摘要：为实现联合国气候变化大会达成的《巴黎协定》目标，世界各国今年要提出二氧化碳的自主减排方案。根据我国绿色能源快速发展受限和现有工业过程节能减排有限的发展现状，我们提出了新的二氧化碳自主减排的工业技术开发路线：将化石燃料在一定工艺条件下转化为二氧化碳直接封存为产品的氢能是低碳发展的能源路线；将二氧化碳封存产品继续生产三嗪类高分子材料替代一部分高能耗高排放的工业材料是低碳发展的材料路线。这也是我国大气雾霾治理、工业产业结构调整、应对全球气候变化及实现生态文明等最有效的一条科学技术途径。

一、 存在问题

全世界每年在化石燃料利用过程中向大气中排放CO2 340亿吨以上，其中约20亿吨被海洋吸收，陆地生态系统吸收7亿吨左右；人工利用量不足10亿吨。显然，CO2排放量已经远远超过了大自然自身平衡的能力，降低化石燃料利用过程中的CO2排放，进而降低大气中的CO2浓度已成为全球面临的重大挑战。

我国能源工业以煤炭为主，占中国能源消费总量64%，全球其他国家煤炭消费在能源结构中的占比是17%。2016年我国CO2排放总量达120亿吨，超过美国与欧盟的总和。中国面临的CO2减排国际压力巨大，严重制约了我国的未来发展空间！

近年来我国严峻的环境污染事件特别是日益严重的大气雾霾也表明末端治理已不能完全解决环境问题。

因此，怎样利用化石燃料而不排放二氧化碳，也就是在化石燃料利用过程中尽可能地将其含有的碳、氢等全部成分加以利用，使其对环境的影响最小，这是一世界难题，它对于应对全球气候变化及世界可持续发展方面具有重要的意义。

二、 原因分析

2.1传统能源利用方式具有下述缺点：

（1）能源利用效率低：化石燃料中的化学能必需先转变成热能再转变成机械能或电能，受卡诺循环及材料的限制，在机端所获得的能量效率只有33～35%；

（2）三废排放高：传统能源利用方式给人类生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。

2.2传统材料工业的生产特点：

在世界上，不仅火电厂排放大量的二氧化碳，传统工业如电解铝、钢铁、水泥、平板玻璃等也是高能耗、高排放工业体系，这对于我国的电力供应、资源消耗、大气质量及水体污染等造成了巨大的压力。

几种重要工业产品的煤耗和CO2排放量

注：本数据综合能耗来自节能减排“十二五”规划。

我国传统制造业如电解铝、钢铁、水泥、平板玻璃等高能耗、高排放行业产能过剩，据统计，几种重点行业产能利用率分别为：钢铁72%、水泥73.7%、电解铝71.9%、平板玻璃73.1%，迫切需要进行产业结构调整。

三、 对策建议

3.1二氧化碳自主减排的能源技术路线

在大力发展绿色能源和开展现有工业过程节能减排的基础上，急需开发新的利用化石燃料而不排放二氧化碳的能源工业路线。

我们提出了在化石能源利用中都可以转化为H2、CO2及伴生的N2，将一部分H2与N2反应成NH3，NH3与CO2在一定工艺过程条件下得到CO2含量最高、能耗最少的稳定固体产品三嗪醇，剩余的H2再去发电，如下图：

上图：二氧化碳自主减排的能源工业路线图

在这条能源工业路线中不排放CO2，而是将其转化成用途广泛的三嗪醇固体产品。这是氢耗量（能量消耗）最少的固定CO2过程。产生的三嗪醇是白色固体产品，市场应用前景广阔，经济效益显著。

产生的氢气既可直接燃烧发电，也可采用氢燃料电池将化学能直接转化为电能，发电效率是现有热电效率的2倍以上，这是最环保的能源利用方式。

目前，我国有关部门正积极推动“氢能源产业”产业发展规划，该技术路线是一条氢能生产的可行方案，符合绿色发展的理念，是一条解决我国工业实际问题的可行技术路线。

3.2 二氧化碳自主减排的材料工业路线

由化石燃料或二氧化碳封存产品三嗪醇继续合成三嗪类高分子材料是一条二氧化碳自主减排的材料工业路线（如下图），它具有低碳、低成本的优势，发展潜力无限。

上图：化石燃料环境友好工业材料路线图

按照本设计的材料工业路线，将化石燃料在空气和水的参与下，通过一定工艺过程就可以得到低内能的三嗪类高分子材料，生产1吨产品大约只消耗1吨标煤，这是一条符合绿色、低碳、可持续发展的生态工业路线。

几种重点工业产品的煤耗和CO2排放量比较

三嗪类高分子材料具有无毒无味，耐腐蚀、耐高温、耐低温、不可燃、质轻，有很强的耐用性等综合性能，在全球范围内的建筑装饰、交通车辆、水上船舶、航空航天、机电设备、工业吸音保温等领域中获得广泛使用。

提案建议人：山东大学朱维群

整理/绿宣  审/卡秋  编/Angel