11月2日，在世界頂尖科學家碳大會：雙碳治理論壇——通往“雙碳目標”的科技之路上，參會的能源領域科學家包括諾貝爾物理學獎獲得者朱棣文教授、麥克阿瑟天才獎得主楊培東教授、澳大利亞國家工程院外籍院士劉科教授和生態環境領域的科學家周成虎教授、焦念志教授。他們分別從新能源減排、生態系統固碳的角度，對碳治理技術進行了討論和分享。

鋰硫電池：提高清潔能源使用效率的新技術

清潔能源的使用是減少溫室氣體排放的主要途徑，風能、太陽能是主要的清潔能源。如何增加風能、太陽能的使用效率，加快對傳統能源煤電的替代，是目前亟需解決的問題，而其中的關鍵又是如何提高新能源電池的儲能效率。

2019年三位鋰電池領域的科學家古迪納夫、惠廷厄姆、吉野彰被授予諾貝爾化學獎。鋰離子電池不僅是當今世界最主要的便攜式能量源，還因不含重金屬鎘減少了環境污染。

鋰硫電池是目前鋰電池領域尚在研發的新型技術，它以硫元素作爲電池正極，金屬鋰作爲負極。單質硫在地球中儲量豐富，具有價格低廉、環境友好等特點，並且單質硫比目前商業上廣泛使用的正極材料理論比容量高8~10倍。朱棣文教授及其研究團隊近幾年也在參與鋰硫電池的研發，他在碳大會上表示“鋰硫電池的效率非常好，它可以反覆充電、循環一千個週期，比上一代的電池的效率好了三、四倍。”

但是，鋰電池的商業化應用存在兩個問題，一是由於鋰電池廣受歡迎，對鋰的需求量增加後導致了鋰電池成本的大幅增加；二是鋰電池的循環利用率目前還比較低，大量廢棄的鋰電池必定破壞環境。

太陽燃料：用太陽能制甲醇

2018年7月，我國在西部啓動了太陽燃料年千噸級甲醇工業化示範，這是全球範圍內第一次直接太陽燃料規模化合成的嘗試，也是綠色甲醇技術的發展。

風能、生物質能等很多可再生能源形式，本質上都是太陽能。太陽能清潔、可再生且潛力巨大，照到地球表面1-3小時的太陽能可滿足全球一年的能源需求。其中的關鍵問題在於能否將其轉化成可利用的太陽燃料。生產太陽燃料的關鍵技術是將水分解成氫氣（氫能）和氧氣，氫氣再和二氧化碳反應就可以產生甲醇和水。

雖然甲醇可通過煤炭、石油合成，但是合成過程中碳排放量較高。如果用煤和可再生能源共同製備，可以將碳排放進一步降低。如果通過太陽燃料的製備方式合成甲醇則可以實現零碳排放。劉科教授位於深圳的實驗室正在對太陽燃料製備甲醇技術進行研發。

楊培東教授研發的基於納米顆粒的太陽能電池和人工光合作用裝置，曾獲得2020年“全球能源獎”非常規能源的提名。由於納米線陣列的結構能使電子直接傳輸到器件的電極上，該太陽能電池的轉換效率得到大幅提升。並利用該技術發明了“液體陽光”人工光合作用裝置，以硅和細菌爲基礎，構建納米“森林”，用來捕捉太陽光，分解二氧化碳分子併產生營養物質。楊培東教授認爲如果人類能模擬光合作用，使用二氧化碳的催化劑和納米材料技術，對水進行分離，就能產生無窮的清潔能源。

需要注意的是，目前大衆對於電動車往往存在誤區，認爲使用電動車便會減少碳排放。劉科教授指出，從全生命週期的碳排放分析來看，電動車考慮到電池生產過程中的碳排放，如果電網裏的電大部分仍然是火電，電動車對減碳及全球氣候變化影響非常有限。只有能源結構和電網裏大部分是可再生能源構成的時候，電動車才能算得上清潔能源。上述提到的新能源電池技術大部分由於具有較大的經濟成本而不能商業化，使得現階段大部分電動能源依舊靠煤電提供。

“藍碳”：具有巨大固碳潛力

減少大氣中的溫室氣體有兩大途徑，一是工業和能源領域提高能效、降低能耗，減少二氧化碳排放，即上述提到的使用新能源來減排；二是保護、修復森林、海洋等生態環境，增加對二氧化碳的吸收，即固碳。

森林作爲陸地生態系統的主體，是陸地生態系統系統中最大的碳庫。我國在2030年碳達峯目標中提出森林蓄積量將比2005年增加60億立方米。截至目前，全國森林覆蓋率達23.04%，森林蓄積量超過175億立方米，比2005年增加超過45億立方米。

中國科學院2018年發佈的一項研究成果顯示，在2001-2010年期間，陸地生態系統年均固碳2.01億噸，相當於抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%；其中，森林生態系統是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量。目前我國的森林植被總碳儲量已達92億噸，平均每年增加的森林碳儲量都在2億噸以上，摺合碳匯7到8億噸。

周成虎教授在碳大會上提到陸地生態系統碳匯時表示，中國土地的生態系統有非常大的容量進行碳匯，在將來對中國碳中和有重要作用。

除了陸地生態系統，海洋作爲地球上最大的活躍碳庫，儲存了地球上 93% 的 CO2，是陸地碳庫的 20 倍、大氣碳庫的 50 倍。海洋每年吸收約 30% 的人類活動排放到大氣中的 CO2，並且海洋儲碳週期可達數千年。

近幾年，國際社會日益認識到海洋碳匯的價值和潛力，保護國際（CI）和政府間海洋學委員會（IOC）等聯合啓動了“藍碳動議”（The Blue Carbon Initiative），成立了碳匯政策工作組和科學工作組。焦念志院士曾在《中國科學院院刊》上發表文章指出，“海洋負排放潛力巨大，是當前緩解氣候變暖最具雙贏性、最符合成本-效益原則的途徑。”

針對中國海岸帶藍碳的碳彙總量相對較小的情況，焦念志教授及其研究團隊在微生物轉化有機碳、生成惰性溶解有機碳（RDOC）的儲碳機制——“海洋微生物碳泵”（MCP）理論的指導下實施了陸海統籌負排放生態工程。通過合理減少農田的氮、磷等無機化肥用量（目前我國農田施肥過量、流失嚴重），從而減少河流營養鹽排放量，緩解近海富營養化。在固碳量保持較高水平的同時，減少有機碳的呼吸消耗，提高惰性轉化效率，使得總儲碳量達到最大化。

目前，國際上尚無對海洋碳匯計量的統一規範和標準，中國碳市場是全球配額成交量第二大的市場，但海洋碳匯標準體系仍是空白，焦教授指出，需要加快海洋碳中和核算機制與方法學研究，建立健全海洋碳匯交易體系。