綠色發(fā)展，人與自然更和諧——2023年世界科技發(fā)展回顧·能源環(huán)保篇

　　【世界科技發(fā)展回顧】

　　俄羅斯 Russia

　　批準應對氣變行動(dòng)計劃

　　研發(fā)固體氧化物燃料電池

　　◎本報駐俄羅斯記者 董映璧

　　2023年，俄羅斯政府批準了適應氣候變化的2025年前第二階段國家行動(dòng)計劃。該計劃提出，要改進(jìn)和完善應對自然災害風(fēng)險的保護機制，創(chuàng )建和引入研究氣候變化的新技術(shù)方案，編制俄羅斯和國際社會(huì )相關(guān)經(jīng)濟部門(mén)適應氣候變化的最佳方案清單，每年檢測和評估現有應對措施的有效性等。該計劃執行期限至2025年，按聯(lián)邦、部門(mén)和聯(lián)邦主體不同層級劃分為17項措施，并在組織、法律、科研和信息保障等方面提供必要的保障措施。俄政府在2019年批準了適應氣候變化的2022年前第一階段國家行動(dòng)計劃，在其框架內開(kāi)始形成相關(guān)國家體系，明確規定了俄羅斯在該階段應對氣候變化的一系列具體工作和目標。適應氣候變化的2028年前第三階段國家行動(dòng)計劃將在2025年底前制定。

　　俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)研發(fā)出了更環(huán)保的固體氧化物燃料電池，可替代酸性、堿性和鋰電池。固體氧化物燃料電池具有陶瓷金屬材料制成的陽(yáng)極和多孔氧化物制成的陰極。為了簡(jiǎn)化固體氧化物燃料電池的生產(chǎn)，研究人員設計了對稱(chēng)電池，電池中的兩個(gè)電極成分相同。而用于生產(chǎn)對稱(chēng)固體氧化物燃料電池的是基于鐵、鋇和鑭的新鐵氧體化合物，這類(lèi)物質(zhì)在空氣中表現出高電導率和低極化電阻。

　　英 國 The UK

　　持續關(guān)注全球變暖和污染

　　開(kāi)發(fā)新型節能與減排設施

　　◎本報記者 劉 霞

　　2023年，氣候變化、空氣污染等環(huán)境問(wèn)題引發(fā)英國科學(xué)家強烈關(guān)注，他們對此開(kāi)展了多項研究并取得不少成果。

　　在全球變暖方面，英國氣象局表示，2023年到2027年中至少某一年，全球平均氣溫有66%的可能性比工業(yè)化前水平高出1.5℃。2024年可能是全球平均地表溫度比工業(yè)化前時(shí)代高出1.5℃以上的第一年；帝國理工學(xué)院的研究也表明，如果不迅速減少二氧化碳排放，到2030年有50%的可能性全球氣溫上升1.5℃。

　　空氣污染和溫室氣體排放增加也引發(fā)了科學(xué)家的警惕。英國首席醫療官克里斯·惠迪指出，人們對室內空氣污染及其對健康的影響所知甚少，需要全球行動(dòng)應對這一被忽視的問(wèn)題。英國皇家天文學(xué)家馬丁·里斯表示，由于光污染加劇，20年后，人類(lèi)可能無(wú)法看到夜晚的星空。50位頂尖科學(xué)家發(fā)出警告，過(guò)去10年，全球溫室氣體排放量創(chuàng )下“歷史新高”，導致全球以前所未有的速度變暖。

　　全球生態(tài)環(huán)境的變化對生物產(chǎn)生了顯著(zhù)影響。英國南極調查局研究人員表示，2022年全球變暖導致海冰融化，使帝企鵝雛鳥(niǎo)在南極洲西部多個(gè)繁殖地大量死亡。該機構科學(xué)家首次在該地區發(fā)現了H5N1高致病性禽流感病毒，擔心這可能給南極地區的海豹、鯨魚(yú)、企鵝等帶來(lái)毀滅性影響，甚至導致某些物種滅絕；布里斯托大學(xué)研究團隊的模型顯示，在約2.5億年后下一個(gè)超大陸形成時(shí)，炎熱氣候將會(huì )超出哺乳動(dòng)物生理極限。

　　為解決環(huán)境問(wèn)題，科學(xué)家各出奇招研制出各種節能減排設施。劍橋大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能技術(shù)，可將二氧化碳和水轉化為液體燃料，并能直接作為臨時(shí)燃料驅動(dòng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機；該校研究人員研發(fā)的一種太陽(yáng)能反應堆，可將捕獲的二氧化碳和塑料廢物轉化為可持續燃料和其他有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品；該校科學(xué)家還開(kāi)發(fā)了一種漂浮的太陽(yáng)能裝置，可在世界任何地方將受污染的水轉化為清潔的氫燃料和純凈水；謝菲爾德大學(xué)研究人員發(fā)現，真菌每年儲存了超過(guò)1/3的化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳；牛津大學(xué)化學(xué)家團隊首次在不使用危險氣體的情況下生產(chǎn)出氟化物。

　　美 國 The US

　　環(huán)保材料減少能源使用

　　研發(fā)“憑空”取電取水

　　◎本報記者 張佳欣

　　為了應對氣候變化，節能減排材料和能源一直是研究“熱寵”。美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家發(fā)明了一種新型涂料，可使房屋和其他建筑在夏天保持涼爽，冬天保持溫暖，從而顯著(zhù)減少能源使用，降低溫室氣體排放；加州大學(xué)圣迭戈分校研究人員開(kāi)發(fā)出一種3D打印的新型生物工程材料，以一種可持續且環(huán)保的方式來(lái)清除水中的污染物；在機器學(xué)習的指導下，橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室研究人員設計了一種創(chuàng )紀錄的炭基超級電容材料，其儲存的能量是當前最佳商業(yè)材料的4倍，用這種新材料制造的超級電容器可儲存更多的能量，從而改善再生制動(dòng)系統、電力電子設備和輔助電源。

　　馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校研究表明，幾乎任何材料均可變成一種從濕潤空氣中不斷收集電力的設備，這為清潔電力的獲取打開(kāi)一扇寬闊的大門(mén)。此外，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校研究人員在從稀薄空氣中獲得可飲用水方面取得重大突破，他們開(kāi)發(fā)出一種分子工程水凝膠，能僅利用陽(yáng)光就從大氣中提取出清潔的水。

　　法 國 France

　　低碳技術(shù)專(zhuān)利躋身前沿陣營(yíng)

　　能源轉型風(fēng)“刮”向各個(gè)領(lǐng)域

　　◎本報駐法國記者 李宏策

　　2023年，法國在低碳技術(shù)專(zhuān)利方面處于全球領(lǐng)先地位，3所法國研究機構躋身全球前10名。根據國際能源署的數據，法國原子能和替代能源委員會(huì )全球排名第一，IFP新能源研究所排在第四位，法國國家科學(xué)研究中心排在第七位。法國在氫氣開(kāi)發(fā)方面尤其表現良好，在二氧化碳的捕獲和儲存方面也處于領(lǐng)先地位。

　　法國在氣候觀(guān)測和預測、新能源開(kāi)發(fā)、扶持清潔交通和農業(yè)等方面也不斷加大投入。2023年1月，圖盧茲空間地球物理學(xué)和海洋學(xué)研究實(shí)驗室領(lǐng)銜的國際團隊揭示了比之前預測的更大的冰川質(zhì)量損失，證實(shí)全球溫度升高與冰川質(zhì)量損失之間存在線(xiàn)性關(guān)系。研究評估，至本世紀末，地球全冰川(格陵蘭和南極冰蓋除外)的質(zhì)量與2015年相比可能減少26%—41%，相較此前的預測增加了14%—23%。8月，法國國家科研中心科學(xué)家預測阿爾卑斯山有可能出現嚴重山體滑坡，法國正在檢測阿爾卑斯山的947個(gè)永久凍土帶，相關(guān)研究正在風(fēng)險較大的數個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行。法國生態(tài)部出臺了具體行動(dòng)計劃以監測和應對山谷地區可能的自然災害。

　　新能源方面，法國總統馬克龍2023年11月宣布，法國將在2025年進(jìn)行海上風(fēng)電場(chǎng)項目招標，預計2030—2035年完工，總功率預計達1000萬(wàn)千瓦，可滿(mǎn)足1000萬(wàn)家庭用電需求。當前，法國已安裝和建設中的海上風(fēng)電場(chǎng)總功率約800萬(wàn)千瓦，法國計劃2035年將總功率提升至1800萬(wàn)千瓦，2050年進(jìn)一步提升至4500萬(wàn)千瓦，這將使海上風(fēng)能成為法國僅次于核能的第二大發(fā)電來(lái)源。法國能源部同期宣布通過(guò)了54個(gè)陸上風(fēng)電場(chǎng)項目申請，項目總功率為931兆瓦。

　　農業(yè)方面，法國2023年9月宣布，在“法國2030”投資計劃項下?lián)芸?100萬(wàn)歐元，啟動(dòng)“農業(yè)機器人”項目，加速農業(yè)生態(tài)轉型。項目將由法國國家科研署管理，法國國際農業(yè)和食品環(huán)境研究院支持，農業(yè)機器人協(xié)會(huì )牽頭執行，重點(diǎn)是消除農業(yè)機器人部署的技術(shù)和監管障礙。法國力爭實(shí)現3大目標：開(kāi)展新的生態(tài)農業(yè)實(shí)踐、助力技術(shù)成熟發(fā)展，以及提高農民對新技術(shù)的接受度。

　　德 國 Germany

　　堅定棄核并押注可再生能源

　　開(kāi)展多項氫能?chē)H合作項目

　　◎本報駐德國記者 李 山

　　2023年，德國正式結束核電時(shí)代，最后3座核電站于4月15日停止發(fā)電，但后續的核廢料處理仍將持續數十年。與此同時(shí)，德國政府全力以赴發(fā)展可再生能源，舉行了首屆風(fēng)能和光伏峰會(huì )，發(fā)布了德國風(fēng)能和光伏戰略。政府計劃到2030年實(shí)現80%的全國消費電量由可再生能源供應，到2035年實(shí)現供電系統的碳中和。

　　在能源方面，德國全力推動(dòng)綠氫作為未來(lái)能源載體。為加速氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政府通過(guò)了更新版《國家氫能戰略》，促進(jìn)科學(xué)向工業(yè)的轉化，使氫能夠更容易地整合到現有能源系統中。氫也使德國從世界上其他陽(yáng)光充足和多風(fēng)的地區引入綠色能源成為可能。德國已開(kāi)展多項氫能?chē)H合作項目，計劃在未來(lái)幾年投資50多億歐元，用于國際氫能采購，首次招標已經(jīng)開(kāi)始。德國重點(diǎn)加強了與挪威、比利時(shí)、澳大利亞、加拿大、新西蘭、巴西、智利、阿根廷，以及多個(gè)非洲國家在擴大可再生能源和綠氫生產(chǎn)領(lǐng)域的合作。

　　生物環(huán)境方面，德國馬克斯·普朗克陸地微生物研究所的研究結果顯示，溫暖環(huán)境和光驅動(dòng)的反應或許能在無(wú)須高壓和高溫的情況下，在全球含水環(huán)境中產(chǎn)生甲烷。這些反應可能影響了生命出現前的大氣化學(xué)演化。

　　水資源等方面，德國發(fā)布《國家水戰略》，以應對氣候變化、人口發(fā)展、土地利用改變、技術(shù)革新和消費行為改變等因素對德國水經(jīng)濟形成的新挑戰。卡爾斯魯厄理工學(xué)院科學(xué)家報告稱(chēng)，通過(guò)更均衡地分配使用全球氮肥，其總體用量或能降低32%，同時(shí)維持現有谷物生產(chǎn)水平。德國研究人員還發(fā)現，氣候變暖給歐洲大豆種植帶來(lái)機遇。從長(cháng)遠看，歐洲越來(lái)越多的土地適應大豆種植，這種影響將超過(guò)由于炎熱干旱造成的產(chǎn)量損失，特別是南歐。

　　德國標準化學(xué)會(huì )、電子電氣信息技術(shù)委員會(huì )和工程師協(xié)會(huì )共同發(fā)布“循環(huán)經(jīng)濟標準化路線(xiàn)圖”。該文件描述了行業(yè)面臨的循環(huán)經(jīng)濟方面的挑戰，給出了應對挑戰所需的規范和標準。路線(xiàn)圖圍繞歐盟循環(huán)經(jīng)濟行動(dòng)計劃確定了7個(gè)主題內容：數字化商業(yè)模式和管理、電器工程和通信技術(shù)、電池、包裝、塑料、紡織品、建筑和鄉鎮，包含了超過(guò)200多項標準需求。

　　日 本 Japan

　　量子鉆石延長(cháng)電動(dòng)汽車(chē)續航

　　“空中汽車(chē)”載人首飛成功

　　◎本報記者 張夢(mèng)然

　　日本東京工業(yè)大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出鉆石量子傳感器，可將電動(dòng)汽車(chē)的續航里程增加約10%。該技術(shù)可精確測量?jì)Υ娴碾娏浚瑥亩畲笙薅鹊靥岣哕?chē)載電池的性能，他們的目標是最早在2030年將這項技術(shù)投入實(shí)際應用。

　　名古屋大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種用于燃料電池的新型超高密度磺酸聚合物電解質(zhì)膜。聚合物電解質(zhì)膜是環(huán)保型聚合物電解質(zhì)燃料電池的關(guān)鍵部件之一。

　　日本和美國科學(xué)家合作，在實(shí)驗室生長(cháng)出一種自然形成的常見(jiàn)礦物“白云石”，有望為半導體、太陽(yáng)能電池板等領(lǐng)域帶來(lái)性能更優(yōu)異的材料。

　　日本國家聚變科學(xué)研究所和美國TAE技術(shù)公司攜手，首次在磁約束聚變等離子體中實(shí)現了氫—硼聚變實(shí)驗。研究團隊表示，盡管最新實(shí)驗沒(méi)有產(chǎn)生凈能量增益，但它證明了無(wú)中子核聚變的可行性，使制造更清潔的聚變反應堆成為可能。

　　“空中汽車(chē)”被人們廣泛視為下一代交通工具。日本西南部大分市進(jìn)行了首次“空中汽車(chē)”戶(hù)外載人試飛，讓這一新型交通工具離現實(shí)又近了一步。

　　韓 國 South Korea

　　穩步推動(dòng)實(shí)現碳中和目標

　　擬建設首個(gè)綠氫生產(chǎn)設施

　　◎本報駐韓國記者 薛 嚴

　　2023年，韓國總統直屬2050碳中和綠色增長(cháng)委員會(huì )于4月審議表決了第一個(gè)韓國國家碳中和綠色增長(cháng)基本計劃方案。該方案根據2023年3月施行的《碳中和基本法》制定，維持了韓國前一屆政府提出的國家自主貢獻目標，即到2030年將國家溫室氣體排放量在2018年的水平上減少40%。工業(yè)部門(mén)的減排目標原為2030年排放量較2018年減少14.5%，但基本計劃方案將該比重縮至11.4%。韓國能源技術(shù)研究院等8個(gè)機構和SK E&S、三星工程、GS加德士等5家企業(yè)共同參與“碳捕集產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新推進(jìn)方案”，計劃到2030年開(kāi)發(fā)創(chuàng )新技術(shù)將碳捕集成本降低30%，在韓國東部和西部海域分別增設可捕集120萬(wàn)噸和100萬(wàn)噸碳的設備，在韓國國內建立可儲存10噸二氧化碳的儲藏罐。

　　11月，韓國2050碳中和綠色增長(cháng)委員會(huì )公布韓國“2030年甲烷減排路線(xiàn)圖”，為減排甲烷制定具體措施。根據這次的路線(xiàn)圖，畜產(chǎn)領(lǐng)域將推廣普及低甲烷排放飼料，將糞污凈化處理比率從目前13%提高至2030年的25%以上；農業(yè)領(lǐng)域將推廣系統管理水稻田水分的方法，以有效控制甲烷菌的產(chǎn)生。此外，韓國政府還將加大對逃逸性排放的監測力度。

　　在氫能領(lǐng)域，太陽(yáng)能制氫技術(shù)的關(guān)鍵是光電極，光電極的性能決定了制氫系統的效率。目前光電極尺寸小，要達到規模性制氫生產(chǎn)則需要增大數十甚至百倍。蔚山科學(xué)技術(shù)院研究團隊利用全自動(dòng)噴墨打印技術(shù)，創(chuàng )新“大規模光電極制造技術(shù)”，解決了大規模光制氫的重要難題，可廣泛應用于太陽(yáng)能制氫。其核心技術(shù)是利用大型薄膜太陽(yáng)能電池的噴墨打印技術(shù)來(lái)放大光電極，與傳統真空技術(shù)相比，該技術(shù)具有經(jīng)濟、精確打印復雜多層機構的優(yōu)點(diǎn)，可長(cháng)時(shí)間保持高性能，提高效率。目前，研究團隊已利用該技術(shù)制造出大型模塊式氧化鐵光觸媒電極。

　　11月，韓國三星物產(chǎn)表示將在韓國慶尚北道金泉市建廠(chǎng)，通過(guò)離網(wǎng)(不從外界接收電力、燃氣直接生產(chǎn)能源)太陽(yáng)能發(fā)電利用新再生能源，生產(chǎn)清潔能源綠氫。這將是韓國首個(gè)綠氫生產(chǎn)設施，預計于2025年1月投產(chǎn)并與金泉太陽(yáng)能發(fā)電站連接。新再生能源日產(chǎn)0.6噸綠氫，保障附近的氫能汽車(chē)加氫站等所需。該項目積累的技術(shù)和數據對于推進(jìn)國內外大規模綠氫項目建設都具有借鑒意義。

　　南 非 South Africa

　　舉行泛大西洋研究創(chuàng )新論壇

　　促進(jìn)區域環(huán)保及可持續發(fā)展

　　◎本報駐南非記者 馮志文

　　2023年11月，南非在開(kāi)普敦舉行2023年泛大西洋研究創(chuàng )新聯(lián)盟論壇，挪威和英國兩個(gè)新成員加入該聯(lián)盟。論壇致力于加強基于解決方案和環(huán)境影響為重點(diǎn)的海洋科學(xué)，強調該聯(lián)盟將研究重點(diǎn)放在兩個(gè)領(lǐng)域，一是增加對大西洋與氣候之間關(guān)系的理解，以應對氣候變化；二是協(xié)調對大西洋的觀(guān)測，提高建模能力，加強對海洋生態(tài)系統和生物多樣性的研究。