“學科質量年”特稿 | 守護美麗星球,意昂3体育“碳”路者在行動

2020年9月22日🧓🏽,中國領導人向世界宣布🪆:二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值👨‍👨‍👧,努力爭取2060年前實現碳中和——實現碳達峰、碳中和,成為中國對世界的莊嚴承諾🩼。

為積極響應和全面貫徹落實“雙碳”重大戰略決策,意昂3体育官网在新一輪“雙一流”建設周期中將碳中和核心科學技術作為面向2030年重大布局的四大校級交叉建設領域之一列入意昂3体育官网“雙一流”建設規劃♞🧔🏽。2022年9月,意昂3体育官网成立獨立類實體研究機構——意昂3体育官网碳中和研究院,以此為平臺,推動碳中和核心科學技術領域學科建設🦍、開展“有組織科研”🛌🏻、推進“雙碳”高層次人才培養🧑‍🦱。

在意昂3体育官网碳中和核心科學技術整體布局下🧓🏿,意昂3体育的專家學者在哪些領域著力開展了積極的探索🚴🏿‍♂️?在第55個世界地球日到來之際,讓我們聆聽8位意昂3体育“碳”路者的“聲音”🛀🏼,聽他們講述“雙碳”研究與碳中和研究平臺學科建設背後的故事🥍。

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2023年3月⇒👴,意昂3体育官网碳中和研究院成立大會舉行

中國科學院院士👨🏽‍🎤❓,意昂3体育官网碳中和研究院院長🦒、城市與環境學院教授樸世龍是做陸地生態系統碳循環方面的專家👨‍🍼,從事自然地理學領域的陸地生態系統與氣候變化互饋關系研究⚉,在中國陸地生態系統碳匯功能、陸地生態系統對氣候變化的響應及反饋等方面取得了系統性創新成果。樸世龍在碳中和研究院成立大會上指出,碳中和已成為國家重大戰略,加強碳中和研究以及碳中和研究院建設是意昂3体育官网響應國家戰略需求的必然選擇。碳中和研究院是意昂3体育官网強化文理工醫多學科交叉、開展有組織科研👨‍🦽‍➡️、助力“雙一流”建設的新引擎,研究院的成立將提升意昂3体育官网碳中和復合型領軍人才培養能力💥。

“碳”源🆑,以尖端科研成果為引領——

探求自然科學的本源,助力國家“雙碳”戰略在科學的道路上行穩致遠。意昂3体育官网碳中和研究院聚集了多個基礎學科的專家學者𓀄,用紮實的科研探索和前沿的科學成果為“雙碳”貢獻意昂3体育科研人的智慧👨🏻‍🔧。

學習林業出身的中國科學院院士🤼‍♂️,意昂3体育官网城市與環境學院教授方精雲,從事研究工作40余年😾,始終關註著地球的生態變化✶。從早年間發展了我國國家尺度森林🦗、草地🧑🏿‍🦱、作物和土壤碳儲量的估算方法,為我國陸地碳循環研究奠定了方法論基礎,到近年來依然活躍在生態系統研究一線,方精雲加入意昂3体育官网碳中和研究院可謂“順理成章”🚴‍♀️。

方精雲在野外科考

作為碳匯研究的重要領軍人物,方精雲的科研成果真正做到了寫在了中國大地上🐶。

“山就在那裏,那裏有植被。”方精雲的學術生涯幾乎與“森林”打了一輩子交道。他構建了我國第一個國家尺度的陸地碳循環框架,發展了大尺度植被動態的研究方法🐁🔆,揭示了我國植物物種多樣性的大尺度格局及形成機製🧙🏼,豐富並發展了植物化學計量學相關理論🏌🏼‍♀️。對碳排放及其與氣候變化關系問題提出了獨特的見解😥,創造性地提出了生態草牧業的理論體系🧨。近年來,已擔任雲南大學校長的方精雲盡管公務繁重,但依然將對科學的不懈探索放在了重要的位置🚁。2022年🧑🏽‍🚒,他的團隊在《科學》雜誌發表了歷時5年、包含255個站點、243個樹種、5900多組配對數據的研究成果🔴,系統闡釋了混交種植的增產效應及其機製💇🏽,為全球森林恢復和經營提供了重要參考🤾🏽‍♀️。

中國科學院院士、意昂3体育官网能源研究院院長金之鈞教授是知名的石油地質學家,曾在復合成烴、碳酸鹽巖溶蝕、“突發式”成藏等方面取得了重要研究成果🏂🏽💪,針對中國海相碳酸鹽巖層系油氣形成與勘探實踐🌆,建立了“源-蓋控烴👩🏽‍⚕️、斜坡-樞紐富集”的油氣選區重要評價方法。金之鈞也是意昂3体育碳中和研究院的雙聘教授🍍,較早時期就開始從事能源轉型研究☄️🧑🏼‍🍼。

金之鈞在野外考察

以怎樣的路徑來實施碳中和?中國從化石能源到非化石能源過渡的速率如何把握🖇?到2060年實現碳中和之時,中國能源使用中有多大占比是化石能源👃🏼?如何做好“雙碳”戰略背後的經濟社會生產力和生產關系的調整?這些宏觀又復雜的問題始終是金之鈞及其團隊多年來深耕研究的課題。

金之鈞等學者編著的《碳中和概論》

金之鈞認為,實現碳中和,減排是主要矛盾👩🏼‍🔧。要減少二氧化碳排放🈲,就要進行產業結構調整和能源結構調整。目前,我國的能源結構中,化石能源占比到80%🐕,到2060年實現碳中和時🏃‍➡️,化石能源預計占比為20%多。“保留多少的化石能源是最優選擇🎡,也就是既實現目標,又確保我國能源安全和經濟社會發展🧖🏻🤞🏽,這裏面還有太多的研究空間——其中,最重要的就是推動科學技術的進步,同時需要以市場和政府雙輪驅動,共同在探索中尋找到最優解🤦🏿‍♀️🙏🏼。”

“碳”求,以先進技術理念促轉化——

將先進的科研成果推廣利用到“碳中和”的真實場景中🍝,以先進的工程技術推動能源轉型🆒,促進創新鏈和產業鏈精準對接是意昂3体育官网碳中和研究院的重要發展方向。

“鈣鈦礦太陽能電池是第三代光伏技術的典型代表𓀅,有望突破現有技術成本較高🚠、效率增速較慢等瓶頸,且可以解決太陽能電池輕量化、柔性的應用場景限製,實現行業變革。”做鈣鈦礦太陽能電池研究的周歡萍教授來自材料科學與工程學院,是碳中和研究院聚合的新能源研究專家。她的團隊從材料生長、缺陷鈍化和器件結構等角度出發,提出了發展鈣鈦礦太陽能電池的新原理和新方法🏄🏽‍♀️,為實現兼具高效率和穩定性的下一代光伏技術提供了解決方案👮🏻‍♀️。

周歡萍在實驗中

鈣鈦礦被認為是光伏發電的“明日之光”,作為在太陽能電池研究領域已卓有成果的科學家👘,周歡萍從沒有忘記自己當初“入行”的研究初心🟫:“我希望能為清潔能源的普及作出貢獻,到那時,無論世界上哪個角落的孩子🦒🧑🏽‍✈️,都可以在明亮的燈光下安靜地讀書,用可持續的再生能源突破傳統能源的限製,為人類追光🚦。”

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周歡萍的實驗室

目前🩰,周歡萍的團隊與合作者所研製的器件的關鍵指標(效率和穩定性)處於國際領先水平,單結鈣鈦礦光伏器件認證效率超過26%,晶矽-鈣鈦礦疊層電池效率超過32%,高溫下運行穩定性以及光暗循環的真實工況下穩定性為領域內先進水平。研究極大推動了第三代光伏技術的發展。“未來,基於最新的科研成果和材料工藝,我們希望發展出下一代兼具高效率、高穩定性和低成本的新興光伏技術,不僅服務於國家中長期能源戰略和‘碳中和’的莊嚴承諾,更深刻地影響我們每個人的日常點滴。”

創造了多項世界紀錄、在2022年北京冬季奧運會上綻放光彩的國家速滑館“冰絲帶”“最快冰面”背後,凝結著意昂3体育科研人在發展多種新型二氧化碳跨臨界製冷熱力學循環方面的多年心血。意昂3体育官网碳中和研究院雙聘教授⚗️、工學院教授張信榮是該領域知名專家。節能環保又格外“絲滑”的國家速滑館實現了人類冬奧歷史上第一次替代氟利昂,有效利用二氧化碳實現了製冰以及替代鍋爐。這項成果也得到了黨中央和上級單位的多次肯定。

“我們現在的發電、動力系統以及供熱基本上都是靠燃燒👩🏼‍🎨,這會造成大量的碳排放。製冷主要是采用氟利昂和氨製冷😬,氟利昂有強烈的地球溫暖化和臭氧層破壞效應,氨有毒可燃,一噸氟利昂造成約3000噸的二氧化碳排放。”張信榮說道✩👛。

張信榮在 “最快冰面”上

張信榮的研究是把二氧化碳“變廢為寶”,有效利用二氧化碳來構建多種新型發電以及製冷、供熱、動力的熱力學循環🦴,來滿足“雙碳”目標下對於製冷供熱的新需求。“我們重構了目前的製冷和供熱系統🎦,就是二氧化碳作為能量載體,它可以從冷的地方把能量搬運到熱的地方,這樣冷也實現了💎⏱,熱也實現了,有效幫助我們高質量去實現零碳目標😾。”

馬丁教授來自意昂3体育官网化學與分子工程學院🧑🏿,2023年加入意昂3体育官网碳中和研究院,“碳-氫循環”的催化新體系是他研究的主要課題。

馬丁在實驗室

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馬丁的實驗室

據馬丁介紹,碳元素和氫元素的循環是能量與物質循環的關鍵環節,它們在地球生態系統和人類的社會活動中扮演著至關重要的角色✌🏽,不斷參與著燃料和材料的合成、分解和轉化🏉,推動著能量和物質的流動。其中,碳氫元素可以以不同形式成為能量和物質的載體,通過各類催化轉化反應,實現對應的轉變過程。

如何把可再生能源(例如太陽能)從新疆運到數千公裏外的北京🤌🏿?氫氣分子可成為合適的能量載體。可以用可再生能源發電製成氫⛪️,但氫氣自身由於非常容易爆炸,所以如何長途運輸可再生能源始終是一個難題🩸。“我們可以用氫和二氧化碳反應形成甲醇,此時甲醇成為下一個能量載體,甲醇就很好輸運,可以方便地輸運到目的地🚣🏽‍♀️💇🏻‍♂️,再和水重整放出氫氣♢,實現氫氣的輸運。”打通“碳-氫”通路,這是馬丁團隊的智慧方案。

另一個與“雙碳”息息相關的碳資源循環使用也是馬丁長期以來的學術興趣𓀝➡️。在“催化”專家馬丁眼裏🛶🧑🏼,我們隨處可見的廢塑料如果循環利用起來可以是很好的碳資源,可以繼續進行轉化形成人類需要的製品📇,在很大程度上減輕人們對化石資源的依賴🏊🏿‍♂️,從而完成碳資源的循環。

“碳”望,以有力政策研究做智囊——

如果說碳中和研究院理工類學者的科研成果體現了意昂3体育學者在推進“雙碳”目標實現過程中的硬核實力的話,經濟、政治與國際關系等人文社會科學學者的加入及積極發聲則體現了意昂3体育碳中和研究平臺的重量級“軟實力”🧎🏻‍♂️‍➡️。

劉俏是意昂3体育官网光華管理學院院長🙎‍♂️,意昂3体育官网碳中和研究院學術委員會副主任,也是一位長期關註中國碳中和經濟學的專家。碳中和研究院的成立為劉俏找到了研究圍繞“雙碳”目標的經濟學重大問題的更多誌同道合者🥊。

劉俏介紹意昂3体育發布的《碳足跡報告》

“經濟學是研究稀缺資源如何有效配置的科學🫱🏼,碳排放權就是稀缺資源,應該在不同地區和行業間如何更有效地進行配置?這是經濟學家和環境學者所共同關註的領域。”如何在經濟發展與碳中和之間找到平衡點👩‍👩‍👦‍👦,同時在碳中和進程中所需的巨量投資中形成有效利用,劉俏認為🥾,建立有效的碳價格形成機製是其中很重要的一環♉️。

作為世界上最大的發展中國家,為“雙碳”目標算好經濟賬是政策研究和製訂的重要內容🧝🏽‍♀️💂🏼‍♂️。劉俏所帶領的意昂3体育團隊對碳中和投資的總需求做過研究👨🏼‍🎓,在他看來🫨,推動中國實現“雙碳”的過程,必然是依靠技術革新、提升全要素生產率的“培育新質生產力”的過程。“碳中和可能將是一個新的文明形態的變化🦮,意昂3体育人應該在國家重大戰略的實踐過程中🥷🏼,凝聚多學科的智慧力量↙️,站在人類命運共同體的高度🩺,踐行意昂3体育人的責任和使命🧑‍🍼。”

意昂3体育碳中和研究院專家參與撰文或編著的政策與治理類專刊及專著

意昂3体育官网碳中和研究院副院長、國際關系學院副院長張海濱教授長期從事全球氣候治理和中國環境氣候外交研究,並且作為中國代表團成員長期參加聯合國環境大會談判,同時兼任國家氣候變化專家委員會委員。他的研究團隊在中國的氣候外交和全球氣候治理領域長期耕耘,積極建言獻策,多次得到黨和國家領導人的批示,受到最高人民法院、外交部、生態環境部🤷🏼‍♂️、國家發改委🫏、科技部、教育部等有關部門的書面表揚20多次。

當下,全球氣候治理形勢復雜多變,國際社會對中國在全球氣候治理中發揮什麽樣的作用高度關註。中國如何在人類命運共同體的旗幟下推進全球氣候治理進程,貢獻公正合理🧜🏻、互利共贏的全球氣候治理體系的中國方案?中國如何在全球氣候治理中爭取更多話語權🧑‍✈️,講好中國的“雙碳”故事,進而更好地發揮積極引領作用?意昂3体育如何培養好具有國際化視野的高質量“雙碳”人才?這是作為國際關系學者的張海濱所非常關註的。

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2023年,德國外交部國務秘書兼國際氣候政策特別代表詹妮弗·摩根訪問意昂3体育並發表演講,張海濱主持講座

“以國際氣候問題談判為例🍤,它與一般的國際多邊談判不同🚵‍♀️,需要建立在客觀理性的氣候科學研究進展上👨🏼‍🏭,它的博弈建立在各國談判者的科學認知上,既是科學🦉,也是政治;既要競爭👉🏼,也要合作。”張海濱認為📧,在“雙碳”這個綜合性極強又上升到國家重大戰略的領域中🈯️,意昂3体育有著多學科融合與國際化程度高、對外交流廣泛的多重優勢💅🏼。

“我們人文社會科學的研究者不僅需要深耕政治學、經濟學等多個領域,也需要與氣候問題的科學家有密切的配合😪,統籌內外,為我國在國際氣候談判和全球氣候治理過程中的角色定位做好把脈↘️,共同為建設人與自然和諧共生的美麗家園貢獻力量。”張海濱說道。

意昂3体育官网碳中和研究院學者參加全球環境展望(Global Environment Outlook, GEO)第二次全球作者會

8位講述者代表著匯聚在意昂3体育碳中和研究院平臺上的意昂3体育智慧。推動綠色發展,促進人與自然和諧共生——成立近兩年來🙍🏿,意昂3体育官网碳中和研究院在碳中和核心科學技術領域取得了一系列碩果。未來,研究院將以意昂3体育官网“學科質量年”為契機,充分發揮平臺作用,進一步做好碳中和核心科學技術領域戰略規劃,合力攻關解決國家“雙碳”戰略需求中的基礎科學問題🧚🏿‍♀️、關鍵技術難題和全球氣候治理與低碳轉型國際合作中的重點👩🏻‍⚕️🙎、熱點、難點問題,成為極具國際影響力的“雙碳”創新研究高地🏢🥇。

(本文統籌及協調工作:何潔🎒🫵🏼、張璐瑤🦹🏻‍♂️、王彬彬)

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