气候变化下的科技创新需求和商业机会

气候变化如今不仅仅是科学问题、环境问题,还是一个国际政治问题,当然也是经济问题,事关社会的长远发展。

在今年9月举行的联合国气候峰会上,胡锦涛主席指出,气候变化问题归根到底是发展问题,应对气候变化应该也只能在发展过程中推进。发展与科技创新总是如影随形,谁能在科技创新方面占据优势,谁就能掌握发展的主动权。应对气候变化也不例外。

固碳技术及产业前景

应对气候变化因为涉及到今后国家间排放权的分配,所以它在国际政治上存在着激烈的博弈。但是对于像中国这样的发展中国家来说,绿色发展只能说是当然的选择,且不得不加快的一个选择。因此目前低碳经济发展的呼声非常之高,发达国家一方面适度以碳关税、技术标准、行业标准等手段构筑贸易壁垒,国内节能减排产业升级依然面临着严峻挑战。迎接这些挑战寻找绿色发展商机都离不开科技创新的持续支持,更离不开科技与经济的有效结合。

从一般的角度说,应对气候变化的方式主要有两种,一种是减缓气候变化,另一种是适应气候变化。所谓减缓气候变化就是要减少、减缓进入大气中的二氧化碳和其它温室气体,这就是我们现在经常说的减排。减排通常可以采用两类技术,一类是把部分排放的碳吸收或者是固定下来,我们称之为固碳技术。第二类是通过技术手段减少碳的排放,我们称之为清洁能源技术,包括可再生能源技术、节能减排技术、清洁煤技术、核能技术以及建筑交通等领域的节能技术。所谓适应气候变化,就是人类在科学预测气候变化的基础上选择最佳的生产生活方式,一方面最大程度上规避气候变化带来的负面影响,另一方面利用气候变化带来的契机创造更多的社会财富。

固碳技术及产业前景。众所周知,固碳技术分为工程固碳和生物固碳两大类。工程固碳简单来说就是把二氧化碳搜集并注入合适的地层。大家知道的CCS技术(二氧化碳的捕集和封存),这项技术比较复杂,牵扯到很多环节,人们对它的安全性以及应用前景的看法还有很大的分歧。且值得深入研究。如果说搜集到的碳不能被利用的话,仅仅是用来埋藏的话,这将是非常耗能、并且不一定是非常安全的技术。所以,这项技术短时期内可能不会有很大的应用前景,尽管现在国际上众说纷纭。

但相比之下,生态系统的固碳就要简单得多,其原理就是要通过植物的光合作用吸收大气中的二氧化碳,形成有机物,这些有机物或者通过自然过程固定到土壤当中,或者固定到植被当中,达到降低大气碳储量的作用。这是安全有效也较为简易的固碳技术。除海洋以外,森林、草地、农田这三大陆地生态系统都有很强的固碳潜力与固碳功能,尤其对中国来说,我国幅员辽阔,生态系统多样,固碳潜力巨大。

据有关科学家计算,1980年到2005年我国仅仅通过造林活动累计吸收二氧化碳大约为30.6亿吨,相当于同期工业排放的15%。森林与土壤固碳技术成本低廉,效果明显,有专家测算保持森林面积不变,仅仅调整森林结构,同样的森林覆盖面积下,中国只要增加密度调整森林结构,50年内可以新增22亿二氧化碳的固定量。如果每吨二氧化碳以30美元计算的话,那就相当于660亿美元的价值。开展森林系统固碳工作能够实现生态和经济效益的双赢,比如内蒙古的科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地等四大沙地非常有名,总的面积15万平方公里,相当于浙江省的1.5倍。这些沙地在过去都是水草丰美的地方,土壤当中也固定了很多的碳,当时土壤当中碳的含量表层大概占1%。后来由于过度放牧草场被破坏,现在变成了沙地,曾经固定下来的碳大部分流失了。

几十年以来,应该说我们国家投入了大量的人力物力去固定沙丘维护牧场,而对生态关系的恢复关注并不够,投资却是相当的大。多年以来我们也知道,尽管有政府的大量投入,但是由于找不到替代农牧民现有的生产生活方式的手段,禁牧实际上是没有道理的,施行难度很大。所以沙化还在扩大,生态恢复效果其实很不理想。

前几年,中国科学院植物研究所在混兰达克沙地搞了一项实验,实验发现,如果沙地里不养牛羊而是养鸡,每平方公里每年可以固碳两千吨左右,目前国际市场碳交易的价格是600美元左右。通过以鸡取代牛羊的这种方式,草地的恢复效果还是非常明显,并且草场恢复以后还可以施行圈养牛羊,综合效果是非常明显的。根据这个发现我们在混兰达克正蓝旗搞了十万亩的示范项目,圈了一个完整的村子。之前该村的村民收入经济主要靠养羊,每个月大概有三百亩草地,每年每亩草地产出不到10元,人均收入一年不到3000元,经济效益非常之低,草场非常不好,牧民的生活也非常困难。中国科学院植物所一个项目组利用社会资金成立了公司,通过以公司为经营主体、科研单位与地方政府配合、牧民共同参与这种方式,将十万亩牧场封起来养鸡,以圈养的方式割草养牛羊,草地的固碳功能大大提高,草场的生态得到了恢复,并且牧民的收入也得到了提高,从而进一步提高了牧民改善生态的积极性。

我国有广大生态退化的地区,比如西南的喀斯特地貌有五十几万平方公里,该地区的生态退化非常严重;青海的三江源地区,甚至是南方的一些地区,都有通过开展生态系统固碳工程获益的巨大潜力。这是一举多得的商机,如果企业参与生态系统固碳工程以后,企业实现经济效益的同时,还会通过固碳,为应对气候变化、为人类发展做出更大的贡献。但是我们必须指出,生态系统固碳是一个非常复杂的事情,尤其是到底能固定多少碳的论证过程非常复杂,它还需要国家政策的引导,也要通过标准的建立、认定程序的建立,需要大家共同打造规范的市场。我想这是一个艰巨的过程,但是我相信这里面市场的潜力会是非常巨大的。

产学研结合,推动经济发展

中国科学院在这方面的三个成果及其示范性的工作,第一个是煤际间接液化技术。中国科学院山西煤化所经过多年研究,形成了拥有自主知识产权的将煤炭合成液体燃料技术,并组建了中科合成油技术有限公司。目前该公司已经有三个工业示范项目正式投入生产,所产出的油品是当今世界最洁净的液体燃料之一,并且技术足以支撑年产三百万吨到五百万吨的建设规模。经检测,该油品直接加入柴油后可节油8%—12%,尾气排放达到欧V标准。根据示范项目的数据,该油品成本价每吨2100元,而市场同类油品的价格为5800元。

第二个是甲醇烯烃技术。甲醇到烯烃这个工业链当中有难点断点,上世纪80年代以来中国科学院大连化学物理所一直致力于甲醇到烯烃的研究,目前采用该项技术的中国神华集团60万吨、山西新型公司20万吨工业化工程项目正在建设,一条以煤为原料经由甲醇制取低碳烯烃的废石油原料路线正在变成现实。2020年煤制烯烃的目标为800万吨,市场份额为11%,煤制烯烃将成为烯烃市场很好的补充。

第三个是煤制乙二醇项目。乙二醇是重要的化工原料和战略物资,用于制造聚脂、炸药、防冻剂,每吨成本为4000元,石油乙二醇每吨4000至6000元,市场销售乙二醇每吨高达8000元到9000元。无疑煤制乙二醇具有很好的市场竞争力。2008年我院在福建研制了全球首套万吨级煤制乙二醇技术,启动了20万吨煤制乙二醇示范工程,是我国五大煤化工示范工程之一,预计今年年底前建成投产,未来形成12万吨生产规模,有望成为国内最大的乙二醇生产企业,实现部分替代进口。

化石能源的梯队,中科院启动了两个行动计划。一个是太阳行动计划,以2050年前后使太阳能成为重要能源的远景目标,确定2015年为分布式利用,2025年为替代利用,2035年实现规模利用三个阶段目标。筹备建设五个研发中心,从光谱、光热、光化学、光生物等多个主要途径入手,在核心技术研发应用示范和转移转化等几个层面实施太阳能行动计划。生物制能生物技术,利用生物废弃物,在无害化处理技术、高效沼气生产技术,生产高附加值化学品和生物材料及产品四个方面进行部署,力争建成一批农业生物制能基地,实现农业生物制能产业的市场化,推动节能减排的结构转变方面的技术,包括电动车行动计划和半导体照明。

目前中科院电动车研究中心已经成功研制了第一代和第二代家用电动轿车样车,这些样车充足电可跑150公里,最高时速可达150公里。我们计划到2010—2015年研究出轻量化、智能化的高级跑车。半导体照明成为第四代照明和绿色能源,具有体积小、寿命长等特点,同样亮度下,半导体照明耗电仅仅为普通白炽灯的1/10,寿命延长100倍。智能电网,建立在多种先进技术之上,实现包括抵御攻击、保证客户需求、允许不同发电需要的功能,未来绝大多数国家的电网发展都将走向智能电网。中科院启动了智能电网行动计划,成立了智能电网研究中心,加强对智能电网技术的顶层设计和发展规划研究,构建智能电网的技术。

10月3日,温家宝总理发表了题为《科技引领可持续发展》的重要讲话,他指出世界正在经历一场百年罕见的金融危机,历史经验表明,金融危机往往孕育新的科技革命,正是科技上的重大突破和创新推动经济结构的重大调整,提供新的增长引擎,使经济重新恢复平衡并达到新的更高的水平。谁能在科技创新方面占据优势,谁就能掌握发展的主动权,率先复苏并走向繁荣。他强调,科学选择新兴战略型产业非常重要,选对了就能跨越发展,选错了将会贻误时机。

我国发展新型战略型产业具备一定的比较优势和广阔的发展空间,完全可以有所作为、大有作为。中科院产学研结合,推动经济发展,实践证明,只有坚持科研单位与企业合作、技术创新与示范工程结合,才能出效益出成果。我们欢迎企业界的有识之士与中科院合作,为应对气候变化创造出更多生态、社会和经济效益俱佳的产品。

院士简介:

1957年1月出生,浙江省嵊州市甘霖镇人。

第四纪地质学家,中国科学院院士,研究员。

1982年毕业于浙江大学地质系,1988年在中国科学院地质研究所获博士学位,并在第四纪研究室从事研究工作。现为中国科学院地质与地球物理研究所研究员。2005年11月当选为中国科学院院士。2008年1月任中国科学院副院长。2008年3月当选第十一届全国人大常委。

北京市第十届政协常委,第十届全国政协委员,中国民主同盟副主席。兼任中国第四纪研究委员会主任、中国矿物岩石地球化学学会副主任,国际IGBP-PAGES执委会委员。

主要研究领域为第四纪地质学、古环境学、古全球变化。长期以来,根据我国第四纪黄土和第三纪红粘土沉积,恢复过去七百万年来中国北方干旱区气候、环境演变历史,及其与全球变化的关系。在一系列野外与实验室工作的基础上,系统论述了黄土高原气候变迁的旋回性、周期性等,并探讨气候演变与地球轨道参数变化、全球冰量变化及与青藏高原抬升的关系。

目前,丁仲礼研究员已在国内外发表学术论文百余篇,其中在国际刊物上发表论文30多篇,被国际SCI收录的论文引用达800余次。1997年获中国科学院青年科学家一等奖,同年获中国第四纪研究委员会优秀科学家奖,1999年获中国科学院自然科学一等奖。系“九五”国家自然科学基金重大项目负责人、国家重点基础科研规划项目973课题负责人。