煤炭的未來在于清潔高效轉化
煤炭是我國的主體能源和重要工業原料。今年的政府工作報告再次強調“推進煤炭清潔高效利用”。對此，全國人大常委會委員、中國科學院院士、中國科學技術大學校長包信和認為，在未來能源體系中，煤炭應盡量少用于燃燒發電、多實施高效轉化。解決碳排放、高水耗及廢水、廢氣、廢渣處理處置，是其中的關鍵問題。
中國能源報：隨著能源轉型進程加速，當前不乏“去煤化”呼聲。對此，您怎么看？
包信和：我國能源結構長期以煤為主，但不少地方現在提到煤炭就打怵。這主要是因為，煤在使用過程中排放大量二氧化碳，消耗大量水資源，對環境產生大量污染。
受多重因素影響，今年國際能源市場充滿變數，給保障能源安全敲響警鐘。2019年，我國原油和石油對外依存度雙破72%，天然氣對外依存度突破46%。從已探明的開采量來看，我國石油大概可采12年，天然氣大概可采30年，煤炭還可以采50年以上。在一定時期內，真正靠得住的主體能源還是煤，煤炭是我國能源安全的“壓艙石”。
中國能源報：圍繞“清潔高效”，如何充分挖掘煤的潛力？
包信和：煤炭在我國有兩種主流利用方式。一是作為能源，燃燒發電；二是作為原料，制備化學品。
煤電在我國電力供應結構中占比一直超50%，但隨著可再生能源技術發展、成本降低，煤炭應該不再是發電的唯一選擇。風電、光伏及核電等新能源逐步替代煤電，是我國經濟社會發展的愿景和必然趨勢。未來，煤到底還要不要大比例用于發電，是一個值得探討的問題。
另一方面，我國對化學品的需求量非常大，現有獲得途徑主要依賴原油。在“貧油、少氣、相對富煤”的資源稟賦下，我們很難完全依賴石油化工，利用煤炭制備化學品是符合國情的現實之選。在可再生能源發展日漸成熟的基礎上，發電用煤能少盡少。把煤用作碳資源制備更多化學品，即發展現代煤化工，是未來清潔高效利用的主要途徑。
中國能源報：既然是主流途徑，現代煤化工為何長期存在爭議？
包信和：除了經濟性考量外，目前對煤化工的詬病主要集中在三個方面，也是煤炭實現清潔高效利用必須徹底解決的三個問題。
一是二氧化碳排放。煤的結構及反應過程決定其燃燒一定會產生二氧化碳，燃燒1噸煤排放3噸以上二氧化碳。碳減排是現實需求，也是我國應對氣候變化的國際承諾。但目前，真正的碳減排技術成本很高，一般企業難以承受。
二是耗水。煤化工項目往往是用水大戶，煤氣化、合成及后續產品純化、分離等環節均離不開水。相應地，合成轉化過程產生大量廢水。理論上，采用現代技術，煤化工過程中的廢水均可經過處理循環利用，但費用越來越高。
三是排放廢氣、廢渣。煤中雜質燃燒產生的廢氣和固廢對環境造成很大壓力，無害化處理和資源綜合利用的費用逐年攀升，企業壓力加大。
中國能源報：有沒有辦法解決上述問題？
包信和：徹底解決的根本途徑在于技術突破，其中催化技術又被寄予厚望。石油化工正是利用催化劑這把“剪刀”，把原油中的大分子“剪裁”成大小不同的分子，從而得到所需的化學品。
90多年來，煤化工一直沿襲費托合成技術，導致潔凈水進、廢水排放。能否利用催化技術，把煤中的大分子像石油煉制一樣直接“剪開”，少排二氧化碳，少用水甚至不用水，高效拿到我們需要的東西？這是催化研究的愿景和長期目標，但現在還很難達到。
我們正在研究一種新型催化技術，無需借助水循環，即可實現煤基合成氣一步轉化直接制烯烴，在保持二氧化碳排放量不變的情況下，降低水耗和能耗。該技術目前正在實施全流程開車。一旦成功，有望推廣至煤制油、制含氧化合物等工藝過程，打造一個煤化工轉化新平臺。
來源：中國鍋爐網
