人類宜居的地球環(huán)境，是在距今約五億年前形成的。
而人類文明演進(jìn)到工業(yè)革命之后，開始迅速打破大氣的平衡——大量埋于地下的化石燃料推動(dòng)人類迅速進(jìn)入工業(yè)文明，同時(shí)也令大氣中的二氧化碳濃度幾乎翻了一倍。
由此引發(fā)的氣候變化，已經(jīng)不容人類視而不見了。
中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的李燦院士團(tuán)隊(duì)，突破了綠色氫能和液態(tài)陽光方案中的關(guān)鍵技術(shù)。“液態(tài)陽光+綠氫”策略可實(shí)現(xiàn)數(shù)10億噸級(jí)減碳，形成萬億級(jí)以上新興產(chǎn)業(yè)。
在近期舉行的“墨子沙龍”上，李燦介紹，“液態(tài)陽光”這種人工光合反應(yīng)，其效率可比自然界的光合作用提高幾十倍，超過14%。這可能將是一場(chǎng)重大的能源革命，替代化石能源，最大程度減少碳排放，幫助人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
全球努力的目標(biāo)
2050年控制升溫1.5℃
電影《流浪地球》講述了當(dāng)太陽系已經(jīng)不適合人類生存，人類帶著地球去宇宙別處流浪的故事。“故事很有想象力，如果地球本身的大氣層被我們破壞，那是連流浪都不能挽回的悲劇。”李燦院士說，人類必須正視目前的危機(jī)。
要知道，迄今為止，人類還沒能找到第二顆類似地球的宜居行星，可以開辟第二家園。
眾所周知，大氣層就像一層厚度適中的棉被。太陽為地球帶來的能量，大部分會(huì)耗散出去，但由于大氣層“棉被”的存在，這些能量不會(huì)全部耗散出去，從而為人類生存提供了適宜的溫度。
而這層“棉被”恰到好處的保溫功能取決于其成分組成，是經(jīng)過幾十億年的演化，到距今5億年前，才逐步穩(wěn)定下來。如果大氣成分發(fā)生改變，就會(huì)引起地球表面溫度的變化，哪怕幾度升降，都將會(huì)帶來生態(tài)、氣候、環(huán)境的巨變。
人類大量使用化石能源，導(dǎo)致二氧化碳等釋放入大氣，引發(fā)溫室效應(yīng)。近些年來，極端氣候現(xiàn)象頻發(fā)，已為人類敲響了警鐘，減排二氧化碳的議題已經(jīng)刻不容緩。
2015年，巴黎氣候大會(huì)提出目標(biāo)——在21世紀(jì)末將全球地表溫度相對(duì)于工業(yè)化前上升的幅度控制在2℃以內(nèi)。而在2050年之前，各締約方還應(yīng)努力將這個(gè)數(shù)字控制在1.5℃之內(nèi)。
迄今為止，多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家也已經(jīng)給出了各自碳達(dá)峰和碳中和的時(shí)間表。2020年9月22日，中國(guó)向世界宣布了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。
液態(tài)陽光+綠氫
為10億噸減排挑戰(zhàn)科學(xué)高峰
解決碳排放問題，世界上有一些公認(rèn)的方法，例如，發(fā)展光伏、風(fēng)電等清潔能源，逐步替代火電；發(fā)展氫燃料電池，電動(dòng)車新能源車逐步替代燃油汽車；利用碳捕獲和封存技術(shù)，將二氧化碳封存于深海底、廢棄礦井等。
能否利用太陽光等可再生資源，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料呢？就像大自然中的光合作用一樣。
于是，一些科學(xué)家開始嘗試“綠氫+液態(tài)陽光”的“組合拳”——由太陽能等清潔能源分解水制氫（即綠氫），再由綠氫和二氧化碳反應(yīng)，生成甲醇或其它燃料和化學(xué)品。
▲液態(tài)陽光這個(gè)名字，很形象地描述了這個(gè)過程——將太陽能用甲醇的形式儲(chǔ)存、運(yùn)輸、利用。
這套“組合拳”的本質(zhì)，其實(shí)就是利用太陽光等可再生能源，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料。這樣一來，不僅把二氧化碳作為資源加以利用，還具備儲(chǔ)能調(diào)峰功能，兼顧了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和減碳目標(biāo)——綠氫及液態(tài)陽光策略可實(shí)現(xiàn)數(shù)10億噸級(jí)減碳，形成萬億級(jí)以上新興產(chǎn)業(yè)。
李燦介紹，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了國(guó)際上性能最好的規(guī)模化電解水制氫的技術(shù)，發(fā)展了高活性的固溶體催化劑，可以高選擇性、高活性的生成甲醇。
為此，研究團(tuán)隊(duì)自2000年前后，向一系列科學(xué)難題發(fā)起挑戰(zhàn)。他們從基礎(chǔ)研究入手，使光催化分解水制氫的效率大幅提升。“液態(tài)太陽燃料合成工業(yè)化技術(shù)路線本質(zhì)上是一種人工光合成反應(yīng)，可以類比自然界中的光合作用，但是效率增加了數(shù)十倍，可達(dá)14%以上，工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)是可行的。”李燦院士認(rèn)為，這可能將是一場(chǎng)重大的能源革命，替代化石能源，最大程度減少碳排放，幫助人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
目前已經(jīng)在我國(guó)蘭州建成了全球首套千噸級(jí)液態(tài)陽光合成的規(guī)模化示范工程，并于2020年試車成功并完成成果鑒定，正在開展十萬噸級(jí)的液態(tài)陽光工業(yè)化。
“雙碳目標(biāo)早已逐漸跨越學(xué)科背景、年齡職業(yè)，深入人心，成為了我們?nèi)粘Ｉ畹闹改稀?rdquo;李燦院士希望，有更多年輕人能以此為職業(yè)選擇的明燈，投身到保護(hù)地球、維護(hù)人類可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代使命中。
