)數(shù)10億噸級減碳,形成萬億級以上新興產(chǎn)業(yè)。
在近期舉行的“墨子沙龍”上,李燦介紹,“液態(tài)陽光”這種人工光合反應(yīng),其效率可比自然界的光合作用提高幾十倍,超過14%。這可能將是一場重大的能源革命,替代化石能源,最大程度減少碳排放,幫助人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
全球努力的目標
2050年控制升溫1.5℃
電影《流浪地球》講述了當太陽系已經(jīng)不適合人類生存,人類帶著地球去宇宙別處流浪的故事。“故事很有想象力,如果地球本身的大氣層被我們破壞,那是連流浪都不能挽回的悲劇。”李燦院士說,人類必須正視目前的危機。
要知道,迄今為止,人類還沒能找到第二顆類似地球的宜居行星,可以開辟第二家園。
眾所周知,大氣層就像一層厚度適中的棉被。太陽為地球帶來的能量,大部分會耗散出去,但由于大氣層“棉被”的存在,這些能量不會全部耗散出去,從而為人類生存提供了適宜的溫度。
而這層“棉被”恰到好處的保溫功能取決于其成分組成,是經(jīng)過幾十億年的演化,到距今5億年前,才逐步穩(wěn)定下來。如果大氣成分發(fā)生改變,就會引起地球表面溫度的變化,哪怕幾度升降,都將會帶來生態(tài)、氣候、環(huán)境的巨變。
人類大量使用化石能源,導致二氧化碳等釋放入大氣,引發(fā)溫室效應(yīng)。近些年來,極端氣候現(xiàn)象頻發(fā),已為人類敲響了警鐘,減排二氧化碳的議題已經(jīng)刻不容緩。
2015年,巴黎氣候大會提出目標——在21世紀末將全球地表溫度相對于工業(yè)化前上升的幅度控制在2℃以內(nèi)。而在2050年之前,各締約方還應(yīng)努力將這個數(shù)字控制在1.5℃之內(nèi)。
迄今為止,多數(shù)發(fā)達國家也已經(jīng)給出了各自碳達峰和碳中和的時間表。2020年9月22日,中國向世界宣布了2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和的目標。
液態(tài)陽光+綠氫
為10億噸減排挑戰(zhàn)科學高峰
解決碳排放問題,世界上有一些公認的方法,例如,發(fā)展光伏、風電等清潔能源,逐步替代火電;發(fā)展氫燃料電池,電動車新能源車逐步替代燃油汽車;利用碳捕獲和封存技術(shù),將二氧化碳封存于深海底、廢棄礦井等。
能否利用太陽光等可再生資源,將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料呢?就像大自然中的光合作用一樣。
于是,一些科學家開始嘗試“綠氫+液態(tài)陽光”的“組合拳”——由太陽能等清潔能源分解水制氫(即綠氫),再由綠氫和二氧化碳反應(yīng),生成甲醇或其它燃料和化學品。
▲液態(tài)陽光這個名字,很形象地描述了這個過程——將太陽能用甲醇的形式儲存、運輸、利用。
這套“組合拳”的本質(zhì),其實就是利用太陽光等可再生能源,將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料。這樣一來,不僅把二氧化碳作為資源加以利用,還具備儲能調(diào)峰功能,兼顧了經(jīng)濟發(fā)展和減碳目標——綠氫及液態(tài)陽光策略可實現(xiàn)數(shù)10億噸級減碳,形成萬億級以上新興產(chǎn)業(yè)。
李燦介紹,他帶領(lǐng)的團隊研發(fā)了國際上性能最好的規(guī)?;娊馑茪涞募夹g(shù),發(fā)展了高活性的固溶體催化劑,可以高選擇性、高活性的生成甲醇。
為此,研究團隊自2000年前后,向一系列科學難題發(fā)起挑戰(zhàn)。他們從基礎(chǔ)研究入手,使光催化分解水制氫的效率大幅提升。“液態(tài)太陽燃料合成工業(yè)化技術(shù)路線本質(zhì)上是一種人工光合成反應(yīng),可以類比自然界中的光合作用,但是效率增加了數(shù)十倍,可達14%以上,工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)是可行的。”李燦院士認為,這可能將是一場重大的能源革命,替代化石能源,最大程度減少碳排放,幫助人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
目前已經(jīng)在我國蘭州建成了全球首套千噸級液態(tài)陽光合成的規(guī)?;痉豆こ?,并于2020年試車成功并完成成果鑒定,正在開展十萬噸級的液態(tài)陽光工業(yè)化。
“雙碳目標早已逐漸跨越學科背景、年齡職業(yè),深入人心,成為了我們?nèi)粘I畹闹改稀?rdquo;李燦院士希望,有更多年輕人能以此為職業(yè)選擇的明燈,投身到保護地球、維護人類可持續(xù)發(fā)展的時代使命中。
原標題:10億噸級減碳、萬億級產(chǎn)業(yè),這套“液態(tài)陽光+綠氫”組合拳真能做到?