韓布興院士：推進雙碳目標，化學不能缺位

“有序推進碳達峰碳中和工作，落實碳達峰行動方案。”2022年政府工作報告再次吹響向雙碳目標邁進的號角。

 

這一目標的實現離不開科技支撐。作為國家戰略科技力量，中國科學院近日啟動“雙碳行動計劃”。眾多關鍵核心技術出現在其中。

 

中國科學院化學研究所（以下簡稱化學所）早就布局了能源與綠色化學發展方向。那么，在實現雙碳目標方面，這里有哪些技術“寶藏”可挖呢？兩會期間，《中國科學報》就此采訪了中科院院士、化學所研究員韓布興。

 

“碳”資源的華麗變身

 

二氧化碳、生物質、廢舊塑料轉化、廚余垃圾資源化利用……最近這些年，相關研究是韓布興和團隊的研究重心。

 

按他的話說，這些方向看似五花八門，但同屬綠色化學范疇，都與一個“碳”字相關。“化學是一門創造物質的科學。這些研究的本質都是如何將含碳物質高效轉化利用的問題。”他對《中國科學報》說。

 

“無中生有”，將全球主要溫室氣體二氧化碳固定在一種可利用的產品中是當前國際研究熱點。用二氧化碳制備一氧化碳、甲醇、乙醇、烯烴、烷烴、羧酸……韓布興的實驗室里正在拓展著二氧化碳“變身”各種重要化學品和燃料的新路線。

 

以二氧化碳加氫制乙醇和液態烴為例，韓布興表示，這種液體燃料與氫能相比從運輸、儲藏到使用都更具安全性。針對二氧化碳轉化利用過程中涉及到的熱力學和動力學問題，他和團隊還把物理化學和綠色化學研究相結合，設計了多種高效催化材料和綠色溶劑提高轉化速率。

 

“現在化石資源的利用導致全球每年排放約350億噸二氧化碳，而全球二氧化碳資源化利用剛超過1億噸。下一步怎么往前推難度挺大。”韓布興表示，只有把相關研究產業化的面拓寬，未來二氧化碳利用量才會更大。

 

這正是他在不同方向廣泛布局的一個原因。在碳中和的一個重要方向——生物質轉化利用方面，該團隊也是“多點開花”，如生物質轉化成苯（基本化工原料）、苯酚（樹脂、殺菌劑、防腐劑以及藥物的重要原料）、環己酮（可溶解硝酸纖維素、涂料、油漆等）、生物質炭等。

 

其中，韓布興團隊正在與河北唐山一家名為隆盛生物質能源的公司合作，利用秸稈、林業廢棄物等制作生物質炭。據介紹，生物質熱解后的主要產物是固體的生物質炭、有機物液體和可燃氣體，整個過程沒有污染。加工而成的生物質炭以以一定的比例與煤炭混合使用。這樣使生物質得到利用，同時生物質炭與煤炭混合后可以使煤炭充分燃燒，減少污染。

 

“現在（生物質炭）主要用于民用和中小型鍋爐，未來將力爭推廣到鋼鐵和火電等行業，這樣可大幅提高生物質用量，降低污染。”韓布興說。

 

不止如此，針對國內大量廢舊塑料帶來的環境污染和資源浪費問題，該團隊與福海藍天（北京）環?？萍加邢薰竞献鳎劢棺審U舊塑料轉變為油。針對城市棘手的餐廚垃圾問題，該團隊正在和廣州騰寶權通實業投資集團有限公司合作將其變成有機肥等。此外，他們還開發一系列綠色溶劑，替代現有碳資源轉化中使用的揮發性溶劑，提高反應效率和清潔度。

 

打造綠色技術“富礦”

 

如今，經過十余年的發展，化學所在能源與綠色化學方面已經打造了一座綠色技術的“富礦”。

 

韓布興介紹，化學所在能源與綠色化學方面目前已經形成了三大發展方向，并取得了一批成果：一是可再生能源生產和儲能，包括太陽能光伏、鋰電池等；二是可再生及可循環碳資源如二氧化碳、生物質、廢舊塑料、餐廚垃圾的轉化利用，如用生物質制備高性能再生纖維素材料已經實現產業化；三是開發新的反應路線，提高含碳物質的轉化高效、實現綠色轉化。

 

據介紹，目前，化學所正在籌建碳中和化學研究中心，進一步推進不同科學方向的跨學科合作，開發更多高效綠色技術。

 

“作為‘國家隊’‘國家人’，必須心系‘國家事’、肩扛‘國家責’。最近中科院提出的雙碳行動計劃非常好，有助于對實現雙碳目標作出貢獻。”韓布興說，雙碳目標的實現是一個系統工程，需要能源革命、產業結構調整、人類生產生活方式的變革，特別是科學技術的重大進步是實現雙碳目標的重要保障，需要“實實在在的努力”。

 

化學并非“坑專”

 

韓布興表示，實現雙碳目標，可以真正實現綠色可持續發展，引導我國家高質量發展。但這也是一個非常艱巨的任務，我國從碳達峰到碳中和的時間比發達國家短得多，實現碳中和目標存在很大挑戰。

 

在他看來，科技發展支撐雙碳目標中，化學具有不可替代的作用。一方面一些化學化工產業本身污染和浪費問題嚴重，亟需開發新技術；另一方面，綠色化學可以發展新的路線和技術，通過新的產業鏈的設計，從源頭上消除污染，防患于未然。他呼吁更多青年科學家和年輕學子投入到相關研究中，推動這一目標更快更好地實現。

 

韓布興并不認同當前一些人所謂的“生化環材四大‘天坑’”專業的說法。相反，他認為這幾個學科領域都是“21世紀發展的重要方向”——生物學事關生命健康，化學可以創造新的物質，材料是很多制造業發展的關鍵，環境與高質量生活息息相關。

 

“實際上，化學專業社會需求量還是很大的，我們的學生畢業后工作都很好找。”韓布興說，但其前提是要有“真材實料”，能夠掌握足夠的知識。同時，我國企業作為市場活動的主體，高層次人才仍相對比較缺乏，這一現狀亟需改變。“要真正成為一個世界強國，就必須把這些方向做大做強。”他說。