節能減排已成為當今全球最為關注的焦點和主題之一，但頻繁出現在人們面前的節能與減排卻是一對矛盾體，節能可以減排，但減排往往是耗能的。出席以“過程工業減排中節能機制的若干科學問題”為主題的第363次香山科學會議的專家指出，減排與節能有著密不可分的聯系，倘若忽視這種聯系，則會導致減排與節能的相背離，節能減排的國策也將難以落實。

減排背后的能耗代價不容忽視

我國“十一五”規劃綱要對單位GDP能耗明確提出了降低20%的指標，但對減排指標僅提出化學需氧量（COD）以及SO2排放總量減少10%，但這一減排量背后的能耗代價及節能機制未被重視和揭示。

過程工業是通過物質的化學、物理或生物轉化，制造新的物質產品，涉及化工、石化、能源、冶金、醫藥、食品、建材、核技術、生物技術等工業領域。

會議執行主席、南京工業大學教授陸小華在題為《減排過程的節能機制》的主題評述報告中說，目前我國能源消費總量仍然龐大，節能減排形勢依然嚴峻。我國過程工業產生的GDP已超過總量的1/6，而能耗卻超過50%，同時，過程工業更是污染大戶，產生的污染物種類繁多，處理的難易程度和能耗高低相差甚遠，如一方面極低濃度的難降解有機毒物雖然COD不高但毒害極深，處理能耗也極高；另一方面，企業為了達到國標小于100ppm的要求，卻耗費很多能量來降解一些COD很高但毒性卻并不高的污染物。如何在過程工業減排中實現有效節能，已成為解決我國能源與環境問題的關鍵因素。

浙江大學工學部化學工程與生物工程學系教授雷樂成介紹，我國是第一紡織印染大國，2007年生產總值達到3萬多億元，占GDP增加值的11.6%。作為傳統的輕工業，紡織印染同時也是耗能、污染大戶。據統計，2007年印染廢水的年排放量達到23億噸，在所有工業行業中位列第六。紡織印染工業過程水平落后、技術裝備較差，印染企業廢水排放量大。有研究表明，由過程工業帶來的廢水中污染物的減排需要很高的能耗，且隨著COD指標降低，其處理能耗大幅度增加。

目前絕大多數城市工業園區采用的集中污水處理方式，實際上是將不同濃度的污水混合，然后再分離污染物，違背了科學原理。專家認為，過程工業減排途徑存在多樣性、復雜性，污染和減排的能耗相互轉移、轉嫁。因此，在生產過程中考慮減排，要多種方法組合優化，實現資源的梯級利用；末端治理中，要根據毒性選擇性去除污染物。中科院化學所教授趙進才認為，目前根據COD等制定的減排指標并不科學，必須重視含低濃度、高毒性、難降解有機污染物廢水的深度處理，開發根據毒性選擇性消除污染物新技術具有重要意義。

專家指出，目前國內外推行的綠色化學“零排放”，在實現資源有效利用、減少污染的同時，往往忽略了它所消耗的高能耗代價，針對我國過程工業發展帶來的高污染累積總量的國情，減排中的節能問題尤為突出。目前已有研究成果只考慮物料衡算或能量衡算，未能對開放體系、復雜物質、極端條件作定量描述，因此并不能真實評價過程工業節能減排的實際效果。

評價過程節能減排的科學標準亟待建立

目前，由于國內外缺少定量描述減排不同污染物所需的能耗數據，導致難以針對不同污染物提出科學、合理、定量的減排指標，也難以真正定量地評價過程工業節能減排的效果、給出科學的解決方案，這給減排國策的最終落實帶來了極大的困難。缺少綜合的路線評價指標與體系已成為減排面臨的一個重要問題。

會議執行主席、西安交通大學教授馮霄報告中指出，建立科學、系統的節能減排分析方法是確保實現節能減排的基礎。節能可以同時獲得減排效果，而單純的減排過程卻會增加能耗。這兩個目標不一定同向。節能減排可以通過過程重構、集成、優化而從源頭實現，同時也往往需要輔以末端治理而滿足環境需求，因此是一個資源、能源、環境、經濟和社會協調的多目標全局最優問題。關于過程工業的節能問題，國內外普遍認為，在科學與技術上主要是利用有效能的概念，讓能源最大限度地梯級使用，如強化過程傳熱等。

中國石油大學教授陳光進認為，減排過程多數為組成高度不對稱體系，即需減排的有害組分含量很低，由熱力學熵增原理可知，該分離過程極難進行，需要超強推動力，即要耗極高能量才能進行。實際能耗主要來自過程的不可逆性，如何降低過程的不可逆性成為分離過程節能的瓶頸，因此在選擇和設計分離過程時，應盡量避免占絕大多數的無害組分的狀態發生顯著變化。

陸小華說，由于過程工業的減排以及新能源開發利用中體系極其復雜，具體數據嚴重匱乏，至今還沒有研究者針對減排中的節能問題建立相關模型和參數，難以為傳統化石能源利用和新能源開發利用過程的經濟性和可持續性進行科學、全面、定量的評估，需要發展新理論、新方法，利用新技術、新數據。會議執行主席、香港大學陳光宇教授分析了電化學方法在節能減排中可發揮的重要作用以及面臨的挑戰，并提出性能優異的材料和電解液的研發是推進電化學反應的關鍵。“建立評價過程節能減排的科學標準迫在眉睫。”中國科學院院士、華東理工大學教授胡英說。

獲知熱力學效率極限意義重大

目前，國外研究者已開始意識到需要利用熱力學將節能與減排進行耦合，美國著名工程熱力學專家Cengel提出了能源效率和綠色化學的定性關系，并指出在綠色工程的研究中需要發展技術以提高過程的能量效率。

陸小華認為，熱力學是解決節能減排這一對矛盾的最佳工具，該學科的根本任務就是給出物質和能量的最大利用極限。有了極限就知道哪些可為、哪些不可為，還有多少潛力可挖。從原理上講，熱力學就是為節能減排而生的，它最擅長解決節能與減排的矛盾，即解決復雜體系中同時存在的能量和物質轉換效率問題。

會議執行主席、清華大學教授費維揚指出，熱力學原理是永恒的，需要針對節能減排的迫切需求，發展適用于復雜系統的模型和參數，從而真正指導過程工業和新能源產業的節能減排。胡英教授認為，節能減排機制的核心科學問題是熱力學效率和過程速率，它們對應的就是指標和時間。如何利用熱力學具有可預測性的優勢，發展非平衡熱力學在節能減排重要課題中的應用是目前面臨的瓶頸。

與會專家認為，找到熱力學的極限意義極大，也是建立科學評價標準的第一步，既可避免制定出盲目的、違反客觀規律的行政指令和國家標準，又為挖掘節能減排潛力指明了方向。需要針對節能減排的迫切需求，發展適用于復雜系統的模型和參數，建立科學、系統的節能減排分析方法，從而真正指導過程工業和新能源產業的節能減排。

與會專家認為，減排國策難以真正落實的科學層面問題是：節能與減排、過程速率與熱力學效率是矛盾體，需要面對節能減排發展化學工程新理論、新材料、新方法和新技術。專家建議將過程工業與新材料和新能源工業進行耦合，結合過程的速率和效率進行科學、客觀、定量的評價，為我國過程工業復雜多變的污染物治理節能潛力和機制研究提供科學判據，從而為政府制定科學的決策提供有力的支撐和理論依據。