中国工程院院士金涌：“碳中和”不仅是能源问题，更是产业的重大转变

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金涌：化学工程专家，中国工程院院士，

清华大学化学工程系教授、博士生导师

中国工程院院士金涌表示，“人类最终能源靠什么？靠的是可再生发电，光伏、风电等等不用化石能源的发电，加上储电组成智能电网，就可以实现零碳电力系统。”

人能不能够效仿自然的办法，减少二氧化碳排放呢？可以。化石能源时代变成可再生能源时代，化石要从燃料变成材料的时代，材料要是循环利用的时代。我们必须要发展能耗非常小，产值非常高，性能非常高的产业。假如碳中和实现以后，中国就永远的摆脱了我们资源不足的制约。

碳排放背景下石油的出路在哪？

我觉得最重要的抓手还是因为石油要从燃料变成材料，我们现在已经有这种技术的发展，告诉我们完全可以用光伏或者风电，我们就可以发电，那么这样的话它的成本已经跟火电接近了。假如我们真正能实现用可再生能源发电，而不用火电了，我们电价又可以做得很便宜，那么这样的话很多化石燃料就不会变成燃料用了。

石油也是一样，石油随着大家认为电动车是节能减排的最重要的一个发展方向，那么石油慢慢也会从在汽车里燃烧，推动化石作为能源的时代淡出了。所以第一个大事我想我们石油的方向就是这个，比起其他的产业，它的技术内涵，由于全世界各个大石油公司的努力，实际它的本身的这种节能的空间已不是很大了，它已经做得很好了。现在通过优化技术优化，可以提升的空间也只有10%-20%左右，所以石油化工要想做出巨大的变化是很难的。

我们要把石油能更多的做乙烯，就要提升从源头改变，我们为什么要进口？我们的乙烯都是质量比较偏低的，都是线性低密度，线性低密度乙烯只能做薄膜，那么做高档的高性能的材料，比如双峰聚乙烯，茂金属聚乙烯，超高分子量聚乙烯等等一系列新的高性能的聚乙烯材料，我们不会做，我们需要在材料上下功夫。我觉得石化的初步就是要做高新材料，高性能的、高品质的能够用的高端的，比如说碳纤维等等，从聚丙烯开始的丙烯氢碳化的这种，主要是在高性能材料上，是我们最重要的突破点，而且价格高，品牌多，需求大，所以石化我觉得对将来的贡献，就是提供一些高质量的高附加值的，自然万元GDP能耗就降下来了，所以要从这个角度上着力，是中国最需要的。

汽车零碳排放最佳方案是什么？

氢是一个非常好的化学元素，氢对于我们做化工的人，觉得是一个非常宝贵的元素，可是氢它并不是一次能源。那么现在国际上大部分是由天然气制氢，现在来讲是全世界的主流，中国因为天然气比较贵，中国用煤制氢是比较便宜的。

中国的制氢产业是非常大的，为什么？中国有非常大的肥料的生产，也就是氨(气)，氨气里含氢是三个氢一个氮，还有就是甲醇产量都是千万吨级的，所以通过煤制氢，现在中国是主流，可是煤制氢在价钱上是最便宜的，可是它的二氧化碳排放是很多的，生产一吨氢就需要排11吨的二氧化碳，那么将来氢气要想适应碳中和的需求，要把这部分氢气的制备，不要再用煤做了，假如我们氢能够用电解水的方法来生产，这样做的话就可以大范围的降低我们对二氧化碳排放，可是现在用电解水的方法制氢并不成熟。

我觉得氢气它不应该作为燃料用，做燃料用它会受到很大的制约。假如它用来开汽车，所谓的氢燃料电池车，这样做的话电变成氢，大概能源转化效率就是好了也到不了50%。可是变成氢气，在汽车里通过氢燃料电池再配上电，能量损耗多少呢？也是50%。现在的氢燃料电池的能源转化器里就是50%，假如50%乘以50%，就是25%，假如你从电网里取电，通过制氢，然后再变电，然后开汽车，你的能源转化效率没有开车就(已经)损失掉了75%，再加上氢不好储存，不好运输，不好管束，非常容易渗漏，所以它有一定的问题。

所以就说我们觉得氢气作为动力来用，我估计它在汽车行当里占的比例不会很大，这样的话我觉得氢作为燃料用应该不是它的主流。车假如要做到零排放，零碳排放，我认为最好的出路还是储电，是电池。

人类最终能源靠什么？

将来假如我们的电全部是用光电和风电生产的话，会出现不稳定，夜里没有阳光发不了电，一看云彩过来以后，发电效率很低，所以它是不稳定的。这种非化石能源的可再生的能源发电不稳定，一定要电池来保护。可再生能源加上储电才能上电网，过去由于储电能力不够，我们就出现了弃风弃光的(情况)，没法上网的问题。

那么储电需要建很大的储电装置，假如说有一辆车都是电动车，它的电池都可以同时作为稳定电网的储电的机制，我们就省了很多钱了，我们就不必要建那么多大的储电工厂，所以这个是又有另外一个外加的好处。将要组织国家倡导在电动车足够量的时候，我们可以改变思路，为将来的整个的零电网供应很大的支撑，可以省很多的钱。那么国外也有这样的尝试，国内也有这种想法。将来的这种用电来驱动，我们有假如很便宜的绿电的话，我们就全部电气化的路是一定走成的。

人类最终能源靠什么？靠的是可再生发电，叫光伏、风电等等不用化石能源的发电，加上储电组成智能电网，就可以实现零碳电力系统。这样的话我们就少收了几十亿吨煤，就减少了大量的二氧化碳排放。用可再生能源代替化石能源，就是说我们将来是化石能源时代变成可再生能源时代，我们化石要从燃料变成材料的时代，材料要是循环利用的时代。

“碳中和”仅仅是能源问题？

还有一个更重要的要实现碳中和的一个重要的方向，大家绝对不能忽视，我们要在2060年我们要碳排放，净碳排放要做到0，可是同时我们还要做另外一个事儿，就是我们要达到发达国家水平。假如我们碳中和和经济发展同步实现的话，对我们的压力也更大了。我们必须要发展那些能耗非常小，产值非常高，性能非常高的产业，所以我们这种高耗能低产值的企业就会被高附加值、高质量、高性能的产业代替。

所以这个就是一个最重大的转变，也就是说我们在40年之内一定要实现从一个工业化社会，转变成一个智能化社会，我们生产的东西少，质量高，价格高，二氧化碳排放少，碳中和就提出来更难的事儿，这就不(只)是我们化工(行业)的事儿，而(是)全社会的努力做到这一点。我们化工人就要生产，比如说我们石油化工要生产那种性能非常高的，高强度、高质量、高耐磨、高耐热等等高新的材料，价格高，制造高能性能的产品，因为高性能的高价值的产品，前提条件必须有高性能的材料，我们化工人就应该支撑高科技的发展，给提供高性能的材料，这个是我们更重大的任务。

实现中国从工业化社会变成一个智能化社会，这个是我们所有化工人应该做的，所以碳中和绝对不是一个简单的能源问题、一个材料问题，它是个全面的一个生态文明建设总体的一个思路。也就是说有人提出来说今后40年，无论你从研究、开发、设计、生产、销售、废弃、重新利用，生产环节的整个的结构，都要以碳中和作为重大的考量。就是说我们不只是要求我们的工业产品性能好，价值高，耗能少，而且要求它少二氧化碳排放，它生产过程、使用过程、废弃过程都是二氧化碳排放最少的，要全生命周期的考量这个问题。

所以就说摆在我们面前的任务非常宏伟，假如碳中和实现以后，中国就永远的摆脱了我们资源不足的制约。我们现在石油进口(依存度)已经70%多了，天然气已经50%多了，我们发展会受到这种能源不足，甚至一些资源不足的制约。假如我们实现了碳中和，那真是我们是实现了中国的可持续的高速的发展，任何都不能阻碍我们前进了，所以碳中和的价值是非常大的。

(关于煤的清洁化利用)二氧化碳的问题，这个是一个最难的，最彻底的解决就是关掉火电，可是关掉火电会有很大的经济代价，国家的政策要在40年之内逐渐的淘汰火电，因为一个电厂它的生命周期也就40多年，假如我们有序的，从现在起不再建火电站了，我们逐渐的按照它的年龄逐渐淘汰，然后大量建的用可再生能源替代，这样的话就减少了二氧化碳排放。

为什么说“碳中和”不能一蹴而就？

我们人能不能够效仿自然的办法减少二氧化碳排放呢？可以。

我们接了一个题目，就是怎么把天上的二氧化碳或者是电厂排的二氧化碳，把它变成石头。它不到天上去了，变成石头，这个过程我们就用废弃的比如说混凝土，当然混凝土量要小，因为世界排二氧化碳太多，都是几百亿吨，我们要找一个更大的量的硅酸盐，就是我说的橄榄石、蛇纹石，它们储量有多少万亿吨，把这些碳酸盐和氯化胺反应，变成氯化物，氨气排出来了，这个氯化物在氨盐水里有氨，再加上碳酸盐的情况之下，通过通进二氧化碳就可以变成碳酸盐，就把二氧化碳储存下来了。

我们可以完全通过这个就可以把气体二氧化碳变成固体的碳酸钙、碳酸盐，那么这个就是效仿地球初期的地质的变化，在实验室里我们已经做成了。

当然现在经济上可能还不合算，可是假如碳税很高的时候，也许这个本来不可能、在经济上不合算的，就变成合算了，所以这是一个储备技术，当然我们还有很多的技术，所以我们现在搞化工的人视野很宽，不只是石油了。各种行当，化石还有各种的先进材料，甚至于农业，我们也很关注，因为农业跟化工关系非常的密切，比如说肥料、农药、薄膜、土壤改良等等，所以我就希望我还在力所能及的情况底下，在不同领域折腾，就起一个催化剂的作用，一起能给国家做点事。我的能力有限，好在我们的年轻老师这一代非常聪明，非常有事业心，他们完全值得信赖。

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