“最基本的‘碳中和’和‘綠色經(jīng)濟(jì)’是提高能源效率和資源效率。”近日，中國科學(xué)院院士褚君浩在“綠色楊浦·技術(shù)賦能——綠色前沿技術(shù)發(fā)展論壇”上表示。
在推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中，低碳技術(shù)扮演了核心驅(qū)動(dòng)的角色。
褚君浩介紹道，低碳技術(shù)主要包括減碳技術(shù)、無碳技術(shù)、去碳技術(shù)三類：減碳技術(shù)如節(jié)能減排、油氣資源的清潔開發(fā)、煤層氣的勘探與開發(fā)等，無碳技術(shù)如核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等技術(shù)，去碳技術(shù)主要是指碳封存技術(shù)。
其中，以太陽能技術(shù)為代表的新能源技術(shù)在滿足人類能源需求的同時(shí)，也通過資源回收滿足了日益增長(zhǎng)的資源需求。
同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授、非洲科學(xué)院院士李風(fēng)亭在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示，新能源行業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量含氟的廢水，關(guān)鍵在于產(chǎn)生的危廢要處置得好，要資源化。“以前是貼錢處理廢棄物，技術(shù)的進(jìn)步正推動(dòng)資源化。”
技術(shù)提升能源效率
提升能源效率不僅是科學(xué)問題，還是技術(shù)問題。
以光伏電池為例，褚君浩介紹道，光電轉(zhuǎn)換的過程涉及光生載流子（電子和空穴）的產(chǎn)生、分離、傳輸以及最終的電荷收集。但如果光伏電池材料的質(zhì)量不佳，包含大量缺陷中心，會(huì)導(dǎo)致光生載流子在未被收集前就迅速復(fù)合消失，對(duì)電池性能產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響。“既要把電池功率原理把握清楚，又要在工藝上做得非常杰出，效率就可以提得很高。”
圍繞光電轉(zhuǎn)化效率，目前光伏科學(xué)與技術(shù)正在攻堅(jiān)三大方向：將目前產(chǎn)業(yè)化單結(jié)太陽電池24%的光電轉(zhuǎn)換效率提升到25%—30%；將目前民用化鈣鈦礦及其疊層太陽能電池27%的光電轉(zhuǎn)換效率提升到30%—35%；將目前超高效多結(jié)疊層太陽能電池34%的光電轉(zhuǎn)換效率提升到35%—40%。
對(duì)于太陽能電池發(fā)展，褚君浩認(rèn)為有兩個(gè)進(jìn)展值得關(guān)注：一是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)太陽能電池。硅基太陽能電池技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破了26%的大關(guān)。但鈣鈦礦太陽能電池通過短短幾年的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室制備的鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率就已經(jīng)逼近了26%。“當(dāng)前仍存在穩(wěn)定性問題，穩(wěn)定性不好會(huì)衰減。”
二是高效率多結(jié)太陽能電池。褚君浩指出，這種電池含有多個(gè)PN結(jié)，一些先進(jìn)的多結(jié)太陽能電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過35%的轉(zhuǎn)換效率。
“能源互聯(lián)網(wǎng)中也有很大的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。”褚君浩還表示，智能化分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展也有助于提高能源效率。如在《第三次工業(yè)革命》一書中，能源互聯(lián)網(wǎng)和信息互聯(lián)網(wǎng)被視為對(duì)等的兩個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，共同構(gòu)成了支撐第三次工業(yè)革命的核心體系。
技術(shù)提升資源效率
2016年起，乘用車生產(chǎn)企業(yè)開始執(zhí)行對(duì)電池、電機(jī)等核心部件提供8年或者12萬公里質(zhì)保。因此在2024年，我國迎來了首批動(dòng)力電池“脫保”，也面臨著越來越大的電池回收需求。
李風(fēng)亭向記者表示，電池原料的生產(chǎn)和廢棄電池回收利用中，最核心的就是分離技術(shù)：如果分離和提純技術(shù)足夠好，很多貴金屬，例如鋰、鎳、鈷等金屬，可以接近實(shí)現(xiàn)100%循環(huán)利用。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，加強(qiáng)動(dòng)力電池回收，每年可滿足國內(nèi)新能源汽車20%的鋰、25%的鈷、11%的鎳的資源需求，降低新能源關(guān)鍵原材料的對(duì)外依存度。
另外在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電池原料生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量氫氟酸和鹽酸的混合物。原本這種含低于1%氫氟酸的30%鹽酸是難以處理的廢酸，但若把氫氟酸分離出來，把氫氟酸濃度降到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，就可以提純生產(chǎn)得到工業(yè)級(jí)鹽酸同時(shí)獲得氫氟酸（市面上售價(jià)達(dá)6000元/噸），實(shí)現(xiàn)兩種酸的高價(jià)值利用。
“前幾年安徽省和江蘇省都出臺(tái)了文件控制污水處理廠的氟離子，是因?yàn)樾履茉串a(chǎn)業(yè)遍地開花，氫氟酸的大量利用產(chǎn)生了大量的含氟廢水。”李風(fēng)亭指出，但氫氟酸可以和鋁和鈣離子反應(yīng)形成氟化鋁和氟化鈣。目前幾乎所有企業(yè)都是把這些固體作為固廢填埋，實(shí)際上氟化鋁和氟化鈣都是寶貴的資源，氟化鈣可以循環(huán)利用，氟化鈣還可以和硫酸反應(yīng)，再次形成氫氟酸。
在他看來，涉及電池材料、光伏加工和芯片清洗過程中的氟元素的產(chǎn)業(yè)鏈將來一定會(huì)建起來，否則新能源產(chǎn)業(yè)會(huì)形成大量固廢。
李風(fēng)亭坦言，高新技術(shù)企業(yè)并不是沒有污染，關(guān)鍵在于產(chǎn)生的危廢要處置得好，要資源化——分離出有效成分后再回到源頭生產(chǎn)，或是生產(chǎn)其他產(chǎn)品創(chuàng)造更高價(jià)值。對(duì)于企業(yè)而言，廢棄物少了，也實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。“以前是貼錢處理廢棄物，現(xiàn)在是推動(dòng)資源化。”