發展低碳經濟 科學工作者大有作為

摘要：在討論了低碳經濟概念由來和內涵的基礎上，提出了在發展低碳經濟的社會實踐中科學工作者在做低碳思想理念的倡導者，做低碳科普知識的傳播者，做低碳技術創新的探索者，做低碳清潔能源的開發者，做低碳可再生資源利用的設計者，做低碳法制建設的推動者等方面可以大有作為。

關鍵詞：低碳經濟；科學工作者；大有作為

中圖分類號：Ｆ３２３．２２；Ｇ３１６ 文獻標識碼：Ｃ 文章編號：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

近百年來，極端的災害性氣候事件頻頻發生：高溫、干旱，冰川積雪融化加速，海平面上升，雨水資源分布失衡，洪澇、風暴、強降水此起彼伏，各種流感病毒不斷變異，生物多樣性受到嚴重威脅等。為什么會產生如此惡劣的氣候變化，科學家們認為，除了自然因素之外，這主要是由于人類活動所排放的溫室氣體積聚所致。具體地說，是由于工業化生產過程中人類大量、過度地燃燒化石燃料（煤、石油和天然氣），打破了生物圈中正常的碳循環平衡，使大氣中能吸收太陽紅外輻射的ＣＯ２等物質的含量急劇增加而產生溫室效應、引起全球氣候變暖所致。氣候變化給人類社會的生存和發展帶來了巨大的危機。正是在這樣的背景下，世界各國在尋求以減少碳排放量為目的的低碳經濟發展模式方面已越來越取得了共識。

１ 低碳經濟的由來

低碳經濟最早是由英國提出的，但其思想淵源則是美國著名學者萊斯特·Ｒ·布朗的能源經濟革命論。萊斯特·Ｒ·布朗［１］認為，面對“地球溫室化”的威脅，人類社會應盡快從以化石燃料為核心的經濟，轉變為以太陽能、氫能為核心的經濟，建構零污染排放、無碳能源經濟體系。為了應對不斷惡化的氣候狀況與能源短缺問題，２００３年英國政府率先發表了政策白皮書《我們能源的未來——構建一個低碳經濟》，首次提出低碳經濟的理念。這是英國決心以能源問題為首要目標，建設低碳經濟和低碳社會的初步構想。隨后，英國政府繼續推出系列低碳經濟政策：２００６和２００７年先后發布《能源回顧與挑戰》、《能源白皮書——迎接能源挑戰》，此外，還推出了《斯特恩報告：氣候變化的經濟學》、《氣候變化全球協定的關鍵要素》，并出臺了《氣候變化法案》。這些舉措逐步為英國制定低碳經濟發展戰略奠定了基礎。作為歐盟重要成員國，英國應對氣候變化的能源政策推動了歐盟成員國相關政策的制定。德國政府提出了實施氣候保護的高技術戰略，先后出臺了５期能源研究計劃。２００７年，德國聯邦教育與研究部在高技術戰略系統的框架下制定了具體的氣候保護技術規劃。歐盟在平衡與協調各成員國的基礎上，于２００８年１２月，最終就歐盟能源氣候一攬子計劃達成一致，形成了歐盟的低碳經濟政策框架。

歐盟以外的發達國家也紛紛提出了低碳戰略。澳大利亞在２００７年新政府成立之后，批準了《京都協定書》，于２００８年發布了醞釀已久的《減少碳排放計劃》政策綠皮書，對減碳確立了明確的目標。日本雖然是一個資源稀缺的國家，但是歷來重視節能減碳，２００８年５月，政府資助的研究小組發布了《面向低碳社會的ｌ２大行動》；２００８年６月，日本首相福田康夫以政府的名義提出日本新的防止全球氣候變暖的對策，即著名的“福田藍圖”，這是日本低碳戰略形成的正式標志。美國雖然沒有加入《京都協定書》，但近２０年，其政府同樣十分重視節能減碳，如１９９０年全國實施《清潔空氣法》，２００５年通過了《能源政策法》，２００７年７月美國參議院提出了《低碳經濟法案》。美國政府在尋求一種綜合、平衡和對環保有利的能源安全長期戰略中，把低碳經濟的發展道路看作是影響美國未來的重要戰略選擇。

聯合國也積極應對氣候變化，于１９８８年與ＷＭＯ（世界氣象組織）建立了政府間氣候變化專業委員會（ＩＰＣＣ）；２００８年聯合國將世界環境日的口號定為“轉變傳統觀念，推行低碳經濟”，顯示了對低碳經濟的高度關注［２］。

２ 低碳經濟的內涵

低碳經濟作為一種新的經濟模式，至少包含下面這些內涵：低碳經濟是相對于高碳經濟而言的，而高碳經濟是以無約束的碳密集型能源生產方式和消費方式為基礎的，因此，發展低碳經濟的關鍵在于降低單位能源消費量的碳排放量（即碳強度），通過碳捕捉、碳封存、碳蓄積降低能源消費的碳強度，控制ＣＯ２排放量的增長速度；低碳經濟是針對能源問題而言的，是相對于以化石能源為基礎的舊的經濟發展模式而言的，因此，發展低碳經濟的關鍵在于促進經濟增長與由能源消費引發的碳排放“脫鉤”，實現經濟與碳排放錯位或脫位增長（碳排放低增長、零增長乃至負增長），通過能源替代、發展低碳能源和無碳能源控制經濟體的碳排放彈性，并最終實現經濟增長的碳脫鉤；低碳經濟是相對于人為碳通量而言的，是一種為解決由于人為碳通量的增加導致地球生態圈碳失衡、產生溫室效應而實施的人類自救行為，因此，發展低碳經濟的關鍵在于改變人們的高碳消費方式，減少化石能源的消費量，減緩碳足跡，實現低碳生存和低碳發展［３］。

基于對低碳經濟內涵的理解，我們可以歸納出低碳經濟模式應有的幾個特點：①降低能耗和減少污染物排放，即經濟發展過程中要實現“三低”：低能耗、低排放、低污染；②經濟增長與能源消費、ＣＯ２等溫室氣體排放脫鉤，不能保持同步增長，在保持經濟增長的同時，提高能源效率，減少廢氣排放；③低碳技術創新是發展低碳經濟的直接手段；④開發與利用新型清潔的可再生能源是其重要的舉措；⑤圍繞低碳技術創新與發展新型清潔能源必須有相關的制度創新和法律體系建設。

可以認為，現代意義上的低碳經濟是在人類社會發展過程中，人類自身對經濟增長與生活改善、經濟發展與環境保護關系的一種理性權衡；是對人與自然、人與社會、人與人和諧關系的一種理性認知；是一種低能耗、低污染、低排放，高效能、高效率、高效益，資源節約、環境友好、能源低碳的綠色可持續經濟；是人類社會繼農業文明、工業文明之后的生態文明；是工業革命、信息革命之后的新能源革命；是全球生產方式、生活方式、價值觀念、消費觀念的深刻變革。表面上看，低碳經濟是氣候變化問題引出的，但它卻是生態文明的總體解決藍圖。低碳經濟有的放矢地同時針對多個目標：既針對氣候變化問題，也針對能源安全問題；既針對環境污染問題，也針對國家經濟的國際競爭力以及國民就業等社會問題。

３ 在發展低碳經濟的社會實踐中科學工作者大有作為

低碳經濟是人類社會的一大進步，西方發達國家已采取多種措施發展低碳經濟。中國面臨著發展經濟、消除貧困和保護生態、減緩溫室氣體排放的多重壓力，應對氣候變化的形勢嚴峻，任務繁重。在“保增長、調結構、促發展”的戰略下，國家已經掀起了構筑低碳經濟，建設生態文明的大潮。基于國情，當前中國發展低碳經濟的重點是降低能源強度，實現節能減排，最優路徑是提高能源效率、開發可再生能源、發展循環經濟。推動低碳經濟的發展，還需要有積極的戰略規劃和對策措施，特別是要在政策、法律、制度上予以支持和保障。低碳經濟時代對科學工作者來說，既是挑戰，又是機遇。低碳經濟為科學工作者提供了廣闊的舞臺，在發展低碳經濟的社會實踐中，科學工作者大有作為。

３．１ 做低碳思想理念的倡導者

當前，社會上公眾對什么是低碳經濟、發展低碳經濟與應對氣候變化的關系、低碳模式在人類經濟社會發展中的重要意義、低碳經濟生產方式中人類應有什么樣的生活方式和消費觀念等等問題還抱有很多模糊認識，對此，科學家和科學工作者責無旁貸，應該發揮自己的學業優勢，向社會大力宣揚低碳經濟的科學思想理念、教育民眾認識低碳經濟的重要意義。務必使人們清醒地意識到：氣候變化是人類社會面臨的嚴峻挑戰；積極應對氣候變化，是事關人類生存和發展的大問題；應對氣候變化的根本對策，是要轉變經濟發展的模式，大力推行低碳經濟，努力做到節能減排；低碳經濟是全球經歷工業化、信息化之后向低碳化發展的大勢所趨，是應對氣候變化、實現經濟社會可持續發展的必由之路，是人類生產方式、生活方式、價值觀念、消費觀念的全新變革，我們的每一個公民，在選擇“低脂”、“低糖”、“低鹽”的飲食方式保障身體健康的同時，還應選擇“低碳”的生活方式保障地球共有家園的生態健康；發展低碳經濟，功在全球，利在千秋。

３．２ 做低碳科普知識的傳播者

發展低碳經濟，必須在社會中普及低碳經濟范疇中基本的科學知識，這既是科學家和科學工作者的責任所在，也是其專業所長。例如，低碳經濟中與“碳”相關的概念就有：碳排放、碳吸收、碳循環、碳平衡、碳足跡、碳捕獲、碳儲存、碳蓄積、碳源、碳匯、碳通量、碳強度、碳依賴、碳消費、碳偏好、碳預算、碳當量、碳信用、碳交易等等，科學家和科學工作者有責任、有義務傳播這些與低碳經濟密切相關的科學知識，通過普及低碳經濟的思想理念和科學知識，轉變人們的行為方式和消費觀念，做到節能減排、自覺低碳消費。以碳循環、碳平衡、碳源、碳匯等概念為例，可以廣泛地向人們傳播這樣一些基本的科普知識：一方面，人類和動物通過吸入體內的氧氣從食物中消耗碳水化合物（淀粉、纖維、葡萄糖等）、脂肪、蛋白質等營養物質后，排放出ＣＯ２和Ｈ２Ｏ，柴薪及礦物燃料（煤、石油和天然氣）的燃燒也排出ＣＯ２和Ｈ２Ｏ；另一方面，自然界中的ＣＯ２和Ｈ２Ｏ又能在葉綠素的催化下通過光合作用轉化為碳水化合物和氧氣，并把光能儲存于其中。典型的雙向化學過程是：

Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｏ２ ?葑 ６ＣＯ２＋６Ｈ２Ｏ＋能量

在正常情況下、尤其是在工業文明之前，自然界的碳循環是平衡的，ＣＯ２的排放和吸收是良性互動的。隨著世界工業經濟的發展、人口的劇增、民眾欲望的無限膨脹和生活方式的毫無節制，人類大量燃燒化石燃料，造成ＣＯ２的極度排放，使生物圈中的碳循環遭到了嚴重破壞，從而產生了溫室效應。面對全球氣候變暖，人類應有的態度是：亡羊補牢，未為晚也。對策是：減排ＣＯ２，減少碳源、增加碳匯，通過碳捕捉、碳吸收強化碳儲存和碳積蓄；具體途徑是：大力發展低碳經濟，大規模地植樹造林，保護森林、草原、濕地等碳匯基地，改善生態系統的自我調節能力，恢復和維持地球生態圈的碳平衡。

３．３ 做低碳技術創新的實踐者

技術創新是發展低碳經濟的關鍵，低碳生產方式一定要有低碳技術來支撐。由于ＣＯ２氣體與常規工業污染物排放往往“同根、同源、同步”，因此減排ＣＯ２氣體與環境污染的治理往往是同步的，減排與減污同舉并重。在發展低碳技術、治理環境污染的實踐中，科學家和科學工作者可以大有作為。

３．３．１ 開發以ＣＯ２為化工原料的工藝，化害為利、變廢為寶 如美國巴斯夫和帝斯曼化工公司的科學家已開發出以ＣＯ２生產尿素、水楊酸、甲醇、二甲醚以及多種功能聚合物的工藝。

３．３．２ 開發環境友好的綠色替代化學品 例如，光氣（ＣＯＣｌ２，又稱碳酰氯）是劇毒的氣體，但它又是一種非常重要、用途極為廣泛的有機合成中間體，大量用于生產羰基衍生物。長期以來，人們為避其毒性，一直在想辦法淘汰它。經過不斷的尋求和探索，化學家們終于找到了一種毒性極低的綠色化學品碳酸二甲酯（ＣＨ３ＯＣＯＯＣＨ３，Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＤＭＣ）來替代它作化工原料。ＤＭＣ分子中含有羰基和甲氧基兩個具有親電作用的碳反應中心，既可以替代劇毒的光氣作為羰基化劑，又可以替代劇毒的硫酸二甲酯（ＣＨ３ＯＳＯ２ＯＣＨ３，Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆａｔｅ，ＤＭＳ）作為甲基化劑。ＤＭＣ不僅毒性極低、環境友好，可以其獨特的化學性質來制造許多衍生物，而且它具有良好的溶解性能、較高的蒸發溫度和較快的蒸發速度等特點，可作為涂料行業的溶劑、醫業行業的溶媒等，故在綠色化工生產中具有非常廣泛的應用前景［４］。

３．３．３ 開發節能減排的綠色助劑（溶劑、助熔劑、各種增效劑等等） 化學史上冰晶石（Ｎａ３ＡｌＦ６）助熔劑的開發早已使得金屬鋁制品由皇宮貴族專用的奢侈品變成了物美價廉的大眾化商品。當今，化學家們正在開發研究具有特殊性能的超臨界流體（Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ，ＳＣＦ）和離子液體（Ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄｓ）。其中，已開發出來的超臨界ＣＯ２流體，作為一種優良高效、綠色環保的溶劑和萃取劑，因其臨界溫度低（３１．０６ ℃）、條件溫和、萃取率高、無毒、不易燃、操作安全、來源豐富、價格低廉、易循環回收等卓越優點而具有相當廣闊的應用前景。此外，作為一種液態電解質，離子液體因其無毒、無可燃性、溶解性和導電性好、熱穩定性高、吸附能力強等特點也成為化學研究的熱點，有望用做能源領域中各種電池的電化學材料。

３．３．４ 開發先進的催化劑 使用催化劑既能提高化學反應的速率，又能對化學反應的方向進行選擇和控制，既節能又減排。例如美國科內爾大學教授、化學家杰弗里·科茲最近發明的系列高效催化劑，可以催化ＣＯ２、ＣＯ和其他可再生原料反應生成性能優良的液體環氧化物。該催化劑技術對生產各種材料，包括脂肪族聚碳酸酯、聚－３－羥基烷基酯以及聚苯烯烴等，在相對分子質量、共聚單體組合以及功能性方面具有超乎尋常的控制能力，在碳減排、碳利用方面的前景十分樂觀［５］。

３．４ 做低碳清潔能源的開發者

在發展低碳清潔能源的實踐中，科學家和科學工作者可以在開發生物質燃料和化學電池等方面大有所作為。

３．４．１ 開發低碳排、無碳排的生物質（Ｂｉｏｍａｓｓ）燃料 生物質燃料含氫元素多，氫的燃燒產物是水，因此它是比礦物燃料更清潔的能源。同時，以植物為主的生物質是大自然中的可再生資源，所以，開發生物燃料是發展清潔能源、減排ＣＯ２的重要舉措，各國科學家都在攻關研究。例如，美國的雪佛龍公司、殼牌公司的化學家們都在與生物技術公司合作，開發如何利用工業設施排放的ＣＯ２來繁殖富含植物油的海藻、再利用海藻來制取燃料汽油的工藝技術。美國的桑地亞（Ｓａｎｄｉａ）國家實驗室的化學家們也在開發利用ＣＯ２來生產清潔燃料的技術，旨在將ＣＯ２轉化為ＣＯ后再制取燃料，包括Ｈ２、ＣＨ３ＯＨ和汽油，其轉化過程是在太陽能的光合作用和鐵酸鈷的催化作用下實現的［５］。

３．４．２ 開發性能優良、環境友好的化學電池 作為化學電源，電池在生產、生活和科學研究中具有廣泛的應用。科學家研發的電池，小的如鈕扣，大的能產生兆瓦級電力（燃料電池發電站），真可謂是多種多樣。現在人們廣泛使用的鋰離子電池，不僅體積小，工作電壓高，循環壽命長，使用溫度寬，而且安全無污染，被稱為綠色電池，是２１世紀發展的理想能源。近年來摩托羅拉公司研制的一種由甲醇和氧氣以及強堿作為電化學材料的新型手機電池，電容量可達現用鎳氫電池或鋰電池的１０倍以上。

３．５ 做低碳可再生資源利用的設計者

發展低碳經濟，必須廣泛開發利用可再生資源。為此，科學家和科學工作者也可在再生資源利用和生態保護的設計中大有作為。

３．５．１ 開發利用生物質材料制取精細有機化學品 例如，以苯為原料的己二酸生產工藝路線，曾被認為是現代有機合成的最偉大成就之一，但是它也有種種弊端：苯有毒，易引起肺炎、癌癥，而且它來自不可再生的資源石油，加工過程所用氧化劑（空氣、硝酸）選擇性差，原料利用率低，硝酸對設備腐蝕嚴重，反應過程副產氮氧化物Ｎ２Ｏ，對全球變暖和臭氧層破壞起到“幫兇”作用。為克服這些弊端，美國密西根州立大學的Ｆｒｏｓｔ和Ｄｒａｔｈｓ開發了以葡萄糖為原料，在常溫常壓水溶液中生產己二酸的生物技術路線，該工藝利用ＤＮＡ重組技術改進的細菌，將葡萄糖轉化為己二烯二酸，然后在催化劑的作用下加氫制得己二酸［４］。生物催化路線減少了己二酸制備過程中有毒物質的用量，過程安全可靠效率高，無毒無害無污染。開發利用可再生資源，是典型的綠色化學技術，必須大力提倡。

３．５．２ 設計可降解的化學品 塑料制品白色污染、殘留農藥等化學品廢棄物公害已成為全社會關注的焦點。開發與環境相容的可自然降解的塑料、農藥等，實現化學品廢棄物回歸大自然和資源循環利用，已成為產業界和化學家的共同愿望。化學家們在設計高分子材料和農藥等化學品的功能時，應將可降解功能作為重要因素加以考慮，以保證產品壽命結束后能夠進行生物降解。這類研究成功者中已有英國ＩＣＩ公司開發的利用微生物使糖蜜發酵制得３－羥基丁酸酯（３ＨＶ）的微生物聚酯。我國也有相關高校在開展具有完全生物降解特性、在生物醫學領域有廣闊應用前景的聚羥基脂肪酸酯（ＰＨＡ）生物塑料的開發研究工作［４］。

３．６ 做低碳法制建設的推動者

發展低碳經濟需要國家制定政策、法律和制度來規范、約束與保障。近年來，中國政府提出了加快建設資源節約型、環境友好型社會的重大戰略構想，不斷強化應對氣候變化的措施，先后制定了《清潔生產促進法》、《促進循環經濟法》等一系列促進節能減排、保護生態環境的政策法規，在客觀上為低碳經濟的發展起到了鼓勵和保障作用。作為國家公民和社會的主人翁，科學工作者應該發揮自己的專業優勢，協助政府制定具有國家意志的可操作的低碳經濟發展藍圖，做國家低碳法制建設的參與者和推動者。

參考文獻：

［１］ 萊斯特·Ｒ·布朗． 生態經濟革命——拯救地球和經濟的五大步驟［Ｍ］．臺灣：揚智文化事業股份有限公司，１９９９．

［２］ 任 力．低碳經濟與中國經濟可持續發展［Ｊ］．社會科學家，２００９（２）：４７－５０．

［３］ 朱四海． 低碳經濟發展模式與中國的選擇［Ｊ］．發展研究，２００９（５）：１０－１４．

［４］ 李德華．綠色化學化工導論［Ｍ］．北京：科學出版社，２００５，２３－７０．

［５］ 佚 名．二氧化碳可成為化工原料［Ｊ］．化工經濟與技術信息，２００８（６）：６－７．