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郭正晓：“碳利用”的再思考|2021全球绿色发展高峰论坛
9月6日，2021全球绿色发展高峰论坛于在中国四川省成都举办。“碳中和愿景下能源转型与创新”是此次绿色发展峰会的焦点话题，大会邀请了海内外院士、各国能源行业专家学者及著名高校、相关专业人士，紧扣应对全球气候变化的共同目标，分享对中国、美国和欧洲的未来能源转型，实现碳中和的见解和愿景，探讨中国西部成渝双城经济圈的绿色发展和新型电力系统。作为生态领域的领军人物，中国绿发会副理事长兼秘书长周晋峰受邀参与此次论坛。
绿会融媒对此次论坛进行了直播，直播回放请参见：https://t.cn/A6IBqPdY。
现将欧洲科学院院士、曾任伦敦大学学院(UCL)华区事务副校长、现香港大学浙江研究院执行院长郭正晓院士的讲话分享如下。
今天我就以“碳利用”的再思考为题，向大家汇报一下我的一些想法和遇到的一些挑战。大家知道目前GHG温室气体的排放已经达到540亿吨 （54Gt），与1990年相比，也就是20多年前比的话已经增长了差不多50%，而且今年的增长是过去10多年来增长最多的一次，所以我们面临的挑战还是很大的。那么一个十亿吨 (1Gt) 这个概念是什么？地球上所有的哺乳动物的，除了人类以外，其他哺乳动物的重量大概差不多十亿吨，人类的重量大概是5亿吨。给大家这么一个基本的概念，就知道这么多的二氧化碳排放对减排来说是非常具有挑战性的。
那么具体到每个国家，我们可以来看一张图片，纵轴上是每个国家的情况，横轴是排放的总量。540亿吨就相当于我们平均每人每年消耗差不多6.5吨。如果要达到巴黎协定的目标，在未来5年内，我们每人的碳排放量要降到每年2吨，也就相当于每个人的碳排放要下降70%才行。我们要想健康的生活，除了减盐减糖之外，还要减碳，每个人都必须把减碳问题重视起来。
目前，电热差不多占整个碳排放量的30%。还有一点是关于家畜，大家都知道减少吃牛肉其实对减碳的影响还是非常大的。从另一个角度来讲，碳是一个我们生活中的必需品，我们的好多生活用品，无论建筑还是穿衣穿戴等，都离不开碳，碳的含量占我们好多产品的80%。还有很多能量比较密集的行业，比如说炼钢、制造水泥以及长途空运，这些行业直接减碳是非常困难的。所以从碳排放的整个方面来讲，刚才各位专家也讲到了，增加效率、引进更多的可再生能源、减少需求侧的碳排放，这些措施整体都是非常有效的。
那么关于氢能源现在还是有很多问题，最重要的问题是什么？就是氢能源的整个传输体系还没有建成。日本在这方面做得还是比较好的，在日本做这么好的情况下，要扩大氢能源的利用，现在的传输体系还是不够。其他国家也都在继续跟进，但是这方面需要投入几十倍速度的建设发展，才能够真正有效的利用氢能源。
CCUS刚才谢院士也讲了，就是说从捕捉、储存到利用都变得非常重要。我主要针对利用方面做进一步的分析。国内对新建电站和旧电站碳排放的捕捉和储存问题也做了很多研究。但是这里还有一个问题，虽然目前美国、中国、挪威、加拿大在碳捕捉和储存方面都做的不错，但是把目前储存的量和释放的量对比一下，会发现能够做到的储存量只占整个排放量0.2%，远远低于排放或控制排放的需求。在这种情况下，既要保证能源的安全，又要减少二氧化碳的排放，同时由于人们对生活需求的增加和生活质量的提高，对能源的需求也在持续增长。针对这三方面的挑战，我们必须统筹考虑来应对才行。
从利用的方面来讲，怎么样把三个挑战变成三个机遇。前面各位专家已经讲了太阳能和风能，我现在就在香港，香港的太阳能非常充足。那么现在的无论是从太阳能发电和太阳能光催化，利用率很低，所以这方面的发展空间很大。
另一个方面就是谷峰电的利用，大家知道一个电站正常运作的话，一定要达到全负荷或者近负荷的运作，它的效率才会最高。如果晚上谷峰电用的比较少的话，多余的电就只能通过建议减少运作量来保证电网的平衡，这对能源其实是一种浪费，谷峰差的电价格很低，完全促进二氧化碳的利用。在利用的过程中，其实空气中有很多氮气、氮化物都可以和二氧化碳结合，变成可利用的资源，生产绿色资源物资源。
我们在香港这个团队目前集中于把二氧化碳、水（包括海水）、氮气这些资源通过合理的设计来提高整个转化系统的效率。比如通过光催化直接转成甲醇。为什么转换成甲醇而不是氢气呢？一是，我们人类生存能源的供给，除了电以外，还必须有足够的化学能源。化学能源是可以长期储存的，化学能源还可以用在偏远地区做一些特殊的用处。二是，甲醇自己是很多化学物质和材料的不可缺少的原材料。氨是肥料里边不可缺少的，目前制造氨是通过化石能源来做支撑的，完全可以把二氧化碳转化以后来生成绿色肥料来支持我们生活方面的一些需求。
我们都知道氢能源电池的工作温度是在85度左右，它的寿命还受到一些限制。在氢运输过程中如果有杂质的话，很容易造成它里边的催化剂的失效失活。如果是用甲醇或者氨的能源电池，效率还是可以保证的，反而不存在催化剂失活这样的问题，所以整体的使用效率和使用寿命也是非常好的。甲醇的体积和重量也比较小，对于长途空运来说有非常好的、潜在的利用价值。那么我们希望通过可再生能源和谷峰电的能源来减少二氧化碳的排放，把已经排放了二氧化碳，有效的转成甲醇这样一些化学物质。
二氧化碳进一步的转换不仅需要一个地区的努力，还需要世界各个国家的共同努力。最近澳大利亚出了一个二氧化碳再利用的蓝图，做了非常好的布局。另外日本对二氧化碳的利用也做了部署和分析。但是你会发现都没有具体的数据，所以大家都需要进一步来了解二氧化碳利用的潜力到底有多大，而且有具体时间表的计划，我觉得效果才会更好。
我的报告主要是想说两个问题。第一，政策、资金利用和公司介入需要一起合作，才能真正建立有效的低碳资源路径。第二，从碳利用这方面来讲，我们希望可以切实的从科技创新方面来加强低碳资源利用的效果。也就是说减碳人人有责，把二氧化碳当做一种资源，我们能用就使劲用。用碳的过程需要科学家、工程技术人员、大的公司企业和国家政府决策统一来达成这样的目标。谢谢大家！
（以上内容根据现场发言整理，未经本人审核）
图源/2021全球绿色发展高峰论坛
图源/2021全球绿色发展高峰论坛
整理/老夏 审核/虫二 编辑/青鸯
9月6日，2021全球绿色发展高峰论坛于在中国四川省成都举办。“碳中和愿景下能源转型与创新”是此次绿色发展峰会的焦点话题，大会邀请了海内外院士、各国能源行业专家学者及著名高校、相关专业人士，紧扣应对全球气候变化的共同目标，分享对中国、美国和欧洲的未来能源转型，实现碳中和的见解和愿景，探讨中国西部成渝双城经济圈的绿色发展和新型电力系统。作为生态领域的领军人物，中国绿发会副理事长兼秘书长周晋峰受邀参与此次论坛。
绿会融媒对此次论坛进行了直播，直播回放请参见：https://t.cn/A6IBqPdY。
现将欧洲科学院院士、曾任伦敦大学学院(UCL)华区事务副校长、现香港大学浙江研究院执行院长郭正晓院士的讲话分享如下。
今天我就以“碳利用”的再思考为题，向大家汇报一下我的一些想法和遇到的一些挑战。大家知道目前GHG温室气体的排放已经达到540亿吨 （54Gt），与1990年相比，也就是20多年前比的话已经增长了差不多50%，而且今年的增长是过去10多年来增长最多的一次，所以我们面临的挑战还是很大的。那么一个十亿吨 (1Gt) 这个概念是什么？地球上所有的哺乳动物的，除了人类以外，其他哺乳动物的重量大概差不多十亿吨，人类的重量大概是5亿吨。给大家这么一个基本的概念，就知道这么多的二氧化碳排放对减排来说是非常具有挑战性的。
那么具体到每个国家，我们可以来看一张图片，纵轴上是每个国家的情况，横轴是排放的总量。540亿吨就相当于我们平均每人每年消耗差不多6.5吨。如果要达到巴黎协定的目标，在未来5年内，我们每人的碳排放量要降到每年2吨，也就相当于每个人的碳排放要下降70%才行。我们要想健康的生活，除了减盐减糖之外，还要减碳，每个人都必须把减碳问题重视起来。
目前，电热差不多占整个碳排放量的30%。还有一点是关于家畜，大家都知道减少吃牛肉其实对减碳的影响还是非常大的。从另一个角度来讲，碳是一个我们生活中的必需品，我们的好多生活用品，无论建筑还是穿衣穿戴等，都离不开碳，碳的含量占我们好多产品的80%。还有很多能量比较密集的行业，比如说炼钢、制造水泥以及长途空运，这些行业直接减碳是非常困难的。所以从碳排放的整个方面来讲，刚才各位专家也讲到了，增加效率、引进更多的可再生能源、减少需求侧的碳排放，这些措施整体都是非常有效的。
那么关于氢能源现在还是有很多问题，最重要的问题是什么？就是氢能源的整个传输体系还没有建成。日本在这方面做得还是比较好的，在日本做这么好的情况下，要扩大氢能源的利用，现在的传输体系还是不够。其他国家也都在继续跟进，但是这方面需要投入几十倍速度的建设发展，才能够真正有效的利用氢能源。
CCUS刚才谢院士也讲了，就是说从捕捉、储存到利用都变得非常重要。我主要针对利用方面做进一步的分析。国内对新建电站和旧电站碳排放的捕捉和储存问题也做了很多研究。但是这里还有一个问题，虽然目前美国、中国、挪威、加拿大在碳捕捉和储存方面都做的不错，但是把目前储存的量和释放的量对比一下，会发现能够做到的储存量只占整个排放量0.2%，远远低于排放或控制排放的需求。在这种情况下，既要保证能源的安全，又要减少二氧化碳的排放，同时由于人们对生活需求的增加和生活质量的提高，对能源的需求也在持续增长。针对这三方面的挑战，我们必须统筹考虑来应对才行。
从利用的方面来讲，怎么样把三个挑战变成三个机遇。前面各位专家已经讲了太阳能和风能，我现在就在香港，香港的太阳能非常充足。那么现在的无论是从太阳能发电和太阳能光催化，利用率很低，所以这方面的发展空间很大。
另一个方面就是谷峰电的利用，大家知道一个电站正常运作的话，一定要达到全负荷或者近负荷的运作，它的效率才会最高。如果晚上谷峰电用的比较少的话，多余的电就只能通过建议减少运作量来保证电网的平衡，这对能源其实是一种浪费，谷峰差的电价格很低，完全促进二氧化碳的利用。在利用的过程中，其实空气中有很多氮气、氮化物都可以和二氧化碳结合，变成可利用的资源，生产绿色资源物资源。
我们在香港这个团队目前集中于把二氧化碳、水（包括海水）、氮气这些资源通过合理的设计来提高整个转化系统的效率。比如通过光催化直接转成甲醇。为什么转换成甲醇而不是氢气呢？一是，我们人类生存能源的供给，除了电以外，还必须有足够的化学能源。化学能源是可以长期储存的，化学能源还可以用在偏远地区做一些特殊的用处。二是，甲醇自己是很多化学物质和材料的不可缺少的原材料。氨是肥料里边不可缺少的，目前制造氨是通过化石能源来做支撑的，完全可以把二氧化碳转化以后来生成绿色肥料来支持我们生活方面的一些需求。
我们都知道氢能源电池的工作温度是在85度左右，它的寿命还受到一些限制。在氢运输过程中如果有杂质的话，很容易造成它里边的催化剂的失效失活。如果是用甲醇或者氨的能源电池，效率还是可以保证的，反而不存在催化剂失活这样的问题，所以整体的使用效率和使用寿命也是非常好的。甲醇的体积和重量也比较小，对于长途空运来说有非常好的、潜在的利用价值。那么我们希望通过可再生能源和谷峰电的能源来减少二氧化碳的排放，把已经排放了二氧化碳，有效的转成甲醇这样一些化学物质。
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成都双流机场航空货站2019年完成旅客吞吐量5585.8万人次，同比上年增长5.5%；完成货邮吞吐量67.19万吨，同比上年增长1%；完成起降36.68万架次，同比上年增长4.2%。2015年，成都双流国际机场全年旅客吞吐量超4200万人次。是中国八大区域枢纽机场之一、中国内陆地区的航空枢纽和客货集散地。
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