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“双碳”之路该怎么走?诺奖得主、科学院院士们出招

在“双碳”道路中,储能技术非常重要。

图片来源:图虫创意

实习记者 | 刘云飞

112日,“第四届世界顶尖科学家碳大会‘双碳’治理论坛——通往‘双碳目标’的科技之路”论坛在上海召开。

会上,多位诺贝尔奖得主、科学院院士等,对“双碳”治理的多种可能途径进行了讨论。

20151212日,近200个缔约方在巴黎气候变化大会上就《巴黎协定》达成一致,明确提出到本世纪末,为全球平均温升控制在1.5℃以内付出努力。

根据联合国的最近表态,各国当前的减碳承诺并不能在本世纪末达成当初协定的指标。据预计,全球的升温高达2.7摄氏度,这会带来很可怕的气候灾害。

2020年9月,中国作出承诺,将努力在2030年达到二氧化碳排放峰值、2060年前实现碳中和。

储能非常重要

1997年诺贝尔物理学奖得主、第12美国能源部部长朱棣文认为,在“双碳”道路中,储能技术非常重要。

他表示,目前全球绝大部分的储能都是通过水能来进行,即抽水蓄能,其他储能方法的工业应用并不是很广。在抽水蓄能利用上,全球最发达的是日本,其次是美国和中国。

朱棣文也提及了材料储能。他认为,最好的储能材料是氧化钴锂电池,但是钴的价格极为昂贵。此外,石墨和硅也可以考虑作为储能材料。

“中国企业目前使用的锂材料相对价格较低,但在储能密度上有所限制。” 朱棣文表示,预测十年后,材料储能可以达到的最高密度,将较目前翻一倍。

他还提到了锂硫电池。这是一种以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的锂电池。

朱棣文表示,这种电池可以反复充电、循环1000个周期,效率能达到前一代电池的三到四倍。但如何降低此类电池的成本以及如何商业化,是需要值得思考与研究的问题。

除储能外,朱棣文认为,人工智能技术也对减碳有一定帮助。例如,在水泥、交通、塑料、燃料等与碳排放关系较大的行业中,引入人工智能,可以对最终的碳排放百分比做出控制。

利用生态固碳,模仿自然减碳

中国科学院院士,中国科学院地理科学与资源研究所研究员周成虎提出,中国土地的生态系统,有很大的容量来进行碳汇,可以对中国碳中和起到重要作用。

碳汇是指通过植树造林、植被恢复等措施,吸收大气中的二氧化碳,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。

周成虎建议,应对物理碳汇进行科学管理和保护,比如说天然林、草原的保护以及种植更多的人工草地等。此外,中国是一个农业和畜牧业大国,这些领域也可以使用方法减少碳排放,例如合理施肥等。

除陆地生态系统外,海洋也拥有非常巨大的碳汇和固碳潜能。

中国科学院院士焦念志表示,海洋占了地球70%表面覆盖,且拥有4000米的深度,固碳潜能很大。

如今,有越来越多的化肥养分通过河流等方法进入海洋,导致微生物大量繁殖生长加快,海洋中排放的二氧化碳和有害气体也在增多。

焦念志建议,应减少陆地的化肥使用量,来增加沿岸海水的碳汇能力。

海洋养殖区也是固碳区域之一。海洋渔业可以给人类带来很多蛋白质,碳排放却远远少于陆地养殖业。若渔业、养殖业能部分代替陆地养殖业,将有助于实现减碳目标。

2015年麦克阿瑟天才奖得主杨培东,则介绍了通过人工光合作用实现固碳的可能性。这是一种模仿自然进行减碳的途径。

人工光合作用模仿真实世界自然中的光合作用,使用减水、减二氧化碳的催化剂,对水与二氧化碳进行分裂,通过水的还原产生氢气与氧气。

杨培东称,此方法在制药业、化学业都可使用,能够把废弃的二氧化碳转化为有价值的日用化学品。目前,从太阳能到化学能的转化效率已达到4%,未来有望达到15%

科学家的角色

在上述论坛最后的圆桌会议上,各专家还讨论了科学家在 “双碳”进程中可以扮演的角色。

朱棣文表示,科学家需要让技术变得廉价,包括初始成本和持有成本。比如电动汽车想要普及,不仅要考虑车辆价格,还有考虑充电价格。目前电动车的使用成本和内燃机车一样,才得到了广泛普及。

他同时提议,研究者使用的材料首先应该做到去碳化。希望实验所用到的塑料等材料,都是可以通过生物降解消化的材料。

此外,不同国家的政府、科学界之间的合作非常必要在基础设施方面,全球共同沟通、分享,能够使能源高效利用,更好地减碳。

杨培东表示,不同社区之间的合作也重要。十年前,他与同事曾参与了“国际合作的人工二氧化碳光和作用”项目,合作对象来自英国、美国、澳洲等国家。他认为,这样的组织框架,可以让不同国家的科学家相互交流。

焦念志表示,国际组织也需要发挥职能,帮助不同国家在气候变化方面做协调,引出关键的领域焦点,或进行相关的碳培训。

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