中国与欧洲为何应携手推动全球“去化石能源”

欧洲和中国无需在去化石能源化技术的发展上展开竞争。

上个月，我们介绍了一些欧洲国家在去化石能源化方面迈出的初步步伐——即寻找可持续的碳来源（《自然》，649卷，267页；2026年）。在净零排放情景下，制造洗涤剂、药品和塑料等日常消费品仍需要碳基化合物，但这些碳不能再来自煤炭、天然气和石油等化石能源。

要实现化学世界的去化石能源化，企业可以通过二氧化碳与氢气反应来制造碳基分子，而无需开采化石碳氢化合物。二氧化碳可以从现有的化石能源生产中捕获，也可以直接从空气中捕获；氢原子则可以从水分子中提取，利用可再生能源将其与氧原子分离。然而，这些化学反应很难实现，因为水和二氧化碳都是非常稳定的分子，这也是大气中二氧化碳浓度上升成为问题的原因之一。

许多欧洲国家都有活跃的去化石能源化研究项目，但政府并未将技术规模化列为优先事项。相比之下，中国正在大力推进此类项目。尽管合作机会不断减少（见《自然》，https://doi.org/qrx4；2026年），但去化石能源化并非欧洲和中国需要竞争的领域。欧盟和中国都承诺减排，尽管时间尺度不同，而去化石能源化正是实现这些目标的关键。

中国研究人员对其去化石能源化项目有不同的表述。例如，“绿色碳科学”指的是可持续的碳基技术（谢在库等，《国家科学评论》，10卷，nwad225；2023年）。另一个术语“液态阳光”，是指利用太阳能制造甲醇等碳基化学品。甲醇是烯烃的常见原料，烯烃是一类石油化工产品（如乙烯和丙烯），可用于难以脱碳的燃料，也可用于制造塑料、橡胶和粘合剂。

今年9月，位于内蒙古的中国煤炭鄂尔多斯能源化工有限公司的“液态阳光”项目将开始生产甲醇。这是世界上最大的此类项目之一，目标是每年生产约10万吨甲醇，预计每年可减少约50万吨二氧化碳排放——不过，这显然只是中国2024年126亿吨排放量的一小部分。

然而，“液态阳光”项目并非全球最大的此类项目，它将与另一个位于江苏的中国项目并列第二。排名第一的是同样位于中国的安阳项目，该项目每年利用二氧化碳生产11万吨甲醇。

目前推广的技术基于已知化学领域的进展。“液态阳光”项目的基础科学源于中国大连化学物理研究所，重点关注两个成熟的化学过程——水电解和二氧化碳加氢（王剑等，《科学·进展》，3卷，e1701290；2017年）。巧妙地使用催化剂可以减少过程各阶段所需的能量，并使生产成本更接近由石油、天然气或煤炭制成的甲醇。安阳和江苏的项目在化学方法上与“液态阳光”略有不同，采用的催化剂源于20世纪80年代的美国研究。可以说，这些项目共同构成了世界上最先进的去化石能源化项目。

重要的是，中国也实现了规模化。政府通过监管推动发展，实质上要求重点工业部门到2027年开始去化石能源化。企业通过组建大型跨学科团队实现了这一目标，团队成员包括研发创新催化剂的研究化学家以及负责工艺规模化的工程师。分析师、政策制定者和企业家都参与其中，帮助减少环境危害，并推动技术跨越“死亡谷”——即技术概念验证阶段与规模化应用之间常存在的鸿沟。

欧洲也不甘落后。去年5月，丹麦南部卡索的一座商业化规模的二氧化碳制甲醇工厂投产，年产能为4.2万吨。其他项目也在规划中。对于欧洲政府而言，在资金紧张的情况下，继续优先发展绿色能源生产是一项挑战。一些人现在认为这一概念是可有可无的，尤其是在美国政府的压力下——美国政府反对气候研究和可再生能源。推迟向可再生能源转型只会拖延必须完成的工作，甚至可能使成本更高。

煤炭在中国摆脱石油依赖的计划中也发挥着作用，但其中有一个转折。在“液态阳光”工厂不远处，一座新建的480亿元（69亿美元）设施可以先将煤炭转化为甲醇，再转化为烯烃。附近的“液态阳光”工厂有可能将这座煤制烯烃工厂排放的所有二氧化碳转化为甲醇，最终生产更多的烯烃。

中国和欧洲都认识到去化石能源化的必要性。如果世界要最大限度地减少气候变化并确保我们共同的未来，双方合作以实现成果最大化是合理的。