交通運(yùn)輸行業(yè)碳中和需要“三步走”

　　“‘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。