低碳经济科学工作者大有作为

摘 要 ：在讨论了低碳经济概念由来和内涵的基础上,提出了在发展低碳经济的社会实践中科学工作者在做低碳思想理念的倡导者,做低碳科普知识的传播者,做低碳技术创新的探索者,做低碳清洁能源的开发者,做低碳可再生资源利用的设计者,做低碳法制建设的推动者等方面可以大有作为.

关 键 词 ：低碳经济；科学工作者；大有作为

中图分类号：Ｆ３２３．２２；Ｇ３１６ 文献标识码：Ｃ 文章编号：0439－８114（２０11）24－5293-03

A Low Carbon Economy Development of Scientific Workers Bright Prospects

ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ－ｇｕａｎｇ,ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｈｕａ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ, Ｓｈａｎｇｒａｏ Nｏｒｍａｌ Uｎｉｖｅｒｓｉｔｙ, Ｓｈａｎｇｒａｏ ３３４００１,Ｊｉａｎｇｘｉ,Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎ ａｎｄ ｃｏｎｎｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｃｉａｌ ｐｒａｃｔｉｃｅ,the idea that ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｗｏｒｋｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ａｄｖｏｃａｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｉｄｅａｓ, ｔｈｅ ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｏｒｓ ｏｆ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ, ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｒｅｒｓ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ, ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｒｓ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｃｌｅａｎ ｅｎｅｒｇｙ, ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ, ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｅｒｓ ｏｆ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｌｅｇａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ was put forward． Ｔｈｅ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｓ ａｎ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ that ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｏｎｅ＇ｓ ｓｋｉｌｌ ｔｏ ｆｕｌｌ.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ｅｃｏｎｏｍｙ； ｓｃｉｅｎｃｅ ｗｏｒｋｅｒｓ； ｂｅ ａｂｌｅ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｏｎｅ＇ｓ ｓｋｉｌｌ ｔｏ ｆｕｌｌ

近百年来,极端的灾害性气候事件频频发生：高温、干旱,冰川积雪融化加速,海平面上升,雨水资源分布失衡,洪涝、风暴、强降水此起彼伏,各种流感病毒不断变异,生物多样性受到严重威胁等.为什么会产生如此恶劣的气候变化,科学家们认为,除了自然因素之外,这主要是由于人类活动所排放的温室气体积聚所致.具体地说,是由于工业化生产过程中人类大量、过度地燃烧化石燃料（煤、石油和天然气）,打破了生物圈中正常的碳循环平衡,使大气中能吸收太阳红外辐射的ＣＯ２等物质的含量急剧增加而产生温室效应、引起全球气候变暖所致.气候变化给人类社会的生存和发展带来了巨大的危机.正是在这样的背景下,世界各国在寻求以减少碳排放量为目的的低碳经济发展模式方面已越来越取得了共识.

１ 低碳经济的由来

低碳经济最早是由英国提出的,但其思想渊源则是美国著名学者莱斯特Ｒ布朗的能源经济革命论.莱斯特Ｒ布朗［１］认为,面对“地球温室化”的威胁,人类社会应尽快从以化石燃料为核心的经济,转变为以太阳能、氢能为核心的经济,建构零污染排放、无碳能源经济体系.为了应对不断恶化的气候状况与能源短缺问题,２００３年英国政府率先发表了政策白皮书《我们能源的未来――构建一个低碳经济》,首次提出低碳经济的理念.这是英国决心以能源问题为首要目标,建设低碳经济和低碳社会的初步构想.随后,英国政府继续推出系列低碳经济政策：２００６和２００７年先后发布《能源回顾与挑战》、《能源白皮书――迎接能源挑战》,此外,还推出了《斯特恩报告：气候变化的经济学》、《气候变化全球协定的关键要素》,并出台了《气候变化法案》.这些举措逐步为英国制定低碳经济发展战略奠定了基础.作为欧盟重要成员国,英国应对气候变化的能源政策推动了欧盟成员国相关政策的制定.德国政府提出了实施气候保护的高技术战略,先后出台了５期能源研究计划.２００７年,德国联邦教育与研究部在高技术战略系统的框架下制定了具体的气候保护技术规划.欧盟在平衡与协调各成员国的基础上,于２００８年１２月,最终就欧盟能源气候一揽子计划达成一致,形成了欧盟的低碳经济政策框架.

欧盟以外的发达国家也纷纷提出了低碳战略.澳大利亚在２００７年新政府成立之后,批准了《京都协定书》,于２００８年发布了酝酿已久的《减少碳排放计划》政策绿皮书,对减碳确立了明确的目标.日本虽然是一个资源稀缺的国家,但是历来重视节能减碳,２００８年５月,政府资助的研究小组发布了《面向低碳社会的ｌ２大行动》；２００８年６月,日本首相福田康夫以政府的名义提出日本新的防止全球气候变暖的对策,即著名的“福田蓝图”,这是日本低碳战略形成的正式标志.美国虽然没有加入《京都协定书》,但近２０年,其政府同样十分重视节能减碳,如１９９０年全国实施《清洁空气法》,２００５年通过了《能源政策法》,２００７年７月美国参议院提出了《低碳经济法案》.美国政府在寻求一种综合、平衡和对环保有利的能源安全长期战略中,把低碳经济的发展道路看作是影响美国未来的重要战略选择.

联合国也积极应对气候变化,于１９８８年与ＷＭＯ（世界气象组织）建立了政府间气候变化专业委员会（ＩＰＣＣ）；２００８年联合国将世界环境日的口号定为“转变传统观念,推行低碳经济”,显示了对低碳经济的高度关注［２］.

２ 低碳经济的内涵

低碳经济作为一种新的经济模式,至少包含下面这些内涵：低碳经济是相对于高碳经济而言的,而高碳经济是以无约束的碳密集型能源生产方式和消费方式为基础的,因此,发展低碳经济的关键在于降低单位能源消费量的碳排放量（即碳强度）,通过碳捕捉、碳封存、碳蓄积降低能源消费的碳强度,控制ＣＯ２排放量的增长速度；低碳经济是针对能源问题而言的,是相对于以化石能源为基础的旧的经济发展模式而言的,因此,发展低碳经济的关键在于促进经济增长与由能源消费引发的碳排放“脱钩”,实现经济与碳排放错位或脱位增长（碳排放低增长、零增长乃至负增长）,通过能源替代、发展低碳能源和无碳能源控制经济体的碳排放弹性,并最终实现经济增长的碳脱钩；低碳经济是相对于人为碳通量而言的,是一种为解决由于人为碳通量的增加导致地球生态圈碳失衡、产生温室效应而实施的人类自救行为,因此,发展低碳经济的关键在于改变人们的高碳消费方式,减少化石能源的消费量,减缓碳足迹,实现低碳生存和低碳发展［３］.

基于对低碳经济内涵的理解,我们可以归纳出低碳经济模式应有的几个特点：①降低能耗和减少污染物排放,即经济发展过程中要实现“三低”：低能耗、低排放、低污染；②经济增长与能源消费、ＣＯ２等温室气体排放脱钩,不能保持同步增长,在保持经济增长的同时,提高能源效率,减少废气排放；③低碳技术创新是发展低碳经济的直接手段；④开发与利用新型清洁的可再生能源是其重要的举措；⑤围绕低碳技术创新与发展新型清洁能源必须有相关的制度创新和法律体系建设.

可以认为,现代意义上的低碳经济是在人类社会发展过程中,人类自身对经济增长与生活改善、经济发展与环境保护关系的一种理性权衡；是对人与自然、人与社会、人与人和谐关系的一种理性认知；是一种低能耗、低污染、低排放,高效能、高效率、高效益,资源节约、环境友好、能源低碳的绿色可持续经济；是人类社会继农业文明、工业文明之后的生态文明；是工业革命、信息革命之后的新能源革命；是全球生产方式、生活方式、价值观念、消费观念的深刻变革.表面上看,低碳经济是气候变化问题引出的,但它却是生态文明的总体解决蓝图.低碳经济有的放矢地同时针对多个目标：既针对气候变化问题,也针对能源安全问题；既针对环境污染问题,也针对国家经济的国际竞争力以及国民就业等社会问题.

３ 在发展低碳经济的社会实践中科学工作者大有作为

低碳经济是人类社会的一大进步,西方发达国家已采取多种措施发展低碳经济.中国面临着发展经济、消除贫困和保护生态、减缓温室气体排放的多重压力,应对气候变化的形势严峻,任务繁重.在“保增长、调结构、促发展”的战略下,国家已经掀起了构筑低碳经济,建设生态文明的大潮.基于国情,当前中国发展低碳经济的重点是降低能源强度,实现节能减排,最优路径是提高能源效率、开发可再生能源、发展循环经济.推动低碳经济的发展,还需要有积极的战略规划和对策措施,特别是要在政策、法律、制度上予以支持和保障.低碳经济时代对科学工作者来说,既是挑战,又是机遇.低碳经济为科学工作者提供了广阔的舞台,在发展低碳经济的社会实践中,科学工作者大有作为.

３．１ 做低碳思想理念的倡导者

当前,社会上公众对什么是低碳经济、发展低碳经济与应对气候变化的关系、低碳模式在人类经济社会发展中的重要意义、低碳经济生产方式中人类应有什么样的生活方式和消费观念等等问题还抱有很多模糊认识,对此,科学家和科学工作者责无旁贷,应该发挥自己的学业优势,向社会大力宣扬低碳经济的科学思想理念、教育民众认识低碳经济的重要意义.务必使人们清醒地意识到：气候变化是人类社会面临的严峻挑战；积极应对气候变化,是事关人类生存和发展的大问题；应对气候变化的根本对策,是要转变经济发展的模式,大力推行低碳经济,努力做到节能减排；低碳经济是全球经历工业化、信息化之后向低碳化发展的大势所趋,是应对气候变化、实现经济社会可持续发展的必由之路,是人类生产方式、生活方式、价值观念、消费观念的全新变革,我们的每一个公民,在选择“低脂”、“低糖”、“低盐”的饮食方式保障身体健康的同时,还应选择“低碳”的生活方式保障地球共有家园的生态健康；发展低碳经济,功在全球,利在千秋.

３．２ 做低碳科普知识的传播者

发展低碳经济,必须在社会中普及低碳经济范畴中基本的科学知识,这既是科学家和科学工作者的责任所在,也是其专业所长.例如,低碳经济中与“碳”相关的概念就有：碳排放、碳吸收、碳循环、碳平衡、碳足迹、碳捕获、碳储存、碳蓄积、碳源、碳汇、碳通量、碳强度、碳依赖、碳消费、碳偏好、碳预算、碳当量、碳信用、碳交易等等,科学家和科学工作者有责任、有义务传播这些与低碳经济密切相关的科学知识,通过普及低碳经济的思想理念和科学知识,转变人们的行为方式和消费观念,做到节能减排、自觉低碳消费.以碳循环、碳平衡、碳源、碳汇等概念为例,可以广泛地向人们传播这样一些基本的科普知识：一方面,人类和动物通过吸入体内的氧气从食物中消耗碳水化合物（淀粉、纤维、葡萄糖等）、脂肪、蛋白质等营养物质后,排放出ＣＯ２和Ｈ２Ｏ,柴薪及矿物燃料（煤、石油和天然气）的燃烧也排出ＣＯ２和Ｈ２Ｏ；另一方面,自然界中的ＣＯ２和Ｈ２Ｏ又能在叶绿素的催化下通过光合作用转化为碳水化合物和氧气,并把光能储存于其中.典型的双向化学过程是：

Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｏ２ 葑 ６ＣＯ２＋６Ｈ２Ｏ＋能量

在正常情况下、尤其是在工业文明之前,自然界的碳循环是平衡的,ＣＯ２的排放和吸收是良性互动的.随着世界工业经济的发展、人口的剧增、民众的无限膨胀和生活方式的毫无节制,人类大量燃烧化石燃料,造成ＣＯ２的极度排放,使生物圈中的碳循环遭到了严重破坏,从而产生了温室效应.面对全球气候变暖,人类应有的态度是：亡羊补牢,未为晚也.对策是：减排ＣＯ２,减少碳源、增加碳汇,通过碳捕捉、碳吸收强化碳储存和碳积蓄；具体途径是：大力发展低碳经济,大规模地植树造林,保护森林、草原、湿地等碳汇基地,改善生态系统的自我调节能力,恢复和维持地球生态圈的碳平衡.

３．３ 做低碳技术创新的实践者

技术创新是发展低碳经济的关键,低碳生产方式一定要有低碳技术来支撑.由于ＣＯ２气体与常规工业污染物排放往往“同根、同源、同步”,因此减排ＣＯ２气体与环境污染的治理往往是同步的,减排与减污同举并重.在发展低碳技术、治理环境污染的实践中,科学家和科学工作者可以大有作为.

３．３．１ 开发以ＣＯ２为化工原料的工艺,化害为利、变废为宝 如美国巴斯夫和帝斯曼化工公司的科学家已开发出以ＣＯ２生产尿素、水杨酸、甲醇、二甲醚以及多种功能聚合物的工艺.

３．３．２ 开发环境友好的绿色替代化学品 例如,光气（ＣＯＣｌ２,又称碳酰氯）是剧毒的气体,但它又是一种非常重要、用途极为广泛的有机合成中间体,大量用于生产羰基衍生物.长期以来,人们为避其毒性,一直在想办法淘汰它.经过不断的寻求和探索,化学家们终于找到了一种毒性极低的绿色化学品碳酸二甲酯（ＣＨ３ＯＣＯＯＣＨ３,Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ,ＤＭＣ）来替代它作化工原料.ＤＭＣ分子中含有羰基和甲氧基两个具有亲电作用的碳反应中心,既可以替代剧毒的光气作为羰基化剂,又可以替代剧毒的硫酸二甲酯（ＣＨ３ＯＳＯ２ＯＣＨ３,Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆａｔｅ,ＤＭＳ）作为化剂.ＤＭＣ不仅毒性极低、环境友好,可以其独特的化学性质来制造许多衍生物,而且它具有良好的溶解性能、较高的蒸发温度和较快的蒸发速度等特点,可作为涂料行业的溶剂、医业行业的溶媒等,故在绿色化工生产中具有非常广泛的应用前景［４］.

３．３．３ 开发节能减排的绿色助剂（溶剂、助熔剂、各种增效剂等等） 化学史上冰晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）助熔剂的开发早已使得金属铝制品由皇宫贵族专用的奢侈品变成了物美价廉的大众化商品.当今,化学家们正在开发研究具有特殊性能的超临界流体（Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ,ＳＣＦ）和离子液体（Ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ）.其中,已开发出来的超临界ＣＯ２流体,作为一种优良高效、绿色环保的溶剂和萃取剂,因其临界温度低（３１．０６ ℃）、条件温和、萃取率高、无毒、不易燃、操作安全、来源丰富、低廉、易循环回收等卓越优点而具有相当广阔的应用前景.此外,作为一种液态电解质,离子液体因其无毒、无可燃性、溶解性和导电性好、热稳定性高、吸附能力强等特点也成为化学研究的热点,有望用做能源领域中各种电池的电化学材料.

３．３．４ 开发先进的催化剂 使用催化剂既能提高化学反应的速率,又能对化学反应的方向进行选择和控制,既节能又减排.例如美国科内尔大学教授、化学家杰弗里科兹最近发明的系列高效催化剂,可以催化ＣＯ２、ＣＯ和其他可再生原料反应生成性能优良的液体环氧化物.该催化剂技术对生产各种材料,包括脂肪族聚碳酸酯、聚－３－羟基烷基酯以及聚苯烯烃等,在相对分子质量、共聚单体组合以及功能性方面具有超乎寻常的控制能力,在碳减排、碳利用方面的前景十分乐观［５］.

３．４ 做低碳清洁能源的开发者

在发展低碳清洁能源的实践中,科学家和科学工作者可以在开发生物质燃料和化学电池等方面大有所作为.

３．４．１ 开发低碳排、无碳排的生物质（Ｂｉｏｍａｓｓ）燃料 生物质燃料含氢元素多,氢的燃烧产物是水,因此它是比矿物燃料更清洁的能源.同时,以植物为主的生物质是大自然中的可再生资源,所以,开发生物燃料是发展清洁能源、减排ＣＯ２的重要举措,各国科学家都在攻关研究.例如,美国的雪佛龙公司、壳牌公司的化学家们都在与生物技术公司合作,开发如何利用工业设施排放的ＣＯ２来繁殖富含植物油的海藻、再利用海藻来制取燃料汽油的工艺技术.美国的桑地亚（Ｓａｎｄｉａ）国家实验室的化学家们也在开发利用ＣＯ２来生产清洁燃料的技术,旨在将ＣＯ２转化为ＣＯ后再制取燃料,包括Ｈ２、ＣＨ３ＯＨ和汽油,其转化过程是在太阳能的光合作用和铁酸钴的催化作用下实现的［５］.

３．４．２ 开发性能优良、环境友好的化学电池 作为化学电源,电池在生产、生活和科学研究中具有广泛的应用.科学家研发的电池,小的如钮扣,大的能产生兆瓦级电力（燃料电池发电站）,真可谓是多种多样.现在人们广泛使用的锂离子电池,不仅体积小,工作电压高,循环寿命长,使用温度宽,而且安全无污染,被称为绿色电池,是２１世纪发展的理想能源.近年来摩托罗拉公司研制的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电化学材料的新型手机电池,电容量可达现用镍氢电池或锂电池的１０倍以上.

３．５ 做低碳可再生资源利用的设计者

发展低碳经济,必须广泛开发利用可再生资源.为此,科学家和科学工作者也可在再生资源利用和生态保护的设计中大有作为.

３．５．１ 开发利用生物质材料制取精细有机化学品 例如,以苯为原料的己二酸生产工艺路线,曾被认为是现代有机合成的最伟大成就之一,但是它也有种种弊端：苯有毒,易引起肺炎、癌症,而且它来自不可再生的资源石油,加工过程所用氧化剂（空气、硝酸）选择性差,原料利用率低,硝酸对设备腐蚀严重,反应过程副产氮氧化物Ｎ２Ｏ,对全球变暖和臭氧层破坏起到“帮凶”作用.为克服这些弊端,美国密西根州立大学的Ｆｒｏｓｔ和Ｄｒａｔｈｓ开发了以葡萄糖为原料,在常温常压水溶液中生产己二酸的生物技术路线,该工艺利用ＤＮＡ重组技术改进的细菌,将葡萄糖转化为己二烯二酸,然后在催化剂的作用下加氢制得己二酸［４］.生物催化路线减少了己二酸制备过程中有毒物质的用量,过程安全可靠效率高,无毒无害无污染.开发利用可再生资源,是典型的绿色化学技术,必须大力提倡.

３．５．２ 设计可降解的化学品 塑料制品白色污染、残留农药等化学品废弃物公害已成为全社会关注的焦点.开发与环境相容的可自然降解的塑料、农药等,实现化学品废弃物回归大自然和资源循环利用,已成为产业界和化学家的共同愿望.化学家们在设计高分子材料和农药等化学品的功能时,应将可降解功能作为重要因素加以考虑,以保证产品寿命结束后能够进行生物降解.这类研究成功者中已有英国ＩＣＩ公司开发的利用微生物使糖蜜发酵制得３－羟基丁酸酯（３ＨＶ）的微生物聚酯.我国也有相关高校在开展具有完全生物降解特性、在生物医学领域有广阔应用前景的聚羟基脂肪酸酯（ＰＨＡ）生物塑料的开发研究工作［４］.

３．６ 做低碳法制建设的推动者

发展低碳经济需要国家制定政策、法律和制度来规范、约束与保障.近年来,中国政府提出了加快建设资源节约型、环境友好型社会的重大战略构想,不断强化应对气候变化的措施,先后制定了《清洁生产促进法》、《促进循环经济法》等一系列促进节能减排、保护生态环境的政策法规,在客观上为低碳经济的发展起到了鼓励和保障作用.作为国家公民和社会的主人翁,科学工作者应该发挥自己的专业优势,协助政府制定具有国家意志的可操作的低碳经济发展蓝图,做国家低碳法制建设的参与者和推动者.