“‘雙碳’目標(biāo)提出之后,我國(guó)從碳達(dá)峰到
碳中和,時(shí)間短、任務(wù)重。就交通運(yùn)輸而言,
碳中和的艱巨性格外明顯。”近日,在第一屆中國(guó)
碳捕集利用與封存技術(shù)大會(huì)上,中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員賀泓透露,我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的
碳排放約占
碳排放總量的10%。“我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的碳排放總量和占比可能還會(huì)持續(xù)增加,實(shí)現(xiàn)碳中和任務(wù)艱巨。”賀泓說(shuō)。
那么,交通運(yùn)輸行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和應(yīng)該采取哪些技術(shù)對(duì)策?又將如何分步實(shí)施?
短期:實(shí)現(xiàn)二氧化碳與污染物協(xié)同減排
從2016年開始,我國(guó)
新能源汽車實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng),我國(guó)已成為全世界
新能源汽車的第一大產(chǎn)銷國(guó),截至2020年底,我國(guó)新能源汽車保有量約占全球的40%。但在貨運(yùn)方面,柴油機(jī)仍是我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?lái)源,也是交通污染物排放的主要來(lái)源。“今后一段時(shí)期內(nèi),提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率,實(shí)現(xiàn)二氧化碳與污染物的協(xié)同減排是交通運(yùn)輸行業(yè)的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。”賀泓說(shuō)。
從國(guó)一排放標(biāo)準(zhǔn)到國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn),機(jī)動(dòng)車污染排放控制已經(jīng)走過(guò)了20多年的歷程,國(guó)六階段的污染排放已趨近“凈零排放”。賀泓表示,此階段更加嚴(yán)格限制柴油燃燒排放的氮氧化物和顆粒物量值,柴油機(jī)顆粒捕捉技術(shù)與選擇性催化還原技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)排放控制關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成。從效果來(lái)看,國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)下的新型內(nèi)燃機(jī)氮氧化物凈化效率達(dá)到99%。
“今后,在即將制定的國(guó)七標(biāo)準(zhǔn)下,不僅要進(jìn)一步執(zhí)行碳污協(xié)同減排路線,而且對(duì)二氧化碳也要提出限制指標(biāo),污染物將實(shí)現(xiàn)‘凈零排放’。”賀泓介紹,這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)要進(jìn)一步提高燃燒效率,結(jié)合更高效的排放后處理和熱管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)二氧化碳和氮氧化物排放的高效協(xié)同減排。
中期:發(fā)展碳中和
綠色燃料合成技術(shù)
由于柴油為化石燃料,前期不管怎樣進(jìn)行碳污協(xié)同減排,二氧化碳始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)“凈零排放”。要實(shí)現(xiàn)碳中和,交通運(yùn)輸行業(yè)需要在燃料和燃燒工藝上不斷創(chuàng)新,發(fā)展碳中和綠色燃料合成技術(shù)以及碳中和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。
當(dāng)前,已有兩種碳中和燃料在規(guī)?;瘧?yīng)用。一種是生物柴油,另一種是生物質(zhì)乙醇。數(shù)據(jù)顯示,2017年,全球生物燃料能源為970億千瓦時(shí),其中生物質(zhì)乙醇占64%,生物柴油占29%。
賀泓介紹,生物柴油來(lái)自動(dòng)物或者植物的油脂,比如地溝油制生物柴油就是“變廢為寶”的很好
案例。但由于來(lái)源量小,導(dǎo)致生物柴油的應(yīng)用規(guī)模受到限制。
而生物質(zhì)乙醇就沒(méi)有來(lái)源的困擾。賀泓說(shuō),生物質(zhì)乙醇一方面可以來(lái)自糧食,另一方面也可以來(lái)自秸稈、木材等纖維素類物質(zhì)。2000年,我國(guó)便開始用玉米、小麥等戰(zhàn)備陳化糧建設(shè)年產(chǎn)102萬(wàn)噸的生物質(zhì)乙醇生產(chǎn)裝置,2019年生物質(zhì)乙醇生產(chǎn)裝置已達(dá)到年產(chǎn)284萬(wàn)噸。這一措施使得中國(guó)成為全球生物質(zhì)乙醇的第三大生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó)。
“未來(lái)的發(fā)展空間,一定是非糧的生物質(zhì)。”賀泓表示,在這方面,我國(guó)也取得了長(zhǎng)足發(fā)展。生物發(fā)酵
專家、中國(guó)工程院院士岳國(guó)君帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了纖維素乙醇技術(shù)并建設(shè)了萬(wàn)噸級(jí)示范裝置。“他們的技術(shù)可以讓5噸的秸稈產(chǎn)出1噸的生物質(zhì)乙醇。目前生物質(zhì)乙醇的成本要比化石燃料高一些,下一步還要繼續(xù)降低成本,這是科研人員努力的方向。”賀泓說(shuō)。
遠(yuǎn)期:探索開發(fā)“太陽(yáng)燃料”解決未來(lái)能源問(wèn)題
“‘太陽(yáng)燃料’是解決人類未來(lái)能源和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的理想途徑。”賀泓說(shuō),“太陽(yáng)燃料”就是利用太陽(yáng)能等可再生能源將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇燃料。
如今,利用太陽(yáng)能將水采取電離方式轉(zhuǎn)化為氫氣的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。僅管氫不易儲(chǔ)存,但是可以與二氧化碳結(jié)合,可以制成各種化學(xué)品或者燃料,比如甲醇。
雖然甲醇燃燒時(shí)會(huì)排放二氧化碳 ,但甲醇是由氫氣和捕集來(lái)的二氧化碳化合生成的,其生產(chǎn)過(guò)程是負(fù)碳過(guò)程,因此二者正好實(shí)現(xiàn)碳中和。
賀泓表示,當(dāng)前氫燃料電池技術(shù)也在積極進(jìn)行探索。未來(lái),基于綠氫與二氧化碳捕集的碳中和燃料、基于生物質(zhì)轉(zhuǎn)換的碳中和燃料等都有可能成為交通運(yùn)輸行業(yè)碳中和的重要路徑。
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