行走在低碳多元化的道路上 ——繁星副教授訪談錄

曾對(duì)“高碳能源的低碳多元化”這一研究略有耳聞，高碳能源如何低碳利用關(guān)乎國(guó)家的能源戰(zhàn)略安全，關(guān)乎環(huán)境的治理與保護(hù)，也與民眾的生活息息相關(guān)，因此值得引起更多人的關(guān)注。針對(duì)低碳多元化發(fā)展的現(xiàn)狀、最新研究動(dòng)態(tài)以及未來的發(fā)展走向，今天有幸與化工學(xué)院樊星副教授進(jìn)行了面對(duì)面的訪談。

訪談時(shí)間：2014年7月11日

訪談方式：面對(duì)面

訪談地點(diǎn)：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院學(xué)院樓

被訪談人：樊星，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師

訪談內(nèi)容

問題1：請(qǐng)您就您的專業(yè)針對(duì)“高碳能源的低碳多元化”這一課題談?wù)勀目捶ǎ?/p>

答：我先從煤炭的發(fā)展階段開始談起，整個(gè)世界在二戰(zhàn)以前都是以煤炭為主要能源，二戰(zhàn)以后石油的比重迅速增加，到了70年代天然氣比重開始增加，這些能源都是從地下挖出來的，都是從若干千萬年的動(dòng)植物的腐爛埋在地底下，那時(shí)就有固定的碳埋在下面，現(xiàn)在挖出來排放出來，雖然不能說是惡性循環(huán)，但是造成的后果確實(shí)嚴(yán)重。第一個(gè)就是溫室效應(yīng)，溫室效應(yīng)其實(shí)是入射的太陽光當(dāng)中的可見光，紫外紅外都有，但是能量大部分在可見光紫外中，紅外并不多，但是反射回去的光大部分是紅外光。二氧化碳吸收紫外光，熱量就存在地球上而不能散熱，對(duì)溫度影響較大。第二是海水酸化，就是二氧化碳多了會(huì)溶解于水，酸化影響水中的珊瑚礁，一系列的食物鏈退化。所以說現(xiàn)在低碳化利用簡(jiǎn)單說就是找一個(gè)替代能源，能量是守恒的，太陽能地?zé)崮芏伎梢?，關(guān)鍵是要考慮第一是成本問題，第二是是否可以控制。像核能就不好控制，所以說要綜合考慮。對(duì)所有的化石能源石油天然氣都是高碳能源，當(dāng)然煤炭的碳更高。有一些煤能不能不燒而用來發(fā)展煤化工行業(yè)，石化是一個(gè)很好的方向，包括我們用的塑料、化纖的衣服，我國(guó)大型的煤化工廠都有自己的煤化工院。低碳化就是減少排放增加新能源，在不太影響生活的基礎(chǔ)上改用其它能源，同時(shí)開發(fā)其它的方面。其實(shí)就是碳和氫的問題，所以說減少排放從能源結(jié)構(gòu)入手，多元化發(fā)展以碳?xì)浠橹鏖_始其它的方向，包括我們所說的樟腦都是從煤焦油中獲得。

問題2：現(xiàn)在所說的改變能源結(jié)構(gòu)對(duì)大氣中二氧化碳的排放能有多大的改變？

答：主要還是成本問題，我舉個(gè)例子太陽能，我們所用的煤石油天然氣遠(yuǎn)古的時(shí)候就是太陽能，與碳在一起就會(huì)造成地表碳循環(huán)，生物質(zhì)本來就存在于地表，為什么幾千年碳沒有增加就是因?yàn)榇?。太陽能的成本那么高，像太陽能電池板吸收太陽的能量，在上海那邊有試點(diǎn)，包括美國(guó)也有在小區(qū)試點(diǎn)，我在鹽城發(fā)現(xiàn)一個(gè)小區(qū)也有裝太陽能電池板，有示范但是還是成本問題太突出。我有朋友是搞風(fēng)能的，風(fēng)車一轉(zhuǎn)效果很好，但是也不固定。能量守恒一定要保證可操控性。

問題3：我們知道您在煤的催化和轉(zhuǎn)化方面的研究，就此能不能給我們談一下您具體研究的方面？

答：煤石油就是碳和氫，要么就是做脫硫脫硝，把氮和硫脫掉，這是一個(gè)研究方向，這就是催化因?yàn)榱蚝偷谌紵^程中會(huì)產(chǎn)生酸雨。對(duì)電廠鍋爐是一種損害，然后會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒。另外就是我說的碳?xì)浠瘜W(xué)一個(gè)碳外面可接四個(gè)東西，還有不同的雜化軌道，它可以接兩個(gè)氫，也可以接四個(gè)氫。碳化學(xué)就是如何把A這種結(jié)構(gòu)通過催化轉(zhuǎn)化變成B這種結(jié)構(gòu)。原來從煤中獲得的碳?xì)滟|(zhì)A變成可以做化工的B結(jié)構(gòu)。而石油是液體，轉(zhuǎn)化有很多優(yōu)勢(shì)，精餾不同的溫度就出來不同的東西。對(duì)于固體的煤加熱氣化是一個(gè)方向，還有就是煤的熱解。我比較想做的是液化，變成固定的液體也不是說熱解的焦油。相當(dāng)于一個(gè)催化轉(zhuǎn)化，直接加氫，原來是一個(gè)縮合方環(huán)變成飽和的環(huán)。可以做航空煤油，就是飽和的烷烴。以這個(gè)為契機(jī)，可以轉(zhuǎn)化成初級(jí)的原料品，催化劑是最關(guān)鍵的也是最難的，也有不同的方法我們也在做一些探索。

問題4：您研究的“煤中有害元素分布機(jī)理及環(huán)境污染防治”能不能給我們介紹一下？

答：這個(gè)課題我參加的是煤炭洗選過程中有害元素的變遷，洗選過程中碳的附存狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，加浮選劑，在這個(gè)過程中砷有好幾種價(jià)態(tài)，正3正4都有，哪一種價(jià)態(tài)在這個(gè)過程中遷移率比較高，我們盡量把它洗掉，但是必然會(huì)存在洗脫率比較低的問題，就要是看附存的狀態(tài)。環(huán)境污染防治最終就是把有害的物質(zhì)剔除出去，但在此之前你要對(duì)它的附存狀態(tài)比較了解，像氟有可能是有機(jī)狀態(tài)也可能是無機(jī)狀態(tài)，要區(qū)別對(duì)待。

問題5：現(xiàn)在煤的綜合利用往哪個(gè)方向的延伸比較多？

答：從電廠方面有煤電延用，熱點(diǎn)延用，有電有熱富余的不會(huì)喪失。還有就是化工化學(xué)方面，就是液化，有兩個(gè)方向直接和間接。直接液化就是神華集團(tuán)有，關(guān)鍵還是成本問題，現(xiàn)在我們技術(shù)上可以做到生成石油那種類似的產(chǎn)品?？扇急彩翘?xì)漕惖幕衔铮赡芩姆悬c(diǎn)并不是很高，分子量不是很大且極易揮發(fā)。但是確實(shí)是好東西，處在石油和天然氣之間，能挖出來確實(shí)很好。但海越深工程量就越大，淺海還好深海難度太大。其實(shí)從地下挖出的能源都不是低碳能源，水電也不好搞，風(fēng)電也不穩(wěn)定，太陽能轉(zhuǎn)化率低成本太高。

問題6：在您看來低碳能源應(yīng)該從哪方面入手？

答：其實(shí)從生活中說舉個(gè)例子，家里買熱水器就買太陽能的，然后少坐電梯，外出鼓勵(lì)大家都坐校車，因?yàn)楫吘姑禾坑昧藥装倌?，石油也有一百年了，很多?xí)慣很難改。再說企業(yè)現(xiàn)在存在很多污染和浪費(fèi)現(xiàn)象，關(guān)于目前這一塊，我認(rèn)為最有效的方法是煤渣回補(bǔ)，填埋可能只有三分之一、四分之一，比較大的礦區(qū)可能地面都有點(diǎn)下沉，有廢物一定要往下填。

問題7：您對(duì)國(guó)外的一些先進(jìn)技術(shù)前沿科技和發(fā)展，我們應(yīng)該怎樣更好的交流和學(xué)習(xí)？

答：每個(gè)國(guó)家都不一樣，情況也很不同，法國(guó)主要以核能，俄羅斯天然氣，美國(guó)也已煤炭為主。也談不上多先進(jìn)，咱們國(guó)家在發(fā)電這一塊和國(guó)際也沒多大差距。我比較關(guān)注的還是能不能找到合適的替代品。像氫能就是水它不參與碳循環(huán)，而且宇宙中氫含量99%都要多。可以考慮多發(fā)展氫能，可以一直循環(huán)下去。但是有個(gè)問題化學(xué)放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)就是吸熱，氫在利用過程中變成水然后我們利用這個(gè)能源就是為了它放出來的熱，假如那么多氫都變成水了，反過來把水變成氫又要獲得能量，這個(gè)能量從哪里來？能量守恒，就像我們講的化學(xué)能這個(gè)能量從太陽能中來。原來地球上可能有很多的二氧化碳小分子，然后通過太陽能把它固定成化學(xué)鍵的形式，其實(shí)我覺得最終的來源還是從太陽能，所以一定要把太陽能和氫連在一起。

問題8：現(xiàn)在既然這個(gè)領(lǐng)域大家還有比較多想法和問題，我們應(yīng)該怎樣培養(yǎng)這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)所需的人才？

答：我們?nèi)瞬排囵B(yǎng)出來就是為這個(gè)行業(yè)服務(wù)的，行業(yè)需要什么我們就往哪兒努力。但是我覺得可以拔高一點(diǎn)，不要局限于這個(gè)行業(yè)之內(nèi)，這樣把自己的思想就束縛死了，出門就說煤炭好。煤炭還是成本比較低，許多新能源還是存在著固有的問題，煤炭還是有先天的優(yōu)勢(shì)。但是就我而言學(xué)生視野還應(yīng)該放寬一些，和做別的能源的學(xué)生多交流交流，在學(xué)術(shù)上和其他高校搞合作，學(xué)生之間搞個(gè)夏令營(yíng)互動(dòng)都挺好。我經(jīng)常鼓勵(lì)他們出國(guó)，志當(dāng)存高遠(yuǎn)。

問題9：未來高碳能源的低碳化的發(fā)展方向和趨勢(shì)如何？

答：國(guó)家未來能源發(fā)展方向上會(huì)受利益集團(tuán)的影響，中石化中石油占著很大的比重。未來數(shù)年間煤炭的能源主體地位變動(dòng)可能性很小，高碳能源的低碳多元化的研究也將需要更加深入和探索和挖。

訪談感受：

這次訪談既幫助我普及了“高碳能源的低碳多元化”的專業(yè)知識(shí)，又給了我很大的啟發(fā)。樊星副教授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對(duì)科學(xué)研究的不懈探索，使我感觸頗深。作為大學(xué)生群體當(dāng)中的一員，我們更應(yīng)增強(qiáng)對(duì)高碳能源的低碳多元發(fā)展的認(rèn)識(shí)，自覺肩負(fù)起宣傳并推動(dòng)更多的人去思考和關(guān)注國(guó)家能源問題的使命，為早日實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處、更高層次的低碳生活不懈追求。