中国低碳发展面临的最大的问题是文化层面上人

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低碳,如果在心中——访我校化工学院教授张双全

曾对“高碳能源的低碳多元化”这一研究略有耳闻,高碳能源如何低碳利用关乎国家的能源战略安全,关乎环境的治理与保护,也与民众的生活息息相关,因此值得引起更多人的关注。针对低碳多元化发展的现状、最新研究动态以及未来的发展走向,今天有幸与化工学院樊星副教授进行了面对面的访谈。

人物简介:张双全,中国矿业大学化工学院教授,博士生导师。长期从事煤炭加工与转化的教学和科研工作,主要研究领域是炭质吸附剂的制备及应用,首次提出吸附剂制备的“催化氧化理论”,为高性能炭质吸附剂的制备和研究奠定了理论基础。首次提出“城市污泥与农作物秸杆共热解制活性炭”的解决方案,为城市污泥减容减量、无害化、资源化、低成本处理和秸秆的转化利用开辟了新的途径。主持省科技攻关项目、教育部重点实验室项目各1项,主持企业委托项目8项;参加国家科技支撑计划项目和国家自然基金项目各1项。

访谈时间:2014年7月11日

“我们现在要大力关注的是怎样和谐的与自然相处,包括我们的能源利用方式,但中国人存在的问题不在技术上而在人的观念上,中国低碳发展面临的最大的问题是文化层面上人的理念问题。”张双全教授就“高碳能源的低碳多元化”这一课题接受记者采访时表示。

访谈方式:面对面

剑锋所指,自当所向披靡

访谈地点:中国矿业大学化工学院学院楼

“虽然经济上、环境上面临着不小的挑战,但我个人认为未来实现高碳能源的低碳多元化从技术上完全没有问题。”张双全教授这样谈到,“中国在如何高效率、高质量的开采和使用高碳能源方面,与西方发达国家相比虽说还是有差距。有些困难在目前现有的技术条件下短期内的确不好克服,但是如今中国能源低碳化发展保持着良好的势头,相信不久技术层面上的制约因素将被各个消除。”张双全教授长期从事煤炭加工与转化的教学和科研工作,成就斐然。当谈到在煤化学、燃料化学方向张教授的研究内容和成果时,他简明扼要地说道:“煤化学燃料化学主要就是研究煤的组成性质结构之间的关系,对具体的某些煤对它的指标进行测定,有了它组成性质的一些基本的评价指标以后,可以对煤的转化方式、加工方式取得一些指导性的意见。包括我在“城市污泥与农作物秸秆供热”的研究中把这些秸秆收购与城市污泥结合起来热解,转化成活性炭产品,这样能较好地消除污染源,社会效益经济效益都有了,是件好事情。”而当记者问到催化转化技术时,张教授告诉我们:“我研究的催化转化技术主要是制备活性炭时改变活性炭的空隙结构提出的一套理论方法。活性炭吸附的时候分子的大小是有尺寸的,根据不同的吸附对象分子制定大小不同,这时候就需要对孔进行调整,也可以叫调变,改变原料的结构,以及在活化过程当中改变它的过程和机制,达到我所需要的效果。”中国有这么多优秀的科研工作者,我们有理由相信在技术层面取得低碳多元化的突破并不遥远。

被访谈人:樊星,中国矿业大学化工学院副教授,硕士生导师

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问题1:请您就您的专业针对“高碳能源的低碳多元化”这一课题谈谈您的看法?

“煤的直接转化,无论是气化还是液化,或者是做活性炭都可以。一氧化碳加氢根据一定条件可以生成甲醇,也可以合成烃类,就是所谓的液化。焦化就是把煤转化成75%左右的焦,25%左右的油和气。低温热解主要针对煤加工生产气体和油同时得到半焦。再就是煤的直接加氢液化,还有就是煤气材料就像我现在所做的活性炭。再一个利用比较大的就是煤的燃烧发电。碳的高效利用在技术层面完全可以实现。”他接着说道,“煤化工捕集二氧化碳面临着封存代价很大的问题,封存过程是埋入地下。如果没有经过长期的化学反应,比方说通过高压可能将二氧化碳溶解在地下水之中,水在流动过程中到了一个程度二氧化碳可能会释放出来,重新又回到大气圈中。因此在短期咱要解决二氧化碳的捕集和封存很困难,只是处在一个实验的阶段,但是未来发展状况还是比较明朗。”技术上、资金上的难题可以逐个攻破,但真正阻碍实现高碳能源的低碳多元化的症结却不在此。针对这一问题,张双全教授给出了自己的解释:“资源是全世界共有的,如果人无所顾忌,只关注自己的利益,则必然会加速资源的消耗和枯竭,必然对别人的生存状态造成影响。”这些观点引起记者们的强烈共鸣,我们不禁陷入到深深的思索之中。张教授接着谈到:“如果没有全民文化层面紧迫感的提高,问题是不能彻底解决的。根源就在文化层面上,价值观很重要,这个价值到底是对个人的价值,还是对他人、对社会的价值,我们务必要认真反省,因此不能只局限个人的利益,要关注他人、关注社会、关注全人类的利益。”这么多年来我们一直高呼节能减排,低碳生活,然而收效的确有限。技术上和资金上的困难可以通过科技的不断进步逐一克服,然而深入骨髓的、影响到每个公民衣食住行的各个方面和做出价值判断、价值选择的文化理念,实在是影响中国实现低碳多元化发展的真正顽疾,值得引起每个国民的深刻反思。

答:我先从煤炭的发展阶段开始谈起,整个世界在二战以前都是以煤炭为主要能源,二战以后石油的比重迅速增加,到了70年代天然气比重开始增加,这些能源都是从地下挖出来的,都是从若干千万年的动植物的腐烂埋在地底下,那时就有固定的碳埋在下面,现在挖出来排放出来,虽然不能说是恶性循环,但是造成的后果确实严重。第一个就是温室效应,温室效应其实是入射的太阳光当中的可见光,紫外红外都有,但是能量大部分在可见光紫外中,红外并不多,但是反射回去的光大部分是红外光。二氧化碳吸收紫外光,热量就存在地球上而不能散热,对温度影响较大。第二是海水酸化,就是二氧化碳多了会溶解于水,酸化影响水中的珊瑚礁,一系列的食物链退化。所以说现在低碳化利用简单说就是找一个替代能源,能量是守恒的,太阳能地热能都可以,关键是要考虑第一是成本问题,第二是是否可以控制。像核能就不好控制,所以说要综合考虑。对所有的化石能源石油天然气都是高碳能源,当然煤炭的碳更高。有一些煤能不能不烧而用来发展煤化工行业,石化是一个很好的方向,包括我们用的塑料、化纤的衣服,我国大型的煤化工厂都有自己的煤化工院。低碳化就是减少排放增加新能源,在不太影响生活的基础上改用其它能源,同时开发其它的方面。其实就是碳和氢的问题,所以说减少排放从能源结构入手,多元化发展以碳氢化工为主开始其它的方向,包括我们所说的樟脑都是从煤焦油中获得。

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问题2:现在所说的改变能源结构对大气中二氧化碳的排放能有多大的改变?

春风化雨,润物无声。30余年从事煤炭加工与转化的教学生涯,张双全教授始终秉承着“才育为主、德育为先”的理念。他认为在教授学生专业知识,让他们用自己的能力服务行业,实现人生目标的同时,应该还有更高层次的追求。“对于高碳能源低碳化,我们把煤炭转化成能量,二氧化碳的效率是最高的。如果从碳排放这个角度来说,从煤脂油到汽车,从电到汽车,煤制油这个路线碳排放更大。煤转化成电,再从电转化到电动汽车,有效转化率要高得多。如果把煤转化成油,带来的不仅是大量水的消耗,而且效率低。从能源利用的角度来讲怎样高效发电是唯一可行的东西。”如果一个老师只关注这些技术理论层面的教学显然是不够的。张教授继而谈到:“每个大学生应该成为对社会、对国家的建设者,而不是破坏者。我们缺少很多真正对人生观价值观有深刻认识的学生,归根结底还是在文化层次上,人的思想意识不解决,很多问题都依然很突出。这就是一个利己文化、利他文化还是彼此都相关的文化的选择。培养学生就必须在精通专业知识的基础上,把他们培养成真正对社会负责、对社会、对国家有用、有担当的人才,这样的教育才是完善而成功的教育。”我们不能把节能减排停留在口头上,不能指望着让别人努力自己坐享其成。文化层面人的理念、狭隘的个人意识泛滥的局面若不能得到扭转,低碳生活根本无从谈起。

答:主要还是成本问题,我举个例子太阳能,我们所用的煤石油天然气远古的时候就是太阳能,与碳在一起就会造成地表碳循环,生物质本来就存在于地表,为什么几千年碳没有增加就是因为此。太阳能的成本那么高,像太阳能电池板吸收太阳的能量,在上海那边有试点,包括美国也有在小区试点,我在盐城发现一个小区也有装太阳能电池板,有示范但是还是成本问题太突出。我有朋友是搞风能的,风车一转效果很好,但是也不固定。能量守恒一定要保证可操控性。

“国之兴亡,匹夫有责。”能源问题是关乎我国未来的长治久安的重大战略问题。高校大学生作为未来发展的中坚力量,应该认真学好专业知识,为将来在技术上、资金上实现“高碳能源的低碳多元化”的突破打好基础,更应该积极承担社会责任,关注当前我国能源发展的状况和形势,以自己的实际行动保护生态环境,促进生态文明建设。真正从文化层面人的理念方面实现突破,将低碳意识深深烙入心中。

问题3:我们知道您在煤的催化和转化方面的研究,就此能不能给我们谈一下您具体研究的方面?

答:煤石油就是碳和氢,要么就是做脱硫脱硝,把氮和硫脱掉,这是一个研究方向,这就是催化因为硫和氮在燃烧过程中会产生酸雨。对电厂锅炉是一种损害,然后会导致催化剂中毒。另外就是我说的碳氢化学一个碳外面可接四个东西,还有不同的杂化轨道,它可以接两个氢,也可以接四个氢。碳化学就是如何把A这种结构通过催化转化变成B这种结构。原来从煤中获得的碳氢质A变成可以做化工的B结构。而石油是液体,转化有很多优势,精馏不同的温度就出来不同的东西。对于固体的煤加热气化是一个方向,还有就是煤的热解。我比较想做的是液化,变成固定的液体也不是说热解的焦油。相当于一个催化转化,直接加氢,原来是一个缩合方环变成饱和的环。可以做航空煤油,就是饱和的烷烃。以这个为契机,可以转化成初级的原料品,催化剂是最关键的也是最难的,也有不同的方法我们也在做一些探索。

问题4:您研究的“煤中有害元素分布机理及环境污染防治”能不能给我们介绍一下?

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