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費維揚:應對氣候變化化工業舉足輕重

2010-01-18 08:31:00 《科學新聞》雜志

首先,我簡單說一下全球變化的嚴峻形式。現在氣候變化形勢嚴峻,二氧化碳濃度增加非常快,最近200年增加得非常快,從大概200PPM增加到390PPM,這里面實際上工業排放的二氧化碳占了全球排放總量的80%。所以工業化的國家必須要負歷史責任。我們當然要盡我們的力量來做工作。會上我們也承諾了,到2020年我國單位GDP排放要比2005年下降40-50%。會上的爭議還是非常厲害的,實際上發達國家在會上讓發展中國家承擔不合理的義務,讓我們減排,這顯然是不對的。但是有一條是肯定的,我們明確要堅持共同有區別責任原則。這個對我國發展還是有很大的余地。

我們知道這是美國前總統寫的一本書。它主要談到的問題,氣候變暖如果不加控制到本世紀末的話,有一種看法是氣候可能上升6度,海平面會上升大概18到20英尺,這時候就很嚴重了,很多海島國家被淹沒了。美國本身也夠嗆。這個是紐約曼哈頓地區的照片,假如海平面提高6米的話,包括華爾街在內的很多地方都被淹沒了,然后這本書里也特別談到,假如海平面要提高6米的話,上海和周邊地區可能有4千萬的人不得不遷移。這個地區就跟我們關系很密切了,這是長三角的照片,是我們中國最富裕的地方。但是按書里的介紹來看的話,如果海平面提高6米的話,不僅上海整個蘇州、無錫整個太平湖都被淹沒了。所以關于氣候變化現在還有很多爭論,有些比較集中的觀點,英國前年發表了一本書,它認為如果溫室氣體排放在2015年以前沒有達到穩定狀態的話,地球將在2015年7月進入不可逆轉的惡性循環,把這個問題說的非常嚴重。

當然也有不同觀點,中科院丁仲禮副院長的觀點就是氣候變化跟二氧化碳年度之間沒有很強的相關性。所以盡管氣候變化很復雜,我們還要進一步研究。這次哥本哈根會議希望控制溫度升高不超過2度,大家一起想辦法。怎么分開這個義務,這就辯論不清了,這牽涉到各國的核心利益還有待于進一步談判。在這種情況下,我們化學工業確實也面臨很嚴峻的挑戰。我們知道,化學工業是國民經濟的支柱,對能源、資源、環境、農業、高新科技都具有非常重要的作用。衛生所做一個調研,廣義的化學工業美國現在提的話是占國民生產總值。現在我國國民生產總值中占16.6%,即使是發達國家像美國、德國,化學工業也國民經濟的第二,美國是航空航天占第一,德國是汽車第一。其實化工也非常重要,化學工業極大地的改變了我們的生活。因為現在好多學生受到了影響,對化工都很感興趣。所以有的時候我們要跟學生講,化工極大地改變了我們的生活,搞原料、搞先進材料、飛機、碳纖維、然后搞先進能源、搞燃料電池、搞生物工程或者搞環保、搞食品工業、搞電子工業都離不開的化工。化工非常重要。

但是,化工也存在問題。它往往存在高物耗、高污染的問題。所以減排任務非常重,安全問題也非常突出。重復引進的問題也非常嚴重,剛才楊院長也談到了重復引進的問題,我現在要談一下氣候變化,就有必要談一下碳排放。這個是工程院07年做的一個比較可靠的數據。據說我國化工六大子行業,二氧化碳的排放情況,電石排放第二,燒堿、純堿、甲醇的排放都很大,特別單位排放量也很高。大概在2005年,這六大子行業二氧化碳排放是2.7億噸,占化學總排放80%。煉油、石化排放0.9億噸左右,也不少。有幾年化學工業的發展,排放量不斷增加,所以我們有必要很好的針對這個問題。現在,我們簡單說一下煤化工的問題,煤化工在我國油氣是資源緊缺情況下,還是很重要的方面。現在煤化工對煤烯烴技術發展很快,有可能取得很大的經濟效益。我們要注意,煤還是一種不可再生資源。

煤化工投資大、耗水大,可能產生嚴重的污染。大型煤化工廠,比如內蒙的1百萬噸煤制劑化投資70億,投資很大,用水電還是很大的,將煤質烯烴或煤質油1噸煤差不多需要10-15噸的水,二氧化碳排放非常大。煤制油化需要10到12噸,煤質烯烴要每噸烯烴產品排放12到16噸,量也很大,所以二氧化碳補集封存利用難度很大,所以這個問題煤炭發展我們還是要考慮的。歐盟本身并不發展煤化工,卻到中國來推廣它的技術。在目前保增長、促內需、調結構的情況下,如何又好又快地發展煤化工,我們要很好的考慮,如果考慮不好的話會大大增加碳排放。這是我們去參觀南非三所的時候,我照的照片,你可以看到煤化工污染還是嚴重的。因為二氧化碳比較沉,所以每年500萬噸的煤質油,所以排放的二氧化碳大概有3千萬噸。二氧化碳濃度比較高,很不適宜人類居住,但水草長的還好。

另一方面,化工應對氣候變化,我們需要改進氣候變化主要在三個方面:節能減排、發展新能源、碳捕集封存。這三方面都離不開化工,化工確實對應對氣候變化起著非常重要的作用。比如說發展可再生能源,21世紀人類從可再生能源走向可持續能源體系的時代。可再生能源將發揮越來越重要的作用。這個圖大概說了一下能源的用量,外邊大圈是太陽能,太陽能是我們人類使用能源量的2850倍;藍的是風能,目前耗能是200倍,綠的是生物質能20倍等等。太陽能實際上是無窮盡的,所以現在大家都在說太陽能的重要性。《自然》雜志08年的封面文章,沒有碳排放的電能,這里面說到各種各樣的可再生能源,太陽能、核能、風能、生物質能、地熱能等等,這些東西的話,它太陽能的潛力最大。一個標準的商業化太陽能光伏電池板可將12-18%的太陽能轉化為可用的電能、而高端的模型效率可達20%以上。在今后幾年當中,成本會占到每瓦1美元之下。未來一、二十年以后,有可能需要大量降低成本。

國內太陽能發展很快,這是我們中美聯合機構到青海考察的時候,青海的一個發電站,它是一個300千瓦的定電網發電站。在生產太陽能電子版的過程中,它是高污染、高能耗的產業。我們知道硅原料到切割到切片到芯片到太陽電池這個生產過程是很現代化的過程。生產太陽能多晶硅占全球太陽能80%左右,這里面污染還是很嚴重的、能耗很高。主要問題是生產1千噸的多晶硅會產生8千噸四氯化硅,四氯化硅是非常穩定的。所以,目前我們國內大部分企業都沒有做回收。中國發展太陽能,把污染留在周邊地區,弄了好多照片。但這個問題要解決的話不太容易,要下點功夫。所以去年9月份,發改委發了一個通知說,多晶硅是信息產業和光伏產業的基礎。但是整個生產過程中,每兆瓦太陽搞全生命周期能耗電的話大概是220萬千瓦時,然后我們國家多晶硅產能2萬噸,產量4000噸左右,賣不出去,98%靠出口。再建有8萬噸,產量明顯過剩。所以這個問題,要控制然后抓緊環保、控制規模,要求四氯化硅等回收率不低于98.5%、99%等等,這個難度還是挺大的。

這是每年1千噸的太陽能多晶硅凈化的一個系列,這完全是化工分離過程,有9個30米高的塔在分離。所以這里面要解決太陽能多晶硅功能的高能耗、高污染問題,需要我們化工做很多工作。還原電耗怎么控制、還原尾氣中四氯化硅的怎么回收利用、回收要98.5%,氯化氫、氫氣回收要不低于99%。目前大部分工廠還沒有回收。這對產業工程、搞催化劑都對系統提出了很嚴格的要求。搞太陽能不是物理學家的事,也不是搞電熱能的事,是搞化工要多關心這個問題。然后講節能減排,節能減排實際上是最直接、最快的降低碳排放的過程,我們國家這幾年石油化工發展非常快,這是剛建成的乙烯的照片,非常壯觀。去年10月份我們去看了一下。這是乙烯加熱爐的照片,也非常壯觀。但是向各地紛紛建造大型企業,有很多問題。剛才楊院長、歐陽院士也談到,我們國家產品能耗比較高,跟國外也有很多差距。在這樣的情況底下,怎么樣節能降耗,還是非常重要的。

我們知道,我們國家石油化工面臨著來自中東非常大的壓力,因為中東原來是產油,但是現在它也要發展石油化工。這個表是05年我們國家石化產品的成本跟中東產品的比較。聚乙烯中東成本是327美元、我們國家861美元;聚丙烯他們是581美元、我們是890億美元。因為油田氣小分子比較多、碳酸比較少。特別是我們從國際待遇出發,準備跟沙特等要簽訂自由貿易區,所以石化產品可以免稅進入中國市場,壓力非常大。甲醇也是這樣,中東進口甲醇到了我們海邊,是1100塊錢一噸,我們的成本一般都很高,所以壓力非常大。所以石化行業不抓緊減排、不搞技術創新的話,以后發展問題就很大了。所以我簡單說一下,非常強調化工過程強化,是非常重視的。它希望用更小、更便宜的和更高效的設備和工藝來代替龐大的、貴的和耗能的設備和工藝,或用較少的設備來代替這個設備。這是非常重要的方面。如果能抓好節能減排,我們以前做過一些工作,引進消化設備再創新,把消化設備提高到35%是完全可能的。現在一般都比較熱衷于兼并、重組,從管理上來做這個工作。

實際上,從技術上創新、化工強化、技術改造還是很不夠的。所以化工在節能減排上,可以發揮非常重要的作用。還有一個,關于碳的捕集工程,這也是非常重要的問題。中科院07年寫了一個大力加強先進的二氧化碳捕集和封存的建議。溫總理非常重視,我們國家二氧化碳增加實在太快,06年我們統計大概是電廠排放20.5億噸的二氧化碳,鋼廠排放11億噸的二氧化碳,水泥廠也排放將近11噸的二氧化碳。所以我們應該很好的加強捕集封存的研究,另外建議報告基金委、科技部跟發改委組織這方面的項目,都引起了領導重視。863組織的重點項目,現在我們正在做這些工作。目前來講,哥本哈根會議召開的時候,中國關于二氧化碳的捕集封存要求也越來越高。

這是美國的一位人士在去年10月12號的一個講話,他說在美國必須要在二氧化碳捕集這個技術,必須在2017和2019年以前準備好。這個技術是先進的,是可推廣的,可以承受的,在8到10年內必須要推廣。他也談到目前投入比較大,大電廠各項建設肯定要增加。如果要增加10億美元的投入,用掉1/4的電力做這個。你不做的話二氧化碳的減排不太好實現。然后問題的話,一噸二氧化碳捕集成本大概40到60美元,還是很高。捕集分離難度很大,二氧化碳電廠的濃度13%到16%,壓力很低,所以設備特點大。NOx、SOx能耗非常高。我簡單舉一個500千瓦的電廠的二氧化碳吸收設備的例子。兩個16米大塔來吸收,比我們會議室要大,30米高,兩個12.5米長,規模是非常大的。假如說,我國要捕集封存06年要排放21噸二氧化碳的話,一年需要6千到8千億人民幣,這是非常大的投入。所以,怎么樣能夠降低二氧化碳捕集封存成本,現在我們863重點項目做工作,希望能逐步降低從各種途徑、分離、反映系統工程各個角度來做。

 發達國家財富的積累,是長期以來低價化石能源和高碳排放的結果。發展中國家不可能沿襲發達國家,以高化工原料源消費為支撐的現代化發展模式,必須探索發展低碳經濟和循環經濟之路。化學工業是重要的二氧化碳排放源,在應對氣候變化對發揮重要作用,這里加強科研低碳經濟的基礎是發展可再生資源節能減排和二氧化碳捕集封存的關鍵,也將在應對氣候變化過程中發揮非常重要的作用。

 




責任編輯: 中國能源網

標簽:化工業 氣候變化