交通運輸行業碳中和需要“三步走”

◎本報記者 何 亮

“‘雙碳’目標提出之後，我國從碳達峯到碳中和，時間短、任務重。就交通運輸而言，碳中和的艱鉅性格外明顯。”近日，在第一屆中國碳捕集利用與封存技術大會上，中國工程院院士、中國科學院生態環境研究中心研究員賀泓透露，我國交通運輸行業的碳排放約佔碳排放總量的10%。“我國交通運輸行業的碳排放總量和佔比可能還會持續增加，實現碳中和任務艱鉅。”賀泓説。

那麼，交通運輸行業要實現碳中和應該採取哪些技術對策？又將如何分步實施？

短期：實現二氧化碳與污染物協同減排

從2016年開始，我國新能源汽車實現快速增長，我國已成為全世界新能源汽車的第一大產銷國，截至2020年底，我國新能源汽車保有量約佔全球的40%。但在貨運方面，柴油機仍是我國交通運輸的主要動力來源，也是交通污染物排放的主要來源。“今後一段時期內，提高內燃機的熱效率，實現二氧化碳與污染物的協同減排是交通運輸行業的一項重點工作。”賀泓説。

從國一排放標準到國六排放標準，機動車污染排放控制已經走過了20多年的歷程，國六階段的污染排放已趨近“淨零排放”。賀泓表示，此階段更加嚴格限制柴油燃燒排放的氮氧化物和顆粒物量值，柴油機顆粒捕捉技術與選擇性催化還原技術相結合，實現了柴油機排放控制關鍵技術及系統集成。從效果來看，國六標準下的新型內燃機氮氧化物淨化效率達到99%。

“今後，在即將制定的國七標準下，不僅要進一步執行碳污協同減排路線，而且對二氧化碳也要提出限制指標，污染物將實現‘淨零排放’。”賀泓介紹，這就要求發動機要進一步提高燃燒效率，結合更高效的排放後處理和熱管理技術，實現柴油機二氧化碳和氮氧化物排放的高效協同減排。

中期：發展碳中和綠色燃料合成技術

由於柴油為化石燃料，前期不管怎樣進行碳污協同減排，二氧化碳始終無法實現“淨零排放”。要實現碳中和，交通運輸行業需要在燃料和燃燒工藝上不斷創新，發展碳中和綠色燃料合成技術以及碳中和內燃機技術。

當前，已有兩種碳中和燃料在規模化應用。一種是生物柴油，另一種是生物質乙醇。數據顯示，2017年，全球生物燃料能源為970億千瓦時，其中生物質乙醇佔64%，生物柴油佔29%。

賀泓介紹，生物柴油來自動物或者植物的油脂，比如地溝油制生物柴油就是“變廢為寶”的很好案例。但由於來源量小，導致生物柴油的應用規模受到限制。

而生物質乙醇就沒有來源的困擾。賀泓説，生物質乙醇一方面可以來自糧食，另一方面也可以來自秸稈、木材等纖維素類物質。2000年，我國便開始用玉米、小麥等戰備陳化糧建設年產102萬噸的生物質乙醇生產裝置，2019年生物質乙醇生產裝置已達到年產284萬噸。這一措施使得中國成為全球生物質乙醇的第三大生產國和使用國。

“未來的發展空間，一定是非糧的生物質。”賀泓表示，在這方面，我國也取得了長足發展。生物發酵專家、中國工程院院士嶽國君帶領團隊研發了纖維素乙醇技術並建設了萬噸級示範裝置。“他們的技術可以讓5噸的秸稈產出1噸的生物質乙醇。目前生物質乙醇的成本要比化石燃料高一些，下一步還要繼續降低成本，這是科研人員努力的方向。”賀泓説。

遠期：探索開發“太陽燃料”解決未來能源問題

“‘太陽燃料’是解決人類未來能源和生態環境問題的理想途徑。”賀泓説，“太陽燃料”就是利用太陽能等可再生能源將水和二氧化碳轉化為甲醇燃料。

如今，利用太陽能將水採取電離方式轉化為氫氣的技術已經非常成熟。僅管氫不易儲存，但是可以與二氧化碳結合，可以製成各種化學品或者燃料，比如甲醇。

雖然甲醇燃燒時會排放二氧化碳 ，但甲醇是由氫氣和捕集來的二氧化碳化合生成的，其生產過程是負碳過程，因此二者正好實現碳中和。

賀泓表示，當前氫燃料電池技術也在積極進行探索。未來，基於綠氫與二氧化碳捕集的碳中和燃料、基於生物質轉換的碳中和燃料等都有可能成為交通運輸行業碳中和的重要路徑。