11月2日，在世界顶尖科学家碳大会：双碳治理论坛——通往“双碳目标”的科技之路上，参会的能源领域科学家包括诺贝尔物理学奖获得者朱棣文教授、麦克阿瑟天才奖得主杨培东教授、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科教授和生态环境领域的科学家周成虎教授、焦念志教授。他们分别从新能源减排、生态系统固碳的角度，对碳治理技术进行了讨论和分享。

锂硫电池：提高清洁能源使用效率的新技术

清洁能源的使用是减少温室气体排放的主要途径，风能、太阳能是主要的清洁能源。如何增加风能、太阳能的使用效率，加快对传统能源煤电的替代，是目前亟需解决的问题，而其中的关键又是如何提高新能源电池的储能效率。

2019年三位锂电池领域的科学家古迪纳夫、惠廷厄姆、吉野彰被授予诺贝尔化学奖。锂离子电池不仅是当今世界最主要的便携式能量源，还因不含重金属镉减少了环境污染。

锂硫电池是目前锂电池领域尚在研发的新型技术，它以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点，并且单质硫比目前商业上广泛使用的正极材料理论比容量高8~10倍。朱棣文教授及其研究团队近几年也在参与锂硫电池的研发，他在碳大会上表示“锂硫电池的效率非常好，它可以反复充电、循环一千个周期，比上一代的电池的效率好了三、四倍。”

但是，锂电池的商业化应用存在两个问题，一是由于锂电池广受欢迎，对锂的需求量增加后导致了锂电池成本的大幅增加；二是锂电池的循环利用率目前还比较低，大量废弃的锂电池必定破坏环境。

太阳燃料：用太阳能制甲醇

2018年7月，我国在西部启动了太阳燃料年千吨级甲醇工业化示范，这是全球范围内第一次直接太阳燃料规模化合成的尝试，也是绿色甲醇技术的发展。

风能、生物质能等很多可再生能源形式，本质上都是太阳能。太阳能清洁、可再生且潜力巨大，照到地球表面1-3小时的太阳能可满足全球一年的能源需求。其中的关键问题在于能否将其转化成可利用的太阳燃料。生产太阳燃料的关键技术是将水分解成氢气（氢能）和氧气，氢气再和二氧化碳反应就可以产生甲醇和水。

虽然甲醇可通过煤炭、石油合成，但是合成过程中碳排放量较高。如果用煤和可再生能源共同制备，可以将碳排放进一步降低。如果通过太阳燃料的制备方式合成甲醇则可以实现零碳排放。刘科教授位于深圳的实验室正在对太阳燃料制备甲醇技术进行研发。

杨培东教授研发的基于纳米颗粒的太阳能电池和人工光合作用装置，曾获得2020年“全球能源奖”非常规能源的提名。由于纳米线阵列的结构能使电子直接传输到器件的电极上，该太阳能电池的转换效率得到大幅提升。并利用该技术发明了“液体阳光”人工光合作用装置，以硅和细菌为基础，构建纳米“森林”，用来捕捉太阳光，分解二氧化碳分子并产生营养物质。杨培东教授认为如果人类能模拟光合作用，使用二氧化碳的催化剂和纳米材料技术，对水进行分离，就能产生无穷的清洁能源。

需要注意的是，目前大众对于电动车往往存在误区，认为使用电动车便会减少碳排放。刘科教授指出，从全生命周期的碳排放分析来看，电动车考虑到电池生产过程中的碳排放，如果电网里的电大部分仍然是火电，电动车对减碳及全球气候变化影响非常有限。只有能源结构和电网里大部分是可再生能源构成的时候，电动车才能算得上清洁能源。上述提到的新能源电池技术大部分由于具有较大的经济成本而不能商业化，使得现阶段大部分电动能源依旧靠煤电提供。

“蓝碳”：具有巨大固碳潜力

减少大气中的温室气体有两大途径，一是工业和能源领域提高能效、降低能耗，减少二氧化碳排放，即上述提到的使用新能源来减排；二是保护、修复森林、海洋等生态环境，增加对二氧化碳的吸收，即固碳。

森林作为陆地生态系统的主体，是陆地生态系统系统中最大的碳库。我国在2030年碳达峰目标中提出森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米。截至目前，全国森林覆盖率达23.04%，森林蓄积量超过175亿立方米，比2005年增加超过45亿立方米。

中国科学院2018年发布的一项研究成果显示，在2001-2010年期间，陆地生态系统年均固碳2.01亿吨，相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%；其中，森林生态系统是固碳主体，贡献了约80%的固碳量。目前我国的森林植被总碳储量已达92亿吨，平均每年增加的森林碳储量都在2亿吨以上，折合碳汇7到8亿吨。

周成虎教授在碳大会上提到陆地生态系统碳汇时表示，中国土地的生态系统有非常大的容量进行碳汇，在将来对中国碳中和有重要作用。

除了陆地生态系统，海洋作为地球上最大的活跃碳库，储存了地球上 93% 的 CO2，是陆地碳库的 20 倍、大气碳库的 50 倍。海洋每年吸收约 30% 的人类活动排放到大气中的 CO2，并且海洋储碳周期可达数千年。

近几年，国际社会日益认识到海洋碳汇的价值和潜力，保护国际（CI）和政府间海洋学委员会（IOC）等联合启动了“蓝碳动议”（The Blue Carbon Initiative），成立了碳汇政策工作组和科学工作组。焦念志院士曾在《中国科学院院刊》上发表文章指出，“海洋负排放潜力巨大，是当前缓解气候变暖最具双赢性、最符合成本-效益原则的途径。”

针对中国海岸带蓝碳的碳汇总量相对较小的情况，焦念志教授及其研究团队在微生物转化有机碳、生成惰性溶解有机碳（RDOC）的储碳机制——“海洋微生物碳泵”（MCP）理论的指导下实施了陆海统筹负排放生态工程。通过合理减少农田的氮、磷等无机化肥用量（目前我国农田施肥过量、流失严重），从而减少河流营养盐排放量，缓解近海富营养化。在固碳量保持较高水平的同时，减少有机碳的呼吸消耗，提高惰性转化效率，使得总储碳量达到最大化。

目前，国际上尚无对海洋碳汇计量的统一规范和标准，中国碳市场是全球配额成交量第二大的市场，但海洋碳汇标准体系仍是空白，焦教授指出，需要加快海洋碳中和核算机制与方法学研究，建立健全海洋碳汇交易体系。