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专家视点|贺泓院士:交通运输行业碳中和需要“三步走”
发布日期:2022-11-17
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“双碳目标提出之后,我国从碳达峰到碳中和,时间短、任务重。就交通运输而言,碳中和的艰巨性格外明显。”近日,在第一届中国碳捕集利用与封存技术大会上,中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员贺泓透露,我国交通运输行业的碳排放约占碳排放总量的10%。“我国交通运输行业的碳排放总量和占比可能还会持续增加,实现碳中和任务艰巨。”贺泓说。
那么,交通运输行业要实现碳中和应该采取哪些技术对策?又将如何分步实施?
短期:实现二氧化碳与污染物协同减排
从2016年开始,我国新能源汽车实现快速增长,我国已成为全世界新能源汽车的第一大产销国,截至2020年底,我国新能源汽车保有量约占全球的40%。但在货运方面,柴油机仍是我国交通运输的主要动力来源,也是交通污染物排放的主要来源。“今后一段时期内,提高内燃机的热效率,实现二氧化碳与污染物的协同减排是交通运输行业的一项重点工作。”贺泓说。
从国一排放标准到国六排放标准,机动车污染排放控制已经走过了20多年的历程,国六阶段的污染排放已趋近“净零排放”。贺泓表示,此阶段更加严格限制柴油燃烧排放的氮氧化物和颗粒物量值,柴油机颗粒捕捉技术与选择性催化还原技术相结合,实现了柴油机排放控制关键技术及系统集成。从效果来看,国六标准下的新型内燃机氮氧化物净化效率达到99%。
“今后,在即将制定的国七标准下,不仅要进一步执行碳污协同减排路线,而且对二氧化碳也要提出限制指标,污染物将实现‘净零排放’。”贺泓介绍,这就要求发动机要进一步提高燃烧效率,结合更高效的排放后处理和热管理技术,实现柴油机二氧化碳和氮氧化物排放的高效协同减排。
中期:发展碳中和绿色燃料合成技术
由于柴油为化石燃料,前期不管怎样进行碳污协同减排,二氧化碳始终无法实现“净零排放”。要实现碳中和,交通运输行业需要在燃料和燃烧工艺上不断创新,发展碳中和绿色燃料合成技术以及碳中和内燃机技术。
当前,已有两种碳中和燃料在规模化应用。一种是生物柴油,另一种是生物质乙醇。数据显示,2017年,全球生物燃料能源为970亿千瓦时,其中生物质乙醇占64%,生物柴油占29%。
贺泓介绍,生物柴油来自动物或者植物的油脂,比如地沟油制生物柴油就是“变废为宝”的很好案例。但由于来源量小,导致生物柴油的应用规模受到限制。
而生物质乙醇就没有来源的困扰。贺泓说,生物质乙醇一方面可以来自粮食,另一方面也可以来自秸秆、木材等纤维素类物质。2000年,我国便开始用玉米、小麦等战备陈化粮建设年产102万吨的生物质乙醇生产装置,2019年生物质乙醇生产装置已达到年产284万吨。这一措施使得中国成为全球生物质乙醇的第三大生产国和使用国。
“未来的发展空间,一定是非粮的生物质。”贺泓表示,在这方面,我国也取得了长足发展。生物发酵专家、中国工程院院士岳国君带领团队研发了纤维素乙醇技术并建设了万吨级示范装置。“他们的技术可以让5吨的秸秆产出1吨的生物质乙醇。目前生物质乙醇的成本要比化石燃料高一些,下一步还要继续降低成本,这是科研人员努力的方向。”贺泓说。
远期:探索开发“太阳燃料”解决未来能源问题
“‘太阳燃料’是解决人类未来能源和生态环境问题的理想途径。”贺泓说,“太阳燃料”就是利用太阳能等可再生能源将水和二氧化碳转化为甲醇燃料。
如今,利用太阳能将水采取电离方式转化为氢气的技术已经非常成熟。仅管氢不易储存,但是可以与二氧化碳结合,可以制成各种化学品或者燃料,比如甲醇。
虽然甲醇燃烧时会排放二氧化碳 ,但甲醇是由氢气和捕集来的二氧化碳化合生成的,其生产过程是负碳过程,因此二者正好实现碳中和。
贺泓表示,当前氢燃料电池技术也在积极进行探索。未来,基于绿氢与二氧化碳捕集的碳中和燃料、基于生物质转换的碳中和燃料等都有可能成为交通运输行业碳中和的重要路径。

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