双碳产业的成都样本:为我国提供碳中和解决方案

发布日期:2022-10-20
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  当前温室效应和全球变暖加剧,不断威胁着全人类发展,如何实现碳达峰、碳中和?通过长期研究,四川成都为世界提供了“全球首创、改写历史、世界领先”的“双碳”解决方案。


  “直接将‘空气中的二氧化碳’捕获并变废为宝是实现‘双碳’战略目标最直接有效的策略之一。”业内专家表示,这也是《麻省理工科技评论》分别在2019年和2022年将“空气中的二氧化碳”捕获技术及相关技术列为全球十大突破性技术之一的原因。


在其他国家仍困于科研瓶颈之时,2022年,中国成都青年科学家成功在全球率先研发出从空气中高效循环捕获二氧化碳技术,并率先实现了“空气中的二氧化碳”产业化再利用,填补了世界空白。由此诞生出一个新的百万亿级超级绿色生态产业,形成新经济产业赛道。


  当前,我国距离“碳达峰”还有不到10年时间,“十四五”时期是关键期、窗口期,同时也是机遇期。“双碳产业的成都样本”对我国生态文明建设,提升自主创新能力,落实“双碳”战略和“双碳”经济发展具有深远意义。同时也为构建“人类命运共同体”作出了较大贡献。


  在党的二十大召开之际,2022年10月16日,我们来到该科研团队位于成都双流区电子科技大学成都研究院的项目实验室,独家揭密这项世界壮举背后的故事。


  全球首创空气中的二氧化碳应用于绿色生态灭蚊


  公共卫生工作一直是关系到我们整个国家人民大众健康的重大公共事业,2020年2月14日,习近平总书记在中央全面深化改革委员会第十二次会议中强调,从体制机制上健全国家公共卫生应急管理体系,把生物安全纳入国家安全体系,显示出重大改革的超强力度。


  目前世界上近一半的人口,约35亿人,处于蚊媒疾病的威胁中。据统计,每年全球有超过100万人死于蚊媒传播疾病,蚊子是全球范围内对人类致病致死最多的生物。蚊子叮咬传播的疾病或病毒主要有疟疾、登革热、黄热病、寨卡病毒等,每年世界各地都有多个地方暴发大规模的蚊虫传播疾病疫情,对人类健康威胁巨大。2014年,WHO更是将世界卫生日的主题定为“远离虫媒传播疾病”。蚊子叮咬以及导致的蚊媒疾病是全球性的重大健康问题。


  为解决公共卫生和民生问题,成都首次将“空气中的二氧化碳”捕获技术应用于生态灭蚊领域,开发出了世界上首台“仿生呼吸式捕蚊机系统”,通过仿生技术和新材料的融合,模拟人体呼吸,循环捕获并释放自然空气中的二氧化碳等分子诱杀蚊子,此技术在世界范围内首次实现了只利用自然空气来引诱并捕杀蚊子,实现健康、高效的革命性捕蚊。从源头上减少疟疾、登革热、黄热病等疾病疫情传播,改写了世界灭蚊历史。


  2022年7月,成都活水公园率先引进了先进的“仿生呼吸式捕蚊机系统”,推出了全球首个无蚊公园,引起了全国广泛关注。


  2022年10月17日,我们走进成都活水公园,看到一个个绿色的“方盒子”伫立于草坪中,单个盒子面积仅20平方厘米,有半人高,“方盒子”名为“猎蚊者仿生呼吸式捕蚊机系统”,几乎听不到机器声音,侧面装有收集蚊虫的收集器,蚊子飞近设备周围会从底部被吸入,人的体感完全感受不到蚊虫叮咬。


  据了解,成都活水公园共安装了捕蚊机50台,目前应用3个月,共捕获成蚊超过5万只,公园区域蚊虫密度由最初的3.46只/台·小时下降到0.18只/台·小时,基本实现园区无蚊环境。

  这项先进的“猎蚊者仿生呼吸式捕蚊机系统”正是采用了世界领先的“空气中的二氧化碳”捕获技术,它由我国青年科学家、绿碳未来(四川)科技有限公司(以下简称“绿碳科技”)董事长唐成康博士带领科研团队研发,“空气中的二氧化碳”捕获技术也是“十四五”规划“碳达峰”核心基础技术。


唐成康曾师从麻省理工学院资深学者并获得博士学位,具有国际先进的科研项目创新理念和研发经历,其团队是一支汇集了一批博士、硕士的高科技人才队伍,包含海外知名大学教授、“千人计划”学者、国内顶尖学府博士后等海内外高层次人才,为科技创新提供了强有力的支撑。


  科研团队带头人唐成康博士介绍,“蚊子之所以会咬人,是因为人呼出的二氧化碳气体是吸引蚊子最主要的引诱源。‘猎蚊者’是通过模仿人体呼吸,循环捕获、富集并释放自然空气中的二氧化碳等强诱蚊分子,引诱并捕杀蚊子,颠覆了传统灭蚊方法,实现了高效灭蚊和健康灭蚊的革命性捕蚊新方式。”


  “猎蚊者仿生呼吸式捕蚊机系统”不仅让成都市市民惊喜,同时也震惊了业界。该系统将二氧化碳释放浓度量提升到30000PPM,从而真正达到高效地仿生诱蚊效果,在世界范围内首次实现只利用自然空气来引诱并捕杀蚊子。实现在公共区域24小时全时段捕蚊、吸血蚊子种类全覆盖捕捉的特殊优势,有望改变全球数千年以来低效、有毒的传统灭蚊方式,打造城市无蚊区域,比如无蚊公园、无蚊学校等。


  “猎蚊者仿生呼吸式捕蚊机系统”与人民大众健康、民生改善息息相关,该技术的出现对于打造“健康中国”,有效、健康、可持续解决公共卫生问题,减少世界蚊媒疾病具有重要意义。


  改写历史 率先实现产业化落地应用


  “取于自然、还于自然”是对“空气中的二氧化碳”捕获技术及再利用的深刻诠释。2020年,全球二氧化碳排放总量为319.8亿吨,其中,中国二氧化碳排放量达到98.935亿吨,排名世界第一,占比30.93%。“双碳”战略事关中华民族永续发展和人类命运共同体的构建,如何早日实现“双碳”战略目标,是我国科学家的责任和使命。


  此前世界已有的碳捕获技术缺陷明显,化学固碳成本高、耗费资源大、材料不稳定、不容易普及。空气中的二氧化碳量多但浓度低,很难直接捕获、应用和落地推广,这也是过去学界研究的难点和热点。而唐成康科研团队的“空气中的二氧化碳”捕获技术,率先实现了直接从空气中捕获二氧化碳及再利用的产业化落地。


  为揭示其中奥秘,我们跟随唐成康博士来到位于成都双流区的项目实验室。不大的楼层分布着材料研发室、蚊虫培育室、产品试验室、会议室等,每个房间虽然干净但堆满了试验材料、迭代产品、科研资料等,办公环境极度紧凑。科研人员正认真、严谨地进行研发、试验和收集数据等工作。


  就是在这样艰苦的环境下,凭着一股对科研的热情和对社会的奉献精神,唐成康博士带领10多名研发人员坚守了7年,经过一次次地失败,自主研发出新型纳米级二氧化碳捕获材料,终于成功实现在常温常压下,从空气中高效循环捕获并利用二氧化碳,且能产业化落地应用,填补了世界空白。这是我国科研人员不畏艰辛、刻苦钻研的真实写照。


  “猎蚊者仿生呼吸式捕蚊机系统”仅是“空气中的二氧化碳”捕获技术在公共卫生领域试点的应用产品之一。


  据了解,“猎蚊者仿生呼吸式捕蚊机系统”能做到使用24小时不超过1度电,拥有11项专利(8项实用新型、1项外观、2项发明专利)。全球首款“猎蚊者”呼吸式捕蚊机等项目获得多个大奖,包括2016成都创意设计周·金熊猫文创设计奖商用及日常用品类金奖、2016第六届中国国际版权博览会金慧奖、2017“虫洞计划—全球找寻未来的独角兽”成都潜在独角兽、2018创交会·中以创客大赛中国创业团队冠军、2018“创客中国”大健康创新创业大赛二等奖,唐成康博士也被评为2018“四川企业技术创新突出贡献人物100强”。


  目前,该系统已在成都的公园、酒店、住宅区、赛马场、景区等区域投放,在整个四川地区,还进入了绵阳、青白江、雅安、新津等地,仅成渝地区的需求量就超过100万台。除了基本的防蚊灭蚊功能,该系统还能提供路灯照明、二氧化碳检测站点等功能,可广泛应用于学校、医院、社区、景区、家庭等场景。业内人士分析称,未来公共卫生领域的绿色健康灭蚊将形成千亿级的市场。


  相比于其他国家,我国从空气中直接捕获并去除二氧化碳,是最直接、最有效、最可行的减少二氧化碳排放和阻止灾难性气候变化的方案。同时加以二次利用,不仅实现了零污染、零排放,还有效解决了公共卫生问题、民生问题,并产生巨大的经济价值。


  世界领先 推动双碳经济全产业链发展


  如期实现碳达峰、碳中和目标是一场硬仗,更是一场大考,必须增强自信、保持战略定力,扎实做好打持久战的思想准备和工作准备。“双碳”经济是我国国家战略,也是大国崛起的战略机遇。


  唐成康博士表示,除公共卫生领域,“空气中的二氧化碳”捕获技术还可以广泛应用于“双碳”产业的其他方面,如富碳农业、工业碳减排、粮食仓储、新能源等领域,每个领域都将形成至少千亿级的市场。


  针对富碳农业,唐成康博士科研团队研发的新型二氧化碳捕获装置,可安装到农作物温室大棚外,直接捕获并富集空气中的二氧化碳,并根据各农作物丰产的二氧化碳浓度需要,将调节后的二氧化碳泵入大棚内,能够显著促进农作物增收增产。同时,实现了二氧化碳的固化和再利用,实现了标准意义上的碳减排。例如提高大棚中二氧化碳的浓度至正常空气中二氧化碳浓度的3-4倍,草莓的亩产可提高40%-50%,黄瓜的亩产可提高60%-70%,葡萄的亩产可提高40%-50%,等等。


  针对工业碳减排领域,唐成康博士科研团队正致力于研发“新型工业二氧化碳捕获装置”,有望大幅度降低工厂二氧化碳的排放。根据我国二氧化碳排放统计数据分析,在细分行业中,2020年碳排放前三的行业分别是燃煤电厂、钢铁和水泥。其中,燃煤电厂排放量高达35.39亿吨,占总量的34.11%,是碳排放最大的行业;其次是钢铁、水泥行业,这两个行业分别排放了15.98亿和11.12亿吨二氧化碳。实现以上工厂的二氧化碳减排对降低中国碳排放总量,减少温室气体排放具有重要意义。相比传统二氧化碳捕获技术及装置,唐成康博士团队开发的新型二氧化碳捕获技术及装置具有高吸附-脱附速率、良好循环稳定性,运行成本低于目前常规的胺吸附技术捕获成本,所捕获的二氧化碳还可直接再利用,有望真正实现二氧化碳排放——二氧化碳低成本捕获——二氧化碳生态再利用的碳生态循环。


  在粮食储存领域,唐成康博士科研团队正致力于研发“新型二氧化碳气调储粮技术系统”。粮食安全是国之根本,目前全国共有粮食仓储企业1.9万家,容量超过3.9亿吨。传统粮仓主要通过自然通风储存。两到三年后,储存的粮食变成陈粮,不能再食用,只能用于工业。现今粮食仓储采用的传统“二氧化碳气调储粮技术”会加剧温室效应,且存在一定安全隐患。将新型二氧化碳捕获技术运用于粮食仓储,通过捕获空气中的二氧化碳,来替代传统的“二氧化碳气调储粮技术”中添加的二氧化碳,最终将实现绿色、环保、高效、安全的粮食零碳储存目的。


  在“十四五”发展关键时期,“绿碳科技”计划通过点、线、面结合,率先建立国家级碳中和先导示范区、打造“双碳”经济产业园、建设“双碳”经济新产业链、构建“双碳”经济生态圈等,让企业成为“双碳”经济先锋,发挥产业集群效应的方式,打造绿碳循环生态体系,在世界独创一条“二氧化碳再利用全产业链”发展路径,为地方政府推动绿色低碳可持续发展提供技术支撑,助力我国落实“双碳”战略,为实现经济高质量发展贡献力量,为全球“双碳”事业提供了“成都样本”和“中国方案”。


编辑:李晓格

来源:中国经济时报   韩清华 张丽

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