海洋储碳机制及相关生物地球化学过程研究策略

<正>1碳中和国家战略需要海洋负排放支撑工业革命以来,人类活动导致大气CO₂激增,加剧了气候变化,引发一系列社会、经济和环境问题.第75届联合国大会以来,习近平总书记在一系列重大场合多次强调,我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和.这个重大举措不仅大大提升了我国的国际话语权,也吹响了我国科技-产业-政策联合攻关的“集结号”.实现碳中和目标既要寻求替代能源以达到减排目的,也要增加碳汇,     

国家自然科学基金能源化学发展规划和布局概况

我国是世界上最大的能源消费国和温室气体排放国,能源是关系我国经济社会可持续发展的重大问题.2020年9月,习近平总书记宣布“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”,因此,需要大力发展碳中和技术体系和碳中和产业,积极推进能源革命[1]. 绝大多数的能源利用实质上是能量和物质不同形式之...     

低碳，你真的了解吗

正2021年8月23—29日为全国节能宣传周,8月25日为全国低碳日。此次全国节能宣传周活动的主题是"节能降碳,绿色发展",全国低碳日活动的主题是"低碳生活,绿建未来"。一系列宣传活动有助于普及低碳知识、增强节能意识,推进实现碳达峰、碳中和,促进经济社会发展全面绿色转型。什么是低碳?什么是碳达峰、碳中和?如何做到绿色低碳发展?下面小编就来为你一一解答。     

第三代生物炼制的挑战与机遇

化学品和燃料的可持续生产以及缓解温室效应是目前人类面临的两大挑战.传统生物炼制技术可进行石化产品的替代生产,且绿色低碳;然而有些人类活动不可避免地产生碳排放,为了实现碳中和目标,迫切需要发展负排放技术以抵消这些排放.近年来,可直接将二氧化碳转化为燃料和化学品的第三代生物炼制技术为我们塑造低碳经济、实现碳中和提供了一个良好的解决方案.本文首先介绍固定二氧化碳的不同天然途径,随后概述可用于基于合成生物学理念设计的不同人工固碳途径;接着,讨论固碳途径能量的来源,特别强调非生物过程辅助的新型能量供给方式;随后,列举第三代生物炼制的生产实例,并讨论其在工业应用过程中值得注意的问题;最后,展望第三代生物炼制的主要优势和面临的挑战,并对未来的研究方向进行讨论.     

质子交换膜燃料电池催化层模型研究进展与展望

质子交换膜燃料电池是一种零/低碳排放的高效能量转换技术,对我国实现“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要意义.催化层是直接决定电池性能与寿命的关键组件之一,也是电池规模化商用的核心.催化层具有复杂的多物理场多尺度耦合输运反应过程,需要借助精确的数值模型来理解内部的传输与反应机制.本文回顾了近年来氢燃料电池催化层模型的研究进展,重点介绍了典型模型的建模思想,讨论了不同模型的适用性,简述了典型应用参考实例,并对模型的未来研究方向提出了一些建议.     

氢冶金的发展历程与关键问题

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下,以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点,梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”,铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷,转变为以降低碳排放为重心,再到以净零碳排放为最终目标,逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看,长流程产钢量占90%,高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径,而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看,全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。     

氢冶金的发展历程与关键问题

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下,以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点,梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”,铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷,转变为以降低碳排放为重心,再到以净零碳排放为最终目标,逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看,长流程产钢量占90%,高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径,而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看,全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。     

我国典型区域二氧化碳和细颗粒物精细化协同减排路径

随着碳达峰、碳中和目标的提出,我国环境保护进入减污降碳协同治理新阶段.目前研究主要探寻空气质量政策或气候政策对二氧化碳和细颗粒物的减排效益.而从二氧化碳和细颗粒物排放终端能源消费重点行业、主要能源以及主导因素等角度出发,来探究我国典型区域协同减排路径精细化方法的研究则鲜见报道.本研究基于2000～2020年我国京津冀、长江三角洲、珠江三角洲典型区域能源消耗数据,首先探明了3个典型区域二氧化碳和细颗粒物终端能源消费的重点排放行业均为工业;并进一步甄别了终端能源消费重点行业中PM_2.5排放主要能源为煤类能源,而CO₂排放主要能源由煤类能源逐渐转向煤、气类能源,但煤类仍为主导地位;随后使用因素分解模型解析了能源强度、技术进步等主导因素对单位国内生产总值的二氧化碳以及细颗粒物的影响效应;最终利用能源-环境核算预测模型,基于上述研究识别的终端能源消费重点行业、主要能源以及主导因素进行情景分析,旨在判断典型区域不同情景下碳达峰情况,进而寻找协同减排最优路径.结果发现,“技术进步”因素在前期减排效果最好;“能效提升”因素的减排效果在长时期碳污协同减排将起到...     

多学科融合共促碳达峰与碳中和

<正>实现碳达峰碳中和(简称“双碳”),是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策.党的二十大报告明确提出,要积极稳妥推进碳达峰碳中和,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,推动能源清洁低碳高效利用,确保能源安全,提升生态系统碳汇能力,加快发展方式绿色转型.     

一粥一饭,当思来之不易

2015年12月,在巴黎气候峰会上,195个国家承诺减少温室气体的排放,以期遏制全球气候变暖。全世界对于"低碳"的关注,也使得"隐形"的温室气体生产者——食物浪费成为焦点。联合国粮农组织的最新报告指出,全世界每年浪费的食物高达13亿吨,约占全球粮食生产总量的1/3,每年造成的经济损失高达7?500亿美元(约合49?410亿元人民币),每年食物浪费产生的碳足迹温室气体排放的集合相当于33亿吨的二氧化碳。如果把它比喻成一个国家,它将成为仅次于中国和美国的第三大排放国。     

“双碳”目标对我国未来空气污染和气候变化的影响评估

近期,我国提出实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标和时间节点,未来我国空气污染和气候变化的发展趋势备受关注.本研究利用区域气候-化学-生态耦合模型Reg CM-Chem-YIBs,基于代表性浓度途径气候情景RCP4.5,使用中国未来排放动态预测模型（Dynamic Projection model for Emissions in China,DPEC）2030年排放数据,模拟预测了考虑实现“双碳”目标的情景下,未来区域减排政策和全球气候变化对我国空气污染与气候变化的影响.研究表明,相对于2015年,在未来区域减排政策和全球气候变化的共同作用下,2030年中国地区细颗粒物(PM_2.5)、臭氧（O₃）、二氧化碳（CO₂）平均浓度相对2015年分别下降了36.8、19.8μg m^-3和1.9 ppm(1 ppm=1μL L^-1).我国南方地区的气温将有明显升高,升高幅度在0.5～1.5 K之间,降水和云量分别减少了1～2 mm d^-1和3%～6%;北方地区气温有所...     

美国的节能政策及技术措施

意义与现状如何满足世界性的不断增长的能源需求是人类面临的严峻问题之一。美国也不例外。与之密切相关的环境问题也越来越突出。大量证据表明:湖水酸化、森林枯萎、庄稼歉收以及人类呼吸系统的疾病均与矿石燃料的排放有关。据统计,全世界每年在燃烧矿石燃料的同时,排出54亿吨的碳尘(地球上人均1吨多)严重地影响着气候和环境。所以,提高能源的使用效率是能源和环境保护的一项基本对策。     

日本的低碳生活

从1997年制订的《京都议定书》到最近在哥本哈根召开的气候峰会，在过去的12年里温室气体排放不减反增，人类所处的环境形势日趋严峻，人们的警觉也日渐高涨。“低碳生活”、“碳中和”等新词汇深入民心。低碳生活在日本被称作“减碳素社会”，即按照减碳标准约束经济、社会活动，倡导国民计算自己的二氧化碳排量。并为此埋单。     

你“碳中和”了吗

多年前,全球变暖还只是个"前卫"的概念,全世界只有少数几个气候分析学家为此忧虑。他们曾警告说,如果人类无节制地使用煤、石油等化石燃料,必将损害地球气候体系。而今天,警惕全球变暖已成共识。在西方一些国家,越来越多的人自觉地改变自己的生活方式,让自己变成"碳中和"人。这个不算很新的概念在西方已很走红,实现了从"前卫"到"大众"的转变。     

“偷师”大自然:仿生海洋防污技术

<正>海洋生物污损指的是海洋中的细菌、藻类、藤壶等在水下表面附着和生长的一种现象[1].生物污损会增加船体阻力、加速表面腐蚀、破坏螺旋桨,导致额外的油耗和过高的维护成本.额外的油耗加剧了CO2、SO2等气体的过量排放,影响各国政府对"碳中和"目标的实现.海洋生物污损还对跨海大桥、钻井平台、养殖网箱、海底管道等多种水下设施具有负面影响[2].据统计,海洋生物污损每年给全球海洋工业造成的损失超过150亿美元[3].传统的防污涂层一般通过释放有毒物质(例如氧化铜、三丁基锡等)杀死污损生物来达到防污效果.     

蓝海制绿氢，未来已来

<正>碳中和下的绿氢在“碳中和”大背景下,碳排放与经济发展密切相关,而海洋的风能、太阳能以及潮汐能都属于可再生能源,也称为不稳定能源,这些能源储量巨大,取之不尽用之不竭,如何将这些能源进行有效储存或者将其变为稳定的能源是非常头疼的问题。氢能作为全球公认最清洁的二次能源之一,被列为实现脱碳的重要途径。那么如何获得氢呢？长期以来,人们一直在探索电解水制氢的思路。首先考虑利用的往往是身边直接接触的淡水。但全球淡水资源总体短缺,     

碳,并非敌人

<正>威廉·麦克唐纳极力主张:精心利用自然循环去进行设计,确保将碳终结于合适的场所中。碳有着坏名声。2015年在巴黎达成的气候协议要求释放到大气中的二氧化碳跟沉积于地球中的二氧化碳取得平衡。"气候中立现在时"是联合国发起的一项行动,鼓励企业和个人自愿参与测量、减少并抵消到2050年自身的温室气体排放。美国建     

矿物增效的生物泵:基于矿物-微生物作用的水体CO2增汇策略

<正>2015年12月,人类应对全球气候变化危机的重要国际公约——《巴黎协定》(Paris Agreement)在巴黎气候变化大会上通过.《巴黎协定》提出,要将全球21世纪的平均气温上升幅度(相比前工业化时期)控制在2°C(甚至1.5°C)以内.目前,中国、美国、德国、法国等世界主要大国已签署了该协议,部分国家还提出了“碳中和”甚至碳负排放的中期目标与完成时间表.     

你"碳中和"了吗

多年前,全球变暖还只是个"前卫"的概念,全世界只有少数几个气候分析学家为此忧虑.他们曾警告说,如果人类无节制地使用煤、石油等化石燃料,必将损害地球气候体系.而今天,警惕全球变暖已成共识.在西方一些国家,越来越多的人自觉地改变自己的生活方式,让自己变成"碳中和"人.这个不算很新的概念在西方已很走红,实现了从"前卫"到"大众"的转变.     

中国区域主要颗粒物及污染气体的排放源清单

利用政府部门公布的最新数据, 包括社会-经济数据、化石燃料和生物质燃料消耗数据等,同时采用一些新的、中国特有的排放因子, 计算了中国大陆2007 年高时空分辨率的颗粒物及污染气体的排放源清单. 计算的年排放量分别是: PM_2.5 1321.2 万吨, BC 139.9 万吨, OC 294.6 万吨,SO₂ 3158.4 万吨, NO_x 2324.8 万吨, NH₃ 1601.7.0 万吨, CO 16485.6 万吨, VOCs 3546.4 万吨. 计算出的全国和各地区的排放量采用0.5°×0.5°的网格来图示, 表明沿海地区及部分中部地区的排放强度明显高于西部地区; 部分污染物的排放具有较强的季节性, 主要是由于自然因素及居民采暖、农业秸秆的露天焚烧的季节性等所致. 分析对比表明, 本文计算的排放结果与其他清单基本相当, 但在不同污染物分类别的排放量上则不尽相同; 估算误差相对以往清单小.