中國工程院院士金涌：通過碳的再利用來實現(xiàn)低碳經濟

　　中國工程院院士金涌12月27日在哈爾濱召開的中國經濟論壇上表示，目前流行的碳捕捉和碳減排成本太高，從中國的情況來看，推廣碳的再利用（CCRS）可能更現(xiàn)實。

　　金涌表示，中國的水泥產能很大，這里存在很大的碳再利用空間，其中的一個主要技術在于足夠的“氫”，而在這塊，可以通過多種方法進行實現(xiàn)。

　　以下是金涌的發(fā)言實錄：

　　[主持人]：說下一個議題，下一個議題就是剛才說的，中國低碳經濟應該怎么做的問題。也就是說“低碳模式的探索與路徑”中國的低碳應該怎么做？在座的各位嘉賓，都是來自于社會各界，大家都可以談一談，對中國低碳模式的路徑，大家有什么看法和經驗都可以說。

　　[金涌]：各位代表，我感覺低碳是我們的追求，因為我們國家沒有那么多能源，所以要對國際負責。所以低碳我們是一定要搞的，我是搞工程的，為了能從技術層面，實現(xiàn)低碳經濟，低碳發(fā)展。理工大學和美國麻省理工和英國劍橋三校成立了一個低碳聯(lián)盟，三校從各個層面討論怎么來從技術上層面上推動低碳的運動。所以我們學校組織20多個究竟怎么來做？從低碳經發(fā)展的來說，發(fā)展低碳經濟有三個領域：

　　[金涌]：第一是可再生能源，發(fā)展的能源。我們不使用化石的，不使二氧化碳的能源，比如核電，風電能源；第二個是在過程中間，過程節(jié)能，也表現(xiàn)工業(yè)、農業(yè)各個生產領域的節(jié)能技術，這個非常寬泛，我們國家的很多行業(yè)，行行業(yè)業(yè)都要節(jié)能，推進新技術；同時還有一個消費，消費節(jié)能，就要全面參與，這個指的就是過程節(jié)能。

　　[金涌]：我著重培養(yǎng)第三個，從出口，有不用化石的能源，這個東西不可能很多，我們國家說到2020年我們只能占15%，那么美國人曾經說要到20%，這個東西大，不是那么快就能發(fā)展那么多，各種過程節(jié)能也是有限的。這樣算一算，假如我們要靠技術解決問題，我們從2005年到2050年45年按照世界經濟平均GDP增長的大概2%，1.0245次方，大概到2050年世界經濟可能要增長3到4倍，二氧化碳減少就要減少50%，我們的技術的要求，就要萬元技術能耗指標，這個指標就要提高到8到10倍，我們技術做到萬元技術能耗比將在降低8到10倍，我們在2020年我們可以降低40%，也就是說不到1倍，只能減0.4%。所以，第三個問題出現(xiàn)了，美國也非常強調這點，我們三大校交流的時候，強調一個技術，CCS。也就是說要把一部分二氧化碳想辦法普及起來，埋藏起來。要普及的對象國外主要是針對電廠，電廠里二氧化碳的含量是14%，要把電廠里的14%的二氧化碳變成90%幾的，才能夠儲存，才有價值儲存。要做這個事，普及一噸二氧化碳埋到地層里去，大概要花30到60年，這是非常花錢的事。

　　[金涌]：第二，因為要耗能，壓縮它普及它，需要工業(yè)技術。你要花掉20%幾的能量，也就是說在這過程里，你排一噸就出0.5噸二氧化碳，這個技術就受到人們的質疑，但是也沒有辦法，你靠技術把它減排下來是有可能的。所以CCS說普及、儲存是不是現(xiàn)實的？在跟國外專家交流的時候，其他大學提出了，我們能不能改變思路，可以推進一個叫CCRS，我們講的“再利用”就是利用可口可樂做一些塑料的發(fā)泡劑，那個用量只是萬噸劑，十萬噸劑，我們的排放是十億噸劑。所以必須要想辦法成百萬，成千萬的有這個技術，可以把二氧化碳循環(huán)利用。這個問題就變得非常的前沿了。在這種情況下，用什么辦法來實現(xiàn)這個問題呢？對中國來講有一個比較便宜的方法，我們正在跟國際討論這個問題。可不可以通過CCRS來解決這個問題。

　　[金涌]：中國大概有13億噸的水泥生產，13億噸水泥生產，是世界水泥生產的一半。水泥生產跟燒發(fā)電廠不一樣，燒水泥的時候同時把碳酸鈣分解了，碳酸鹽的分解使你排出的二氧化碳的含量增加了50%，所以我們普及二氧化碳首先要從水泥行業(yè)做就比較便宜。加入水泥行業(yè)要全部普及到有6億噸，那就是我們現(xiàn)在排放的十分之一，這絕對是第一步可以做的，把二氧化碳普及下來，把它做成純的90%的二氧化碳，直接去埋，當然可以，但是存在以前說的問題。假如說我們循環(huán)利用它，必須有能量注入以后，它才能夠重新被利用，我們感覺可以還原它。第一個可以還原的比較便宜的東西就是煤炭，通過二氧化碳變成一氧化碳的反映，耦合上一個碳變成一氧化碳的放熱反映，不完全燃燒一部分碳，然后一氧化碳，同時用熱量把二氧化碳通過碳還原成一氧化碳，這樣就可以把二氧化碳變成一氧化碳了。一氧化碳再往下利用，就需要更強烈的還原劑，也是需要氫劑，廉價的氫氣。廉價的氫氣現(xiàn)在的技術是有條件的，也是有可能的。廉價的氫在哪里呢？就是風電。風電是不穩(wěn)定的，一個風廠一年有2500小時有風就可以建電廠，一年8000小時，也就是說很大部分時間是沒有電的，而且說有就有，說沒有就沒有。這樣大型的電廠是沒有辦法上網的，所以沒有辦法遠距離有。我們可以用化學方法就地把它變成化學成分，比如說電解成氫氣，我們就有了一個廉價的氫的來源了。

　　[金涌]：再者，我們國家有一個特殊的條件，我們國家有3億多噸的煤，是做焦炭，因為我們有5億噸的煉鋼，鋼鐵，大量的焦炭在煉鋼的時候出的焦爐氣，現(xiàn)在作為燃料用，實際它是非常好的原料，這個量很大，不是一點點，這個是第二個氫的來源。

　　[金涌]：第三，我們正在發(fā)展核電，現(xiàn)在清華，全世界都在做第一代的核反應堆，高溫氣能堆，這個堆發(fā)了電剩下的熱要在750度上下，可以用750度的余熱，通過三個顆粒反映的循環(huán)，循環(huán)里消耗的是水，產物只有氫和氧，其他的物料都是循環(huán)利用的，我們可以通過核電，拿到核電兩制氫。另外我們還有很多的甲烷，甲烷是天然氣，它是富氫，甲烷是一個碳4個氫，甲烷是作為民用燃料用，其實這個問題應該得到重新的考慮。因為家庭燃起的爐子燒了一鍋水，熱效率只有20%，只有20%的熱量被熱水吸收了，而天然氣價格現(xiàn)在說實話是不合理的，我們從俄羅斯進口天然氣價格3.5元，現(xiàn)在買外國的天然氣跟澳大利亞簽的合同是4元，將來的天然氣肯定會漲價，在這種情況下老百姓使這個不見得核算，相反使電爐，電磁爐是好的，現(xiàn)在發(fā)電的效率是43%，也就是說我們用電做飯，可能比用天然氣做飯便宜，而且利用率高。這樣我們有大量的甲烷，我們現(xiàn)在研究用甲烷和二氧化碳直接做氫氣；還有一個來源就是沼氣，生物質發(fā)酵我們都知道可以做沼氣，可是很慢。生物質反映速度是一般化學反應速度的第4個數(shù)量級。假如說我們提高它，現(xiàn)在的技術就可以用兩步來做。先制氫，然后再做甲烷。

　　[金涌]：所以，我們可以用發(fā)酵的方法，用生物質的辦法來治廉價氫。我們有很多的渠道可以得到氫氣，是便宜的氫氣，而不是貴的氫氣。拿我們剛才有的一氧化碳跟氫氣合成甲烷，甲醇，合成甲醇以后，現(xiàn)在國內國外正在研究用甲醇做乙烯，丁烯，丙烯。我們可以先做甲醇，用甲醇做乙烯、丙烯、丁烯，同時也研究正在用甲醇做甲苯，乙苯，二甲苯，如果三稀，三苯都可以這樣做的話，我們就可以把大量的二氧化碳儲存在材料里面，起碼可以減緩幾十年。這是一個組合拳，通過過程的組合，通過再利用，使排放過程減排，但是還用不著這么多二氧化碳，一部分埋藏還是不可避免的。所以二氧化碳低碳經濟的問題是一定要做的，我們首先是在發(fā)展經濟的條件下用低碳的方式來發(fā)展經濟，因為我們還有一個很大的建設周期，每個國家碳排放都是有高峰，然后下來。高峰已經過度到后工業(yè)時代了，他們的高峰已經過去了，所以他們不要那么多鐵路，不要那么多橋梁，沒有那么多水泥和鋼鐵需要?，F(xiàn)在中國的高峰還在，中國的高峰碳強度的排放高峰現(xiàn)在已經過了，從十一五開始，萬元GDP能耗已經下降了，在此之前是增加的?？梢哉f在十一五是一個轉折，碳排放的強度已經往下走了，而且我們承諾，以后會走得更低，會減到40%。碳絕對排放的高峰我們什么時候到來？估計還需要大概30年的時間。就是到2030年左右到2040年左右或者到50年前，我們絕對碳絕對高峰可以過去，過去以后，可以跟它一起來做的話，高峰的曲線，積分的下限，不高于它的積分面積，世界上我們就是以碳排放發(fā)展最低的國家，所以我們必須現(xiàn)實，對搞工程來講，是非常大的挑戰(zhàn)。可是清華大在銷我。清華大學從工程的角度出發(fā)，從三個層面，一個是新能源開發(fā)，一個是生產節(jié)能，消費節(jié)能，下一個就是化學，擬化學節(jié)能。也就是說通過CCRS，通過化學、化工的方法來使碳元素頻繁的利用，要做這些是不賺錢的，一個學校沒有錢是做不成這些的，假如說我們有資金收入，這方面的研究就可以大大的開展。比如現(xiàn)在，美國現(xiàn)在得到資金支持以后，美國大學已經開始做風電，用風電電解氫，很多人在不同的技術領域突破以后，組合在一起就可以做成這個事，謝謝。