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　　清潔煤化工的未來發(fā)展之路,，要摒棄野蠻的氧助氣化過程，必須采用高效的催化劑和智慧的化學(xué)反應(yīng),。在綠氫的幫助下，對煤炭分子進(jìn)行“精準(zhǔn)剪裁”,，獲得需要的化學(xué)產(chǎn)品,，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的“分子煉煤”。

　　“在我國,，80%以上的碳排放來自于能源使用,，主要就是化石能源。因此,，提及低碳發(fā)展,，必然涉及到化石能源利用問題。大家也一直在問，未來實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)了,，以煤為代表的化石能源出路在哪里,？”在近日召開的中國科學(xué)院學(xué)部第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)上，中國科學(xué)院院士,、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長包信和拋出問題,。

　　在包信和看來，實(shí)現(xiàn)碳中和,，意味著必須徹底顛覆以化石能源為主導(dǎo)的能源體系,，構(gòu)建以非化石能源為主體的新結(jié)構(gòu)。對此,，我國具備一定基礎(chǔ),。“當(dāng)前,，我國一年碳排放量約100億噸,，每產(chǎn)生1萬元GDP排放1噸二氧化碳。而在上世紀(jì)90年代,，1萬元GDP還對應(yīng)約12噸碳排放,，可見近年減碳的進(jìn)展之快、變化之大,。在此基礎(chǔ)上,，我國進(jìn)一步提出碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),�,！�十四五’��(guī)劃建議明確提出，支持有條件的地方率先達(dá)到碳排放峰值,，制定2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案,。相關(guān)研究顯示，到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和,，我國碳排放總量將在20億-30億噸,。”

　　然而,，減碳壓力不容小覷,。包信和坦言，我國煤炭占一次能源消費(fèi)的比重雖然持續(xù)下降,，但即便到2030,、2060年，依然要重視煤炭優(yōu)化利用的問題,�,！袄碚撋险f,，可以通過二氧化碳捕捉與封存技術(shù)進(jìn)行處理，但這件事的成本非常大�,，F(xiàn)階段,，處理1噸碳需要投入200-300美元。按照燒1噸煤排放2噸二氧化碳來算,，噸煤處理費(fèi)用至少在400美元,，從經(jīng)濟(jì)性看根本不可能實(shí)現(xiàn)�,！�

　　若想進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)二氧化碳利用,，理論可行，但代價(jià)更高,。包信和指出,，其利用面臨著存在規(guī)模不對等、分子能量低等現(xiàn)實(shí)阻礙,�,！氨热纾�我國需求量最高的大宗化學(xué)品乙烯,，目前年產(chǎn)量在6000萬-7000萬噸,。即便拿出1億噸二氧化碳來生產(chǎn)化學(xué)品，也只占到碳排放總量的百分之一,，相比動(dòng)輒百萬噸的體量微乎其微,。由于二氧化碳分子能量低，必須先活化,、再利用,，通過加氫等工藝才能完成反應(yīng)。而目前,，氫能基本來自以煤為主的化石能源，注入的能量比釋放的能量還多,，算起來也得不償失,。”

　　基于上述情況,，包信和提出,，以煤為主的化石能源清潔低碳化是實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑之一。究竟怎么用,？“現(xiàn)階段,，我國煤炭有兩種主流利用方式——大量作為能源，直接燃燒發(fā)電,；少量作為原料,，制備化學(xué)品,。電力、鋼鐵,、建材,、化工行業(yè)用煤，占比分別約為57%,、16%,、10%和8%。在技術(shù)成熟,、成本降低的前提下,，利用風(fēng)、光和核等可再生能源替代煤電,，逐步降低煤在發(fā)電中的比例是必然趨勢,。同時(shí)，我國對化學(xué)品的需求量非常大,，其制備離不開‘碳’這一重要元素,。我國很難像國外那樣完全依賴石油化工，短期內(nèi)通過生物質(zhì)和二氧化碳循環(huán)利用解決碳資源問題又不現(xiàn)實(shí),，煤炭則成為最現(xiàn)實(shí),、最可靠的選項(xiàng)�,！�

　　記者了解到,，以煤為原料制備化學(xué)品，離不開碳,、氫,、氧三個(gè)元素的反應(yīng)變換。也正因此,，煤的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)過程,，決定其燃燒一定會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，燃燒1噸煤大約排放3噸以上二氧化碳,。煤化工項(xiàng)目往往又是用水大戶,，煤氣化、合成及后續(xù)產(chǎn)品純化,、分離等環(huán)節(jié)均離不開水,。

　　“煤轉(zhuǎn)化是不是一定要耗水，一定排放大量二氧化碳,？”包信和表示,，石油化工是通過催化、蒸餾,、裂解等方式,，把大分子變成小分子,，從而得到烯烴、芳烴等產(chǎn)品,。其過程無需動(dòng)用很多水,，也不會(huì)過多排放二氧化碳，即可將油分子吃干榨盡,�,！皬姆肿邮浇Y(jié)構(gòu)來看，煤和油的差別并不大,，二者區(qū)別主要在于反應(yīng)過程,。若能換一種方式實(shí)現(xiàn)煤轉(zhuǎn)化，將煤中的大分子像石油煉制一樣直接‘剪開’,，也可以少用水,、少排碳，就拿到我們需要的產(chǎn)品,�,！�

　　實(shí)現(xiàn)這些構(gòu)想，離不開更新,、更先進(jìn)的催化劑,，同時(shí)還需摒棄“野蠻”的氧助氣化過程。包信和建議,，通過高效催化劑及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)過程,，在綠氫的幫助下，對煤炭分子進(jìn)行“精準(zhǔn)剪裁”,�,！耙簿褪钦f，煤化工并不是一定要排放二氧化碳,�,！�

　　此外，針對當(dāng)前備受關(guān)注的氫能產(chǎn)業(yè),，包信和給予了充分肯定,。“氫能利用效率高,、無污染，還可與多種能源耦合,，可以說是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵,。當(dāng)今能源體系是由化石能源產(chǎn)生電力、液體燃料,，再到達(dá)最終用戶,。在未來能源構(gòu)架中,，氫能將與電力一起居于核心位置，為終端用戶供能,。而最大問題在于,，氫不是一次能源，需要通過轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn),。在制備,、儲(chǔ)存、供給,、應(yīng)用等體系中,，制氫是重中之重�,！�

　　據(jù)包信和介紹,，目前全球每年消耗氫氣5000萬噸左右，其中96%來自化石能源,，很大一部分又是通過煤轉(zhuǎn)化,，僅4%來自電解水，而且所用電能也非全部來自可再生能源,�,！懊褐茪鋬r(jià)格最便宜，但碳排放最強(qiáng),。從城市發(fā)電得到氫氣,，目前成本每公斤為40-50元，價(jià)格最高,。除了電價(jià),，多少度電產(chǎn)出1方氫也是決定其成本的關(guān)鍵。從原理看,，只要是用碳作為能源和還原劑的地方,，最終都能用氫替代，從而降低二氧化碳排放,�,！薄吨袊�能源��(bào)》（ 2021年06月07日   第 15 版）