碳达峰、碳中和是今年两会期间的热词。“碳达峰”是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后逐步回落。而“碳中和”指的是，在一定时间内，通过植树造林、节能减排等途径，抵消自身所产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。这一目标依靠现有路径难以完全实现，必须寻求新的突破。
距离内蒙古鄂尔多斯市西北部100多公里的杭锦旗，种了890多万株樟子松、杨树等旱地里易于生长的乔木，占地近50万亩。这些树是附近一家企业种植的。
他们为什么要花这么大心思来种树呢？原来，企业年产精细化学品120万吨，碳排放将近上千万吨。树林是实施减排的一条有效途径，但是第三方权威机构给这片树林做的项目审定，年均减排只有8.93万吨，尽管8年种树期间已经投入4亿元，但还是远远无法消化二氧化碳的排放量。
企业副总裁李俊诚最大的压力来自于他自己算的一笔经济账。按目前建议征收二氧化碳排放税每吨50-100元计算，几百万乃至上千万的碳税将是企业发展最棘手的难题。
考虑再三，2015年，他们决定在精细化学品项目园区3公里外的地方，建设太阳能光伏项目，用清洁能源为煤化工供电，但一年减排量也仅有10万吨，加上碳汇林消耗8.93万吨二氧化碳，企业多年来做出的努力还不及碳排放的零头。
直到2016年，当李俊诚遇到康鹏和他的电化学方法制氢技术时，困扰企业多年的减排难题终于有了新的解决方案。康鹏的研究理论是：二氧化碳和水共同进入反应器，在电极板表面与催化剂结合。在电能的作用下，催化剂将二氧化碳和水分解为一氧化碳和氢气，也就是合成气。
合成气具有广泛的用途，是重要的化工原料，经过后续反应可生成油品，也可以制作其他产品如甲醇、塑料等。二氧化碳变废为宝能生产出终端化工产品，这让李俊诚兴奋不已。很快，就在精细化工厂区内，康鹏的二氧化碳电化学利用装置的示范项目启动了。
经过整整三年时间的研发，2020年8月，二氧化碳电化学利用正式开车运行，累计运行1800小时，装置运行平稳，各运行条件得到了有序的测试。2020年11月，二氧化碳电解制合成气中试项目顺利通过现场考核。
专家测算，利用杭锦旗伊泰化工120万吨煤制油项目的二氧化碳产品气作为原料气，每年可处理30吨二氧化碳，可生产45kNm3（千标方）合成气，这也标志着二氧化碳电解技术迈向工程化阶段。企业测算，现在大概是7度电能转化一方二氧化碳，虽然现在的电价成本高，但对二氧化碳的排放，这是最能解决核心问题的办法和路径。
△央视财经《经济半小时》栏目视频
数据显示，2019年，我国二氧化碳排放总量占全球29%，二氧化碳减排任务十分艰巨。而全球化石能源资源枯竭趋势正在显现，早在本世纪初，中国的科学家们就开始了新的探索。
早在2001年，全国政协委员李灿就开始了人工光合成太阳燃料的研究工作。太阳一个小时给予地球的能量，几乎抵得上地球一年的能源消耗。模拟自然光合作用，实现人工合成绿色能源，李灿的研究正是基于这个大胆的设想：模仿植物，构建人工装置，可控地进行人工光和作用，吸收太阳光，将水分解为氢气和氧气，或直接将水和二氧化碳转化为有机燃料，实现二氧化碳的循环利用。
但研究并不是一帆风顺。直到2016年，李灿院士团队发现了一种双金属固溶体氧化物催化剂，实现了二氧化碳高选择性、高稳定性加氢合成甲醇，相关研究成果发表在国际著名刊物上，并为随后的工厂化提供了坚实的理论基础。
而李灿院士的人工光合成太阳燃料的路径也越发清晰：第一步就是要把光变成能量，目前可以采用光伏发电的形式；第二步就是电解水制氢；第三步就是二氧化碳加氢制作甲醇。
实验中李灿团队还经过这样的测算：电解水制氢每吨氢相当于储存3.3万度电，将电能转化成化学能，是最有效的化学储能反应；与煤炭和石油相比，二氧化碳与制氢甲醇燃料具有燃烧清洁、温室气体排放少的特点。如以甲醇代替煤炭作为燃料，排放的PM2.5将减少80%以上，氮氧化物减少90%以上。
李灿院士“液态阳光”项目实验室研发成功的消息不胫而走。位于西部的兰州新区马上要建设一个热电联产项目，为园区里的精细化工提供用电和用气，而这个项目所排放的二氧化碳正需要“液态阳光”来制成甲醇。因为有了这样前瞻性的规划和考量，所以在2019年，兰州新区配套了一系列优惠政策和土地资源，第一时间抢到“液态阳光”。
整个项目总投资1.4亿，总占地约289亩，其中配套建设总功率为10MW的光伏发电占地259亩，为电解水制氢设备提供电力。2019年12月，70多台设备陆续制作完成准备进厂。
2020年1月，“液态阳光”示范项目投料试车，进料3个小时后生产出液体甲醇产品。经过权威机构测评，甲醇有机物含量达到99.5%，这也标志着我国利用可再生能源制备液体燃料迈出了工业化的第一步。
这是全球范围内第一次直接太阳燃料规模化合成的尝试。该项目若满负荷运行，每年可生产甲醇1500吨，消耗二氧化碳2000吨，消纳太阳能发电1500万度。
专家估算，目前我国年甲醇产能约8000万吨，如果采用太阳燃料甲醇合成路线，则每年可减排二氧化碳上亿吨。
按照测算，每吨甲醇所需氢气的成本为2000元，每吨甲醇所需成本约为2500元。所以，电价的成本决定着“液态阳光”甲醇的市场竞争
二氧化碳电化学技术和“液态阳光”技术，肩负起二氧化碳减排的重任，两项技术虽然目前尚处于大规模应用的初级阶段，但随着电解水制氢技术的大规模化应用，绿色氢能的成本逐步下降。并借助二氧化碳减排的收益，绿色氢能和“液态阳光”甲醇将具有市场竞争力，将成为完成碳中和目标的主要路径之一。
作为全国政协委员，李灿在今年的提案中大力推广以“液态阳光”甲醇为燃料的汽车。如果我国大部分汽车采用甲醇燃料，就可替代数亿吨汽油，缓减我国石油进口的能源安全问题，相应的减排十亿吨级二氧化碳。
全国政协委员 中国科学院院士 李灿
来源：氢能俱乐部
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