化工新材料產(chǎn)業(yè)的低碳發(fā)展實踐

摘 要：化工產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要支柱，但化工生產(chǎn)往往會產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)，對生態(tài)環(huán)境與人們的健康造成威脅。因此，化工產(chǎn)業(yè)要逐步朝著低碳、綠色的方向轉(zhuǎn)型，不斷強化化工新材料的研發(fā)與應(yīng)用，進(jìn)而有效促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。鑒于此，分析了化工新材料的低碳發(fā)展實踐策略，希望能為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：化工；新材料產(chǎn)業(yè)；低碳發(fā)展

近年來，我國大力實施“雙碳”戰(zhàn)略，促使化工新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時期。如何緊跟時代發(fā)展步伐，促進(jìn)化工新材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前化工企業(yè)的重點研究內(nèi)容。為了助推化工新材料產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展，本研究首先概述了化工新材料的內(nèi)涵，其次分析了化工新材料產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的重要性，最后探索了化工新材料產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的具體路徑以及實踐策略。

1 " 化工新材料概述

在化工材料研發(fā)和生產(chǎn)過程中賦予其新的性能或特點，如降低碳排放量、提高材料硬度等，可形成化工新材料，具備附加值高、低碳環(huán)保、針對性強、性能強、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高等優(yōu)勢。此外，化工新材料具有跨領(lǐng)域、多樣性等屬性，包括微電子化工材料、復(fù)合材料、功能高分子材料、合金材料、有機(jī)硅材料、納米化工材料等。隨著化工新材料行業(yè)的不斷發(fā)展與成熟，其已成為目前世界公認(rèn)的發(fā)展速度快、重要性高的高級新型技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，化工新材料的發(fā)展可以有效促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的增長[1]，部分化工新材料的研發(fā)可以有效推動尖端技術(shù)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

2 " 化工新材料產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展的重要性

近50年來，我國化工產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，二氧化碳排放量逐年增加。調(diào)查顯示，截至2022年，我國二氧化碳總排放量高達(dá)116億t，占全球二氧化碳總排放量的27%左右。由圖1中2020年全球各地區(qū)化工品銷售額與消費額可知，我國是全球最大的化工品生產(chǎn)國，國際影響力逐步提高。這也意味著我國化工新材料行業(yè)的二氧化碳排放量較高。無論是人們的生活、社會的發(fā)展還是科技的進(jìn)步，都離不開化工新材料。化工新材料類型多樣，其所涉及的領(lǐng)域也十分廣泛，包括民用、尖端科技、能源、軍用等。化工新材料不僅是我國戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是我國相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改革創(chuàng)新的重要技術(shù)支撐[2]。為響應(yīng)“十四五”規(guī)劃、“雙碳”戰(zhàn)略等相關(guān)政策，化工新材料行業(yè)需要結(jié)合實際情況在經(jīng)營過程中積極踐行低碳生產(chǎn)、低碳發(fā)展等理念。

3 " 化工新材料產(chǎn)業(yè)的低碳發(fā)展路徑

隨著我國化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和升級，化工新材料的使用范圍不斷擴(kuò)大、應(yīng)用價值逐漸提高，其發(fā)展質(zhì)量會影響現(xiàn)階段我國化工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在推出“雙碳”戰(zhàn)略、“十四五”規(guī)劃等相關(guān)政策后，化工新材料行業(yè)逐漸成為化工產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，而化工新材料在化工產(chǎn)業(yè)中也表現(xiàn)出極具價值的實用性。化工新材料涉及環(huán)保、低碳、節(jié)能、有機(jī)硅、油墨等領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、航空交通、節(jié)能環(huán)保以及電子信息等行業(yè)[3]。為確保化工新材料在實際使用過程中可以有效契合我國現(xiàn)階段市場環(huán)境需求與相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)企業(yè)要根據(jù)實際情況加強化工新材料的研發(fā)及相關(guān)技術(shù)的有效創(chuàng)新。早在20世紀(jì)50年代中期，我國就已經(jīng)開始重視化工新材料的研發(fā)與實際應(yīng)用，并結(jié)合實際情況頒布了較多支持性和規(guī)范性政策，為我國化工新材料行業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國化工新材料的研發(fā)和實際應(yīng)用取得了重大突破，為諸多行業(yè)的發(fā)展提供了重要技術(shù)支持。基于“十四五”規(guī)劃內(nèi)容，我國相關(guān)部門明確了相關(guān)行業(yè)中原創(chuàng)性低、架構(gòu)不科學(xué)以及行業(yè)總量小等不足之處，并基于現(xiàn)有條件對其進(jìn)行了科學(xué)合理的調(diào)整，從而實現(xiàn)了該行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，將增強使用性能、深化具體應(yīng)用、緊跟科技前沿、落實低碳環(huán)保等作為化工新材料的發(fā)展目標(biāo)。此外，在“雙碳”政策背景下，化工新材料在產(chǎn)能和供給需求之間的關(guān)聯(lián)性得到強化，在一定程度上達(dá)到了壓縮落后產(chǎn)能的效果，使化工新材料的新型技術(shù)朝著低碳方向發(fā)展。例如，二甲醚/甲醇制烯烴（Dimethylether/Methanol to Olefins，DMTO）三代技術(shù)，即甲醇制取低碳烯烴技術(shù)。該技術(shù)由大連化物所研發(fā)，在實際使用過程中不但可以作為全新的催化劑，而且能在一定程度上減少甲醇消耗，切實提高了烯烴單體的吸收率，并在裂解反應(yīng)中剔除了C4/C5的裂解行為，可以有效降低二氧化碳排放量。DMTO三代技術(shù)的應(yīng)用流程如圖2所示[4]。

4 " 化工新材料產(chǎn)業(yè)的低碳發(fā)展實踐策略

化工新材料產(chǎn)業(yè)需要基于我國政策和實際情況對生產(chǎn)過程中所用原材料以及相關(guān)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程等進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，通過匯碳、固碳等方式實現(xiàn)化工新材料產(chǎn)業(yè)的低碳發(fā)展。

4.1 "匯碳方式

相關(guān)人員需要全面分析化工新材料生命周期對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所需原材料供應(yīng)的影響，確保可以深化可再生低碳原材料在化工新材料生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，如綠氫、生物質(zhì)等，同時可以將二氧化碳作為生產(chǎn)化工新材料的原材料，有效實現(xiàn)匯碳效果。匯碳是指通過植被恢復(fù)、森林管理以及植樹造林等方式提高植物光合作用時對二氧化碳的使用和消耗程度，降低空氣中二氧化碳的含量，確保化工新材料產(chǎn)業(yè)落實低碳發(fā)展理念，例如深化生物基材料的使用。我國生物資源豐富，主要包括生活垃圾、林業(yè)垃圾、農(nóng)業(yè)垃圾等。調(diào)查顯示，在我國每年可使用的生物質(zhì)資源中，農(nóng)業(yè)廢棄資源約有4億t[5]。生物質(zhì)資源是指基于光合作用或太陽能形成的各類有機(jī)體，如植物、動物、微生物等。因此，生物質(zhì)資源是降低大氣中二氧化碳含量與實現(xiàn)匯碳的最佳方式。生物基材料是以生物質(zhì)為原料制得的，在實際生產(chǎn)與使用過程中可以有效消耗二氧化碳，進(jìn)而降低化工新材料產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過程中的碳排放量。隨著生物基產(chǎn)品使用程度的不斷提高，其減排效果也會顯著增強。生物基材料對二氧化碳的減排效果如圖3所示。

4.2 "固碳方式

化工新材料產(chǎn)業(yè)需要全面分析化工新材料生產(chǎn)流程，結(jié)合實際情況，利用多樣化的生產(chǎn)工藝對化工新材料的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)流程等進(jìn)行積極創(chuàng)新與優(yōu)化，確保能將原材料中的碳轉(zhuǎn)移到化工新材料產(chǎn)品中，進(jìn)而實現(xiàn)固碳效果，進(jìn)一步降低大氣中的二氧化碳含量。固碳是指通過合理的方式捕獲碳元素并固定、封存，而后以對大氣無污染的方式排放。通常情況下，化工新材料產(chǎn)業(yè)所用固碳方式有兩種，分別是生物固碳和物理固碳。生物固碳是指根據(jù)實際情況，利用合理的方式將無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，即將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物，而后將有機(jī)碳置于土壤中或植物體內(nèi)，實現(xiàn)持續(xù)性降解，有效減小碳元素對大氣環(huán)境的影響。物理固碳是將化工新材料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳長期存儲至深海、煤層等不與大氣接觸的環(huán)境中，能有效減小碳元素對大氣環(huán)境的影響。

4.3 "循環(huán)利用方式

化工新材料行業(yè)可以通過提高相關(guān)材料的循環(huán)利用效率降低碳元素在大氣中的含量，落實低碳發(fā)展理念，即在化工新材料的生產(chǎn)過程中加大對廢棄材料的使用力度，提高廢棄材料的回收與循環(huán)利用效果。這樣不僅可以有效降低化工新材料生產(chǎn)過程中的碳排放量，還能在一定程度上降低化工新材料企業(yè)的成本。以廢棄塑料為例，該材料的回收與再生方式主要有兩種，分別是物理方式和化學(xué)方式。其中，對品相完整干凈、種類單一、回收價值高的廢棄塑料，需要使用物理方式進(jìn)行回收作業(yè)，有效保證其回收后的品質(zhì)。對回收價值較低、種類多樣化的廢棄塑料，則要利用化學(xué)方式進(jìn)行回收。需要注意的是，化工新材料企業(yè)需要結(jié)合實際情況選擇科學(xué)合理的化學(xué)回收方式，有效降低回收過程中的碳排放量并切實提高回收后材料的實用價值。利用化學(xué)回收方式進(jìn)行廢棄塑料回收作業(yè)具有較好的減碳效果，可以在一定程度上代替焚燒方式[6]。

5 " 結(jié)語

對于化工產(chǎn)業(yè)鏈而言，化工新材料產(chǎn)業(yè)屬于基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，因此，化工新材料產(chǎn)業(yè)涉及的領(lǐng)域較為復(fù)雜。隨著我國化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)化工材料已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段部分化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)流程，同時在傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中碳排放量過大，達(dá)不到世界環(huán)保組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要積極推動化工新材料在化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，同時加強化工新材料的研發(fā)，貫徹低碳理念，利用科學(xué)合理的生產(chǎn)方式降低化工新材料生產(chǎn)與應(yīng)用過程中的碳排放量，有效推動我國化工新材料產(chǎn)業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

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Low carbon development practice of new chemical material industry

Cao Chuanqi

[CNOOC （Qingdao） Heavy Oil Processing Engineering Technology Research Center Co. Ltd.， Qingdao 266500， China]

Abstract：The chemical industry is an important pillar of the rapid development of China’s national economy， but chemical production often produces a large amount of toxic substances， posing a threat to the ecological environment and people’s health. Therefore， the chemical industry should gradually transform towards a low-carbon and green direction， continuously strengthen the research， development and application of new chemical materials， and effectively promote the sustainable development of the chemical industry. In view of this， the practical strategies for low-carbon development of new chemical materials were analyzed， hoping to provide reference for relevant personnel.

Key words： chemical industry; new material industry; low carbon development