进展低碳 增添绿色——2022年世界科技进展回顾·能源环保篇
视觉中国供图
【俄罗斯 Russia】
提出新型中子吸收剂办法
增强核反应堆安全可控性
科技日报驻俄罗斯记者 董映璧
高温气冷堆是第四代核电堆技术,具有安全性好、效率高、经济性好、用途广泛等优势。高温气冷堆经过核能—热能—机械能—电能的转化实现发电,可以代替传统化石能源,实现经济和生态环境协调进展。这种类型的反应堆可产生电力和高温热量,用于制氢、海水淡化和中央供热,无需充电即可运行约10年。这些品质使高温气冷堆成为确保向难以到达地区(如极北地区)的定居点和企业供应能源和热量的最佳解决方案。
托木斯克理工大学提出了一种用于高温气冷核反应堆的新型中子吸收剂办法——使用气态三氟化硼作为核燃料所释放中子的吸收剂。使用新吸收器不仅有助于更有效地操纵核反应,它的浓缩版本也特别适合安全紧急中止反应堆。三氟化硼的要紧优点是可以在高达1000℃的温度下保持气态同时可不能分解。这种化合物的毒性很大,但在室温下在一般水中会彻底中和。该研究成果有助于大大提高自20世纪中叶以来开辟的这类反应堆的安全性。
【日本 Japan】
发布新氢能路线图
研发多款节能产品
科技日报记者 张梦然
2022年,日本政府发布了新的氢能路线图,日本科学家也开辟出多款节能产品,并且注重废物的回收和再利用。
3月,日本经济产业省发布了新版《氢能与燃料电池路线图》,旨在到2030年将能源结构中氢能的使用占比提高。
在节能减排产品研发方面,日本国家材料科学研究所开辟了一种耐用的钙钛矿型太阳能电池,面积仅为1平方厘米,能在阳光下以超过20%的光电转换效率连续发电1000多个小时,可用于开辟轻型多功能太阳能电池。日本科学家还开辟出一款新碳捕集系统,能直截了当从大气中清除二氧化碳,效率高达99%,且捕集二氧化碳的速度至少是现有系统的两倍,成为迄今处理空气中低浓度二氧化碳最快的捕集系统,有望开启直截了当空气捕集新时代。
在废物回收利用方面,东京大学开辟的技术可将食品残渣转化为建筑水泥,这是世界上首个彻底使用食物制作水泥的工艺。科学家利用回收稻壳制造了首个硅量子点LED灯。此外,量子科学技术研究开辟机构利用高性能离子导体作为锂分离膜,开辟出超高纯度锂(99.99%)回收技术以及离子导体锂分离技术,可从车载锂离子电池中低成本回收超高纯度锂,作为电池原料,将创造电池原料的氢氧化锂成本降至进口价格的一半以下。
【韩国 South Korea】
修复核电产业生态
经过碳中和路线图
科技日报驻韩国记者 薛严
2022年,韩国采取多种手段修复核电产业生态,并且大力进展氢能。
韩国政府修复核电产业生态的举措包括:组建并启动提升核电竞争力的非常工作组,意在探究提高核电产业竞争力的方案;在庆尚南道昌原等地打造核电产业生态圈;要求已有核电站快速复工;加大企业支持力度,发布《核电产业合作企业支援对策》和《核电站中小企业支援方案》。韩国政府2022年还向核电站合作企业招标925亿韩元的工程,到2025年为止提供1万亿韩元以上的新工程。对那些面临生存危机的核电站零部件公司,韩国政府答应提供1000亿韩元的政策资金和3800亿韩元的金融支持。
韩国科学技术信息通信部11月审议经过《碳中和技术创新战略路线图》。依照该路线图,在二氧化碳的捕集、利用与封存方面,韩国将在日本海气田实施综合实证项目,争取到2030年和2050年,二氧化碳全年储存量分别达400万吨和1500万吨。在氢能生产与供给方面,韩国将为企业研发大量储存、远程气体运输等技术提供支持,力争实现生产与供给氢能2030年达194万吨、2050年达2970万吨的目标。此外,韩国争取到2030年推广450万辆氢能汽车,为此对下一代电池汽车进行实地验证,并且研发防止电池火灾的技术。
【德国 Germany】
能源安全战略先行
氢能旗舰项目推进
科技日报驻德国记者 李 山
2022年气候变化在德国引发广泛关注,德国也多管齐下确保能源安全,包括接着推进氢能项目等。
2022年夏季,欧洲森林火灾导致的温室气体排放量为2007年以来最高。德波边境的奥得河发生大量鱼类死亡的生态灾难。欧洲激进的环保组织不惜经过污毁艺术品,阻塞交通要道,甚至破坏企业生产设备等行为来引发公众对环保和蔼候变化的关注。
海洋和蔼候变化研究方面,阿尔弗雷德韦格纳研究所取得了一系列成果:发现气候变化可能会改变并加剧北冰洋的季节性酸化,对海洋生物具有深远妨碍;依照卫星数据估算北极全年的冰层厚度和体积;发现塑料泛滥已蔓延到北极的所有栖息地;建议在超过生态临界点之前阻止海洋不可逆转的塑料污染;成功在南极获取首批包含远古历史气候数据的钻芯;绘制了北极中部气候过程的第一张完整图景,发现北极的变暖速度是地球其他地区的两倍多;开始建造“流星4代”远洋科考船等。
德国政府竭力确保能源供应安全,推出了“气候与转型基金”,从2023年到2026年,将提供约1775亿欧元用于促进环保、可靠和负担得起的能源供应和蔼候保护。
德国耗资7亿欧元的氢旗舰项目也接着推进,电解槽的规模化和系列化生产、海上风电无并网制氢、氢运输技术均取得发展,氢能经济进展步入正轨。另一方面,德国还在探究利用微生物和阳光可持续生产氢;与日本合作,把氨作为氢的载体,研发新型综合反应堆技术。
【法国 France】
新打算重新启动核能
加大支持可再生能源
科技日报驻法国记者 李宏策
为按时完成脱碳目标,2022年,法国重新拥抱核能,也加大了风能、太阳能以及氢能等可再生能源的支持力度。
2月,总统马克龙宣布其连任当选法国总统后的长期能源打算,包括重启核能,目标是在2050年前建造6座新的第二代欧洲先进压水堆,延长核电站使用期限至50年,并明确提出“不再有关闭目标”。
在可再生能源方面,依照“法国2030”打算,法国将投入10亿欧元用于可再生能源的研发,打算到2050年建成50个海上风力发电场,实现风电产能达40吉瓦的目标;太阳能发电装机容量将增加10倍,达到100吉瓦以上。法国还将接着投资水力发电站以及沼气利用等可再生热能开辟。
法国还提出在30年内将能源消耗减少40%,加速工业设备脱碳和住房节能改造,大力进展新能源汽车和氢能产业。
氢能方面,法国政府11月宣布“已保证2吉瓦电解水制氢设备”,并重申进展绿氢是工业脱碳的支点之一。法国氢能战略路线图设定的目标是,到2030年建成6.5吉瓦电解水制氢设备,年产绿氢70万吨。此外,欧盟委员会公布两批氢价值链“欧洲共同利益重大项目”(IPCEI),其中包括法国提交的17个,法国将为这批项目投资21亿欧元。
【英国 TheUK】
颁布能源安全战略
重启氘氚聚变实验
科技日报记者 刘霞
在节能减排、加大脱碳力度、向新能源和可再生能源转型方面,英国制定了能源安全战略,并取得了多项发展。
2022年4月,英国政府正式公布新的《英国能源安全战略》,旨在“促进长期能源独立、安全和繁荣”,生产更多“清洁”和“负担得起”的能源。依照这份战略,将来英国将在核能、海上风电、氢能等可再生能源领域加大投资,力争到2030年英国95%的电力未来源于低碳能源。
英国原子能治理局等机构称,世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆(JET)中产生了能量输出为59兆焦耳的稳定等离子体。这是自1997年以来,世界首次进行的氘氚核聚变实验。
剑桥大学使用一种广泛存在的蓝绿藻为微处理器持续供电了一年,该系统具有以可靠和可再生方式为小型设备供电的潜力。曼彻斯特大学领导的国际研究团队,开辟了一种利用光和光催化材料,在常温常压下将甲烷直截了当转化为液态甲醇的快捷办法,这一成果不仅有助于节能减排,且能获得经济收益。剑桥大学还设计出一种超薄、灵便的设备,就像“人造树叶”,其灵感来源于光合作用,能生产一种可持续的汽油替代品,这种设备成本低、足够轻,能够飘荡在水上而可不能占用陆地空间。
【以色列 Israel】
投资气候技术创新
鼓舞新能源企业进展
科技日报驻以色列记者 胡定坤
以色列将自身定位为全球气候技术的领导者。截至2022年初,仅在新能源领域,以色列就有100余家各种企业,涵盖能源传输、能源存储、新能源发电等方面,而所有与气候技术相关的企业数量达到700家。
在促进气候技术创新方面,2022年5月,以色列能源部和以色列创新局与美国能源部合作,宣布提供400万美元用于开辟创新的清洁能源技术,例如研发碳捕获等技术,减少天然气和其他相关基础设施对气候的妨碍。6月,以色列政府宣布将来5年将投资8.7亿美元促进气候技术创新,其目标是到2026年将以色列全国气候领域注册专利、初创企业和在国家科研基础设施上开展的技术试点项目翻一倍。以色列创新局和能源部也宣布,向3家企业投资近百万美元创新能源技术,上述企业分别从事能源存储、电动汽车快速充电、利用无人机诊断太阳能电池板故障等技术研究。
在氢燃料电池领域,以色列巴伊兰大学宣布其化学系教授埃尔巴兹领导的研究团队正在研制“氢基可逆燃料电池”用于能源存储,且差不多经过了概念验证时期,该技术有可能完全改变能源存储和生产方式。
【美国 TheUS】
气变研究揭示塑料污染
高效热机助力电网脱碳
科技日报实习记者 张佳欣
2022年,美国在气候变化和环境研究方面取得多项成果,也开辟出一些有效的节能减排技术和产品。
在环境研究方面,加州大学戴维斯分校一项研究显示,微塑料可将陆地上的病原体带入海洋,可能会对人类和野生动物的健康造成妨碍。洛斯阿拉莫斯国家实验室发现,北极气温上升速度是全球变暖的4倍。麻省理工学院研究团队发现,地球拥有一种“稳定反馈”机制,已运行数百万年,可随时刻推移自我调节温度。斯克里普斯海洋研究所首次在南极洲冰层以下的沉积物中发现一个巨大的地下水系统。
在推动环保的创新技术方面,美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校科学家报告了一种可以彻底回收的、可生物降解的打印电路,这能一进步让垃圾填埋场中的可穿戴设备和其他柔性电子产品分流,减轻重金属废物对健康和环境的危害。莱斯大学将回收利用的汽车废塑料变成石墨烯,并经过一种节能技术将其用于创造新的汽车部件。得克萨斯大学奥斯汀分校科学家研制出一种新的酶变体,能在几小时到几天内分解正常事情下需要数百年才能降解的塑料,有望大大推动塑料的回收利用,真正开启塑料循环经济。
罗格斯大学开辟了一种可生物降解的植物性涂层,可喷在食品上,防止病原微生物和腐败微生物入侵以及运输破坏。国家可再生能源实验室和麻省理工学院工程师设计了一种没有运动部件的热机,以超过40%的效率将热能转化为电能,优于传统蒸汽轮机,在推广可再生能源和实现彻底脱碳电网的道路上迈出了至关重要的一步。
【巴西 Brazil】
加快电力结构调整
发布气候中和战略
科技日报驻巴西记者 邓国庆
2022年,巴西政府加快电力结构调整,大力进展非水可再生替代能源。巴西也宣布了实现2050年气候中和答应的战略措施。
巴西的光伏发电累计装机容量已从2012年的7兆瓦增长到2021年的约13吉瓦,已成为全球第三大可再生能源市场,光伏发电已是巴西最具竞争力的可再生能源。巴西太阳能光伏发电协会预测,光伏行业在2022年为巴西增加超过35.7万个新工作岗位。依照评估,到2030年,光伏行业投资有望超过500亿雷亚尔(约合98.5亿美元)。
巴西致力于应对气候变化带来的不利妨碍,提出了2030年温室气体排放量将在2005年基础上减少50%的新目标。巴西也宣布实现2050年气候中和答应的战略措施,包括到2028年实现零非法毁林、到2030年恢复和重新造林1800万公顷,以及鼓舞扩大国家铁路网等。巴西还加入了《全球甲烷协议》,并宣布制定“减少甲烷排放国家打算——零甲烷”,该打算将致力于经过减少甲烷排放制造经济资源。
此外,巴西农业、畜牧业和供应部宣布了《习惯气候变化和低碳排放的农业可持续进展部门打算(2020—2030)》,旨在经过减缓温室气体排放来促进巴西农业可持续进展,重点推广包括节约型灌溉系统、集约化牲畜饲养在内的农业科技手段,力争在2030年前实现农牧业减少排放11亿吨碳当量的目标。
巴西能源部发布的《生物燃料法案》称,到2030年巴西能源结构中的生物燃料消费将从现在的300亿升左右提高到500亿升,这将使巴西在将来10年中减少6.7亿吨二氧化碳排放。巴西交通部也出台指导性法规,推动巴西零碳汽车市场的进展,目标是提高电动汽车在巴西市场的份额,从目前全国汽车总销量的2%增至10%,并在巴西建设1万个公共充电站。
来源:中国科技网