来源:中国青年报
原标题:科技咖谈“碳”之路
中国新闻、中国青年网记者张淼
中科院过程工程研究所研究员朱青山站在了葛智的话语平台上。中国科学院供图
应对气候变化和保护地球家园正成为全人类共同关注的问题。中国已经宣布，将努力在2030年实现二氧化碳排放峰值，在2060年实现碳中和。这意味着，作为世界上最大的发展中国家，中国将在世界历史上最短的时间内完成世界上最高的碳排放强度削减。
鲜为人知的是，在这条“碳”路上，科研人员早已开始了自己的探索。
精算、工业减排、清洁煤、碳卫星监测、生态碳汇、太阳能发电和二氧化碳淀粉生产...这些涉及工程热物理、大气物理、地理、生物技术等不同学科的话题，在中科院格致论道近日举办的双碳专题讲座上出现在同一个屋檐下。
“到2060年实现碳中和，第一条路是减排，用可持续能源替代化肥和燃料；第二种方法是碳捕获、利用和封存；另一种方法是利用陆地和海洋的碳汇。”中科院院士朴世龙说。他的研究领域包括陆地生态系统碳循环、土地利用变化的气候反馈等。
朱青山，中国科学院过程工程研究所研究员，主要从事流态化、过程强化、资源化学等方面的研究。他和他的研究团队正在与鞍钢合作一个万吨示范项目。这个备受国内外关注的项目，将利用风力电解水制氢、流化床氢气直接还原炼铁等一整套工艺，探索中国工业的低碳重塑之路。
从碳卫星如何了解全球碳足迹，到太阳能热发电在未来电网中的意义，从煤炭清洁燃烧和低碳利用的最新成果，到如何将大气中的二氧化碳转化为人类所需的淀粉。不同的路径指向同一个目标——碳中和以及二氧化碳排放峰值。
了解中国的碳家族背景
“就像给地球穿上了一件棉袄。”朱青山站在格致道的平台上，从二氧化碳开始。“所以我们应该尽力把地球的温度提高到1.5摄氏度以内。它的核心其实是控制二氧化碳的浓度。”
他告诉大家，二氧化碳浓度之所以会上升，是因为人类排放的二氧化碳超过了人类消耗的二氧化碳。为了不上升，排放和消耗必须相等。
“这就是我们所说的碳中和。”他解释道。
投影上的例子是一页一页翻的。朱青山表示，目前中国的碳排放量约为100亿吨，其中电力是第一位的。其次是工业，占39%。工业细分大致可以分为钢铁、有色、化工、建材。炼铁的过程可以理解为除去氧化铁中的氧，得到金属铁。传统的高炉炼铁方法是碳氧结合。用朱青山的话说，这个过程“会产生二氧化碳”。
有色、建材、化工等领域也是如此。制造氢气的过程会产生二氧化碳，碳酸钙分解会产生二氧化碳。现在的工业是靠化石能源支撑的，提供能源的过程也会产生二氧化碳。
朱青山的工业低碳重塑愿景是，从能源、原材料到工艺，尽可能消灭二氧化碳。
“在科技部和国家自然科学基金委员会的支持下，我们国家在过去几十年里开展了大量的研究，这也为我们国家实现碳中和目标、参与全球气候治理提供了关键的科学支撑。”朴世龙说。他在演讲中介绍了如何“计算生态碳收支，摸清中国碳家底”。
有哪些硬核技术可以派上用场？
另一位走在“碳”路上的研究员是中国科学院工程热物理研究所研究员卢庆刚。作为中科院“双碳”战略行动计划首个试点项目“煤炭清洁燃烧与低碳利用”的专项负责人，卢庆刚必须思考如何突破煤炭燃烧利用的技术门槛，确保我国能源和产业链的安全。
卢庆刚探索的洁净煤之路，用一句话来形容就是:如何让煤炭更清洁、更高效。
煤可以用作气体燃料吗？吕庆刚问自己。通过思考和研究，他和他的团队10多年来做了上百次大型试验，累计试验时长超过3000小时，找到了一种让煤“更好燃烧”的方法:煤粉预热燃烧技术。现在，它们已经应用于工业锅炉。
在刚刚结束的中国科协第二十四届年会上，发布了10个领先的产业技术问题，其中包括“碳中和背景下如何实现火电行业低碳发展”。这是吕庆刚正在寻求解决的问题。
“我们国家有1000多座现代化燃煤电厂。这个清洁高效的电厂实现了氮氧化物、二氧化硫、粉尘等常规污染物的超低排放，达到世界先进水平，但火电也是实实在在的碳排放大户。”卢庆刚说。目前，他们正在利用预热燃烧技术解决火电支持可再生能源并网发电，推广低碳电力的问题。
他希望到2060年，随着技术的发展和进步，电网能够真正张开双臂，接受100%的可再生能源电力，不再出现“弃风”“弃光”的现象，从而大幅减少二氧化碳的排放，实现碳中和的目标。
"为了实现碳中和，我们需要核心技术."这是朱青山的感受。
高手技能中的“剑走偏锋”
“很久了。科学家们都在探索不用高炉炼铁的方法，提出了不用高炉的路线。我们的流化床直接还原技术是非高炉法。我们几代研究人员一直在做这项工作。”朱青山告诉中国青年报·中青网记者。
在这条“碳”路上，除了工业减排、洁净煤这些常规方式，科技的发展也展现出了超出很多人想象的一面。如中科院天津工业生物技术研究所研究员蔡涛在格致道论坛上分享了如何将二氧化碳转化为人类需要的淀粉。
这个技术就像一个关于碳的武林大会，是一个“剑走偏锋”的绝招。
“二氧化碳”和“淀粉”？这两个词是相关的，甚至听起来有点科幻。这条新闻在去年底引起了很多人的关注，一度成为“热搜”词条。
根据蔡涛的解释，合成淀粉项目的初衷是将淀粉生产的农业过程变成工业过程。
“人类用原始的腿走路跑步，速度的天花板可能是博尔特的100m 9秒。如果我和他赛跑，结果不言而喻。但如果给我一匹快马和一辆跑车，我可以轻松超越他。这就是范式转变带来的魅力。”蔡威说。
蔡桃河团队成员希望淀粉可以直接由空气体中的二氧化碳制成。他们把这个项目命名为“由“空”制作。
对于这个团队来说，思考原材料的来源就相当于思考“二氧化碳从哪里来”。据蔡涛介绍，中国火电厂和水泥厂每年的二氧化碳排放量约为40亿至50亿吨。“我们很容易得到高浓度的二氧化碳”。
在6年的时间里，蔡涛和他的团队成员用33个实验记录，记录了他们2000多个日日夜夜对淀粉合成的追求和探索。既有成功的喜悦，也有失败的沮丧。目标初步实现后，很多人问他，你的合成淀粉能吃吗？蔡涛承认他还不能回答这个问题，因为只有大约1克淀粉是在实验室里合成的。
“我们不是不敢吃，而是真的舍不得吃！”他开玩笑地说。
接下来的工作就是如何加速这个项目，解决很多基础科学问题。蔡涛希望有一天，实验室能生产数公斤甚至数吨淀粉。他承认，从实验室阶段到工业应用还有很多困难和挑战要面对。但这并不妨碍他思考这项技术未来会对人类生活产生什么影响。
“以二氧化碳为原料可以生产淀粉和各种化学品，从而可以建立一条以二氧化碳为原料的新的工业路线。”蔡威说。
碳中和需要年轻人来实现。
2020年9月，中国政府在第75届联合国大会上提出，中国将加大国家自主贡献，采取更加有力的政策措施，使二氧化碳排放在2030年达到峰值，力争在2060年实现碳中和。2021年2月，国务院发布了《关于加快建立和完善绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，7月，教育部也发布了《高等学校碳中和科技创新行动计划》。
于是，“双碳”一词持续火热，不仅成为去年全国两会的热词，还成为“2021年中国媒体十大热门词汇”之一；今年“618”，碳中和也成为电商平台的热门话题之一。某电商平台的消费者，购买标有“绿色商品”的商品，或者在购买商品时选择简易包装，就可以获得“绿色天堂”的“绿色小花朵”，可以用来兑换环保商品或者参与公益。
作为两院最年轻的新院士，朴世龙常年在网上做“碳”的普及工作，探讨陆地生态系统的碳汇功能及其在“碳中和”目标中的作用。
据朴世龙介绍，目前，中国森林覆盖率已从上世纪80年代初的12%提高到目前的23.04%，森林蓄积量增加到175.6亿立方米。中国城市建成区绿化覆盖率也从10.1%提高到41.11%。我国中幼龄林面积占森林面积的61%，中幼龄林处于高生长阶段，固碳率高，碳汇增长潜力大。
他还试图强调，生态系统就像一个容器，不断被填满。如果有一天这个容器满了，可能就再也装不下去了。碳隔离是一个类似的过程。
在他看来，构建一个天空与地球融为一体的生物生态系统和碳汇管理体系是非常必要的。
“碳中和跟我有关系吗？”朱青山见过有人问这样的问题。他的回答是，碳中和每个人都息息相关，每个人都应该关注碳中和。
他计算出，当“二氧化碳排放峰值”实现时，他应该已经退休了。当“碳中和”实现后，那些刚从大学毕业的学生到那时“可能就退休了”。然而，在他的设想中，这条“碳”路可能会在未来几十年产生一些新的赛道，带来新的机遇。
“这些都需要年轻人去把握和体会。”朱青山说。
