中国工程院院士金涌：通过碳的再利用来实现低碳经济

　　中国工程院院士金涌12月27日在哈尔滨召开的中国经济论坛上表示，目前流行的碳捕捉和碳减排成本太高，从中国的情况来看，推广碳的再利用（CCRS）可能更现实。

　　金涌表示，中国的水泥产能很大，这里存在很大的碳再利用空间，其中的一个主要技术在于足够的“氢”，而在这块，可以通过多种方法进行实现。

　　以下是金涌的发言实录：

　　[主持人]：说下一个议题，下一个议题就是刚才说的，中国低碳经济应该怎么做的问题。也就是说“低碳模式的探索与路径”中国的低碳应该怎么做？在座的各位嘉宾，都是来自于社会各界，大家都可以谈一谈，对中国低碳模式的路径，大家有什么看法和经验都可以说。

　　[金涌]：各位代表，我感觉低碳是我们的追求，因为我们国家没有那么多能源，所以要对国际负责。所以低碳我们是一定要搞的，我是搞工程的，为了能从技术层面，实现低碳经济，低碳发展。理工大学和美国麻省理工和英国剑桥三校成立了一个低碳联盟，三校从各个层面讨论怎么来从技术上层面上推动低碳的运动。所以我们学校组织20多个究竟怎么来做？从低碳经发展的来说，发展低碳经济有三个领域：

　　[金涌]：第一是可再生能源，发展的能源。我们不使用化石的，不使二氧化碳的能源，比如核电，风电能源；第二个是在过程中间，过程节能，也表现工业、农业各个生产领域的节能技术，这个非常宽泛，我们国家的很多行业，行行业业都要节能，推进新技术；同时还有一个消费，消费节能，就要全面参与，这个指的就是过程节能。

　　[金涌]：我着重培养第三个，从出口，有不用化石的能源，这个东西不可能很多，我们国家说到2020年我们只能占15%，那么美国人曾经说要到20%，这个东西大，不是那么快就能发展那么多，各种过程节能也是有限的。这样算一算，假如我们要靠技术解决问题，我们从2005年到2050年45年按照世界经济平均GDP增长的大概2%，1.0245次方，大概到2050年世界经济可能要增长3到4倍，二氧化碳减少就要减少50%，我们的技术的要求，就要万元技术能耗指标，这个指标就要提高到8到10倍，我们技术做到万元技术能耗比将在降低8到10倍，我们在2020年我们可以降低40%，也就是说不到1倍，只能减0.4%。所以，第三个问题出现了，美国也非常强调这点，我们三大校交流的时候，强调一个技术，CCS。也就是说要把一部分二氧化碳想办法普及起来，埋藏起来。要普及的对象国外主要是针对电厂，电厂里二氧化碳的含量是14%，要把电厂里的14%的二氧化碳变成90%几的，才能够储存，才有价值储存。要做这个事，普及一吨二氧化碳埋到地层里去，大概要花30到60年，这是非常花钱的事。

　　[金涌]：第二，因为要耗能，压缩它普及它，需要工业技术。你要花掉20%几的能量，也就是说在这过程里，你排一吨就出0.5吨二氧化碳，这个技术就受到人们的质疑，但是也没有办法，你靠技术把它减排下来是有可能的。所以CCS说普及、储存是不是现实的？在跟国外专家交流的时候，其他大学提出了，我们能不能改变思路，可以推进一个叫CCRS，我们讲的“再利用”就是利用可口可乐做一些塑料的发泡剂，那个用量只是万吨剂，十万吨剂，我们的排放是十亿吨剂。所以必须要想办法成百万，成千万的有这个技术，可以把二氧化碳循环利用。这个问题就变得非常的前沿了。在这种情况下，用什么办法来实现这个问题呢？对中国来讲有一个比较便宜的方法，我们正在跟国际讨论这个问题。可不可以通过CCRS来解决这个问题。

　　[金涌]：中国大概有13亿吨的水泥生产，13亿吨水泥生产，是世界水泥生产的一半。水泥生产跟烧发电厂不一样，烧水泥的时候同时把碳酸钙分解了，碳酸盐的分解使你排出的二氧化碳的含量增加了50%，所以我们普及二氧化碳首先要从水泥行业做就比较便宜。加入水泥行业要全部普及到有6亿吨，那就是我们现在排放的十分之一，这绝对是第一步可以做的，把二氧化碳普及下来，把它做成纯的90%的二氧化碳，直接去埋，当然可以，但是存在以前说的问题。假如说我们循环利用它，必须有能量注入以后，它才能够重新被利用，我们感觉可以还原它。第一个可以还原的比较便宜的东西就是煤炭，通过二氧化碳变成一氧化碳的反映，耦合上一个碳变成一氧化碳的放热反映，不完全燃烧一部分碳，然后一氧化碳，同时用热量把二氧化碳通过碳还原成一氧化碳，这样就可以把二氧化碳变成一氧化碳了。一氧化碳再往下利用，就需要更强烈的还原剂，也是需要氢剂，廉价的氢气。廉价的氢气现在的技术是有条件的，也是有可能的。廉价的氢在哪里呢？就是风电。风电是不稳定的，一个风厂一年有2500小时有风就可以建电厂，一年8000小时，也就是说很大部分时间是没有电的，而且说有就有，说没有就没有。这样大型的电厂是没有办法上网的，所以没有办法远距离有。我们可以用化学方法就地把它变成化学成分，比如说电解成氢气，我们就有了一个廉价的氢的来源了。

　　[金涌]：再者，我们国家有一个特殊的条件，我们国家有3亿多吨的煤，是做焦炭，因为我们有5亿吨的炼钢，钢铁，大量的焦炭在炼钢的时候出的焦炉气，现在作为燃料用，实际它是非常好的原料，这个量很大，不是一点点，这个是第二个氢的来源。

　　[金涌]：第三，我们正在发展核电，现在清华，全世界都在做第一代的核反应堆，高温气能堆，这个堆发了电剩下的热要在750度上下，可以用750度的余热，通过三个颗粒反映的循环，循环里消耗的是水，产物只有氢和氧，其他的物料都是循环利用的，我们可以通过核电，拿到核电两制氢。另外我们还有很多的甲烷，甲烷是天然气，它是富氢，甲烷是一个碳4个氢，甲烷是作为民用燃料用，其实这个问题应该得到重新的考虑。因为家庭燃起的炉子烧了一锅水，热效率只有20%，只有20%的热量被热水吸收了，而天然气价格现在说实话是不合理的，我们从俄罗斯进口天然气价格3.5元，现在买外国的天然气跟澳大利亚签的合同是4元，将来的天然气肯定会涨价，在这种情况下老百姓使这个不见得核算，相反使电炉，电磁炉是好的，现在发电的效率是43%，也就是说我们用电做饭，可能比用天然气做饭便宜，而且利用率高。这样我们有大量的甲烷，我们现在研究用甲烷和二氧化碳直接做氢气；还有一个来源就是沼气，生物质发酵我们都知道可以做沼气，可是很慢。生物质反映速度是一般化学反应速度的第4个数量级。假如说我们提高它，现在的技术就可以用两步来做。先制氢，然后再做甲烷。

　　[金涌]：所以，我们可以用发酵的方法，用生物质的办法来治廉价氢。我们有很多的渠道可以得到氢气，是便宜的氢气，而不是贵的氢气。拿我们刚才有的一氧化碳跟氢气合成甲烷，甲醇，合成甲醇以后，现在国内国外正在研究用甲醇做乙烯，丁烯，丙烯。我们可以先做甲醇，用甲醇做乙烯、丙烯、丁烯，同时也研究正在用甲醇做甲苯，乙苯，二甲苯，如果三稀，三苯都可以这样做的话，我们就可以把大量的二氧化碳储存在材料里面，起码可以减缓几十年。这是一个组合拳，通过过程的组合，通过再利用，使排放过程减排，但是还用不着这么多二氧化碳，一部分埋藏还是不可避免的。所以二氧化碳低碳经济的问题是一定要做的，我们首先是在发展经济的条件下用低碳的方式来发展经济，因为我们还有一个很大的建设周期，每个国家碳排放都是有高峰，然后下来。高峰已经过度到后工业时代了，他们的高峰已经过去了，所以他们不要那么多铁路，不要那么多桥梁，没有那么多水泥和钢铁需要。现在中国的高峰还在，中国的高峰碳强度的排放高峰现在已经过了，从十一五开始，万元GDP能耗已经下降了，在此之前是增加的。可以说在十一五是一个转折，碳排放的强度已经往下走了，而且我们承诺，以后会走得更低，会减到40%。碳绝对排放的高峰我们什么时候到来？估计还需要大概30年的时间。就是到2030年左右到2040年左右或者到50年前，我们绝对碳绝对高峰可以过去，过去以后，可以跟它一起来做的话，高峰的曲线，积分的下限，不高于它的积分面积，世界上我们就是以碳排放发展最低的国家，所以我们必须现实，对搞工程来讲，是非常大的挑战。可是清华大在销我。清华大学从工程的角度出发，从三个层面，一个是新能源开发，一个是生产节能，消费节能，下一个就是化学，拟化学节能。也就是说通过CCRS，通过化学、化工的方法来使碳元素频繁的利用，要做这些是不赚钱的，一个学校没有钱是做不成这些的，假如说我们有资金收入，这方面的研究就可以大大的开展。比如现在，美国现在得到资金支持以后，美国大学已经开始做风电，用风电电解氢，很多人在不同的技术领域突破以后，组合在一起就可以做成这个事，谢谢。