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在过去的200年里,人类向大气层排放了万亿吨级二氧化碳,如同给地球造了个大棚,它们又被称为——温室气体。
为了让地球呼吸畅快，人类用了很多种方式去表达对地球的“爱”。常见的方式是减排，包括使用清洁能源，提高能源使用效率，减少一次性物品使用等，但人类总要排放碳，地球也会吸收碳，理想状态下吸收量与排放量相抵消，这就是传说中的“碳中和”。
碳中和：是指将CO2等温室气体的人为排放量被人为努力（如将CO2封存与转化、植树种草等）和自然过程所吸收，即排放和吸收相等，实现净碳排放为零。
对于“CO2转化”这一世界级难题，深圳先进院“特等生”们给出了新思路——将原本作为排放废弃物的CO2进行资源化利用，通过开发电催化与生物转化级联技术，实现CO2向高附加值长碳链产品的转化。也就是说人类制造出的废气能被人类利用起来，制作成实用性强的物质，实现“自产自销”。
图源：东方IC
深圳先进院的这群“特等生”们分别是深圳先进院合成所研究员于涛、深圳先进院碳中和所副研究员张小龙、深圳先进院合成所高级工程师夏霖，他们都是“碳中和”研究各主要环节的负责人。
关于如何实现“碳中和”，深圳先进院“三剑侠”是这样说的。
于 涛——深圳先进院合成所研究员
今年4月，于涛团队与合作者成功实现了CO2到葡萄糖和脂肪酸的转化，相关成果以封面文章形式发表于《自然—催化》杂志，他表示：“基于电催化技术，项目团队将联合作战，进一步实现CO2到各类蛋白质如肉蛋白、饲料蛋白等高附加值产物的合成。”
张小龙——深圳先进院碳中和所副研究员
负责新型高效电催化剂开发的张小龙介绍道：当前，电催化CO2还原产物往往局限于简单小分子化学品，其附加值低。“将电催化技术与合成生物学结合，开发电/生物串联催化技术，能够实现CO2向高附加值产品的转化。”
夏 霖——深圳先进院合成所高级工程师
“我的工作就像是电催化体系与合成生物体系的‘粘合剂’，运用交叉学科与集成的方法将两者有机结合，同时用数学建模、热力学计算、物理、化学等方法，研发出能够用于CO2高附加值产品规模化生产的装置，进一步推动链条式、规模化实现CO2的绿色转化与利用。”夏霖表示。
CO2 电催化与生物炼制原型示范平台亮相高交会
这个问题其实可以用大小朋友都爱玩的“乐高”积木来举个例子。
图源：东方IC
可以将CO2理解为一个“积木原材料”，电催化技术负责把CO2高效组合成一单元、二单元、三单元等的“基础积木单元”（低碳化学品），再把这些基础积木单元根据各种各样的组合拼接“说明书”，通过合成生物技术进行有机组合拼接，最终形成各种用途的“积木造型”（高附加值产品）。
图源：pixabay
这些“积木造型”最终将会是米、油、糖等基础原料，或者是香水、药品等精细化学品。
深圳先进院不仅拥有“特等生”，还在今年高交会上带来了好消息。
院士领衔！深圳先进院碳中和技术研究所去筹成立
11月15日，在第二十四届高交会开幕首日，深圳先进院碳中和技术研究所（简称“碳中和所”）揭牌仪式在会展中心举行，标志着深圳先进院碳中和所正式去筹成立。
中国科学院院士、著名碳材料与能源材料科学家成会明担任碳中和所所长。
开发和利用可再生能源实现“碳中和”
作为“碳中和”领域专家，成会明致力于新型储能材料与器件、太阳能光催化材料、碳纳米管、石墨烯等研发，在我国碳材料与储能领域作出了突出贡献。成会明表示，轮胎、纤维、塑料等工业原料目前都以化石资源为主，随着石油、天然气等资源的枯竭，可以把CO2作为工业原料、生产原料加以利用，将其转变成具有工业价值的资源或者农产品。
“这不仅有助于减少碳排放，还能促进‘碳中和’循环经济发展。”成会明表示。
成会明院士
对于如何实现“碳中和”，成会明指出“开发和利用可再生能源是根本途径，而CO2转化与利用也是主要路径之一”。
众所周知，CO2非常稳定，是一种惰性分子，不易活化——如果要进行转化就需要施加能量，因此需要发展高效的催化剂；从经济角度出发，单凭电催化转化成的甲醇、乙醇、甲酸等产品的经济价值有限，这时则需要多学科交叉研究，比如利用合成生物学转化为高附加值产物。这里说的，便是上面所提到的“碳中和”相关技术研究“三剑侠”所研究与实践的事情。
充分发挥学科交叉特色推动研发与创新
化石能源属于有限能源，最终会被消耗殆尽，那么人类的子孙后代如何穿衣吃饭？
立足这一角度，通过CO₂转化，将CO₂作为资源加以利用，更能够实现可持续发展，为后代提供保障。基于这一出发点，碳中和所的研究团队已与深圳先进院相关的研究团队密切合作，充分发挥学科交叉特色，共同推动碳中和相关技术的研发与创新。
1、如与合成所研究CO2生物转化的于涛团队和研究合成生物与电化学交叉融合的夏霖团队合作；
2、与研究无人驾驶的集成所李慧云团队共同开展智慧能源和车网互动技术方面的研究；
3、与研究碳汇的集成所陈劲松团队就碳汇与碳排放的检测开展合作等。
培育和输出一批“碳中和”优秀人才
国际欧亚科学院院士、深圳先进院院长樊建平表示，深圳先进院在碳中和领域，充分发挥学科交叉与人才队伍优势，通过整合现有碳中和领域相关科研力量和引进海内外高端人才，打造在可再生能源生产、能源高效存储与转化、二氧化碳捕获与转化、智慧能源与新型电力系统等关键碳中和领域的一流人才队伍，瞄准核心共性技术突破，以源头创新为产业赋能，助力我国实现“双碳”目标。
深圳先进院樊建平院士
碳中和所也将培育和输出一批碳中和技术领域的优秀人才——
目前，碳中和所已有各类人才60余人、硕士博士研究生50多人，首批设立了低维能源材料研究中心、先进储能技术研究中心两个研究单元。
未来3至5年还将成立若干个研究中心，各类人员总规模达到500至800人，基本涵盖碳中和相关技术领域。
未来，碳中和所将建立碳中和技术创新全链条，培育和带动与碳中和相关的战略新兴产业发展，形成未来可持续发展产业链，并助力深圳市优势产业链的高质量和可持续发展；为政府和企业在零碳低碳能源供给、低碳与零碳产业链、碳吸收与生态再生等方面提供发展战略与政策咨询。
努力推动“碳中和”相关技术走进现实
同日，深圳先进院、招商局集团共同在“碳中和”技术研究上来了一次超前升级——共同成立“CO2绿色转化未来产业联合实验室”，联合研发首个合作项目“基于电催化CO2转化与生物炼制的绿色制造”。
签约仪式现场照片
11月15日，在第二十四届高交会开幕首日，深圳先进院与招商局集团在会展中心举行了实验室共建协议签约仪式，将依托联合实验室共同开展的首个联合研发项目。
据介绍，联合实验室将围绕高效CO2催化转化材料与器件开发、低碳化学品合成生物学转化、多碳源综合利用转化与系统集成等三方面开展研究；将建成围绕CO2绿色转化为产品的千吨级装置和中试线，为建设绿色生物制造产业园和相关产业集群奠定基础，推动碳中和相关产业的发展。
据悉，此次合作是深圳先进院碳中和所最大的一笔产业合作项目，也是继深圳先进院材料所喻学锋团队在二维黑磷领域与兴发集团签订超亿元横向委托合同后，深圳先进院获得的又一合作经费近亿元的重大项目。
谈及合作契机，深圳先进院樊建平院士表示，自建设伊始深圳先进院与招商局就在创新创业、技术合作等方面有着密切的合作，“深圳先进院自蛇口起步，与招商局的合作由来已久”。
招商局集团战略发展部副部长张华则表示，绿色科技产业是招商局集团重点培育的新兴产业之一，但仅靠企业的科技创新力量是远远不够的，这就需要推动“产学研用”各方的协同合作。
“基于招商局集团与深圳先进院的前期合作基础，我们希望能够以产业需求牵引科技攻关，通过整合各方技术和产业资源，推动碳中和领域相关的科技成果落地转化，开辟碳中和领域新赛道，推动新兴产业发展，服务‘30.60’目标的如期实现”张华说。
抢抓产业发展契机，强强联合率先开辟碳中和新赛道
近年来，我国凭借低成本和规模化创新优势，建立起具有较强竞争力的风电、光伏等新兴产业链，已成为全球可再生能源领域超大投资国和生产国。
根据国际能源署的推算，全球清洁能源年投资额有望在2030年超过2万亿美元。在此背景下，应该如何抓住碳中和产业发展契机？
“碳中和产业前景广阔，但需发展颠覆性技术。”中国科学院院士、著名碳材料与能源材料科学家成会明在会上分析，比如：新能源汽车领域可重点发展车网互动技术；节能增效方面可重点发展碳排放检测与碳汇技术；能源储存方面可以重点发展新型储能电池；可再生能源方面可以重点发展集中式海上光伏与风电、分布式光伏等；依托龙头企业重点发展智慧能源网络和新型电力系统等。
那么，在碳中和领域什么是颠覆性技术呢？
随着“碳中和技术研究所”正式去筹成立、“CO2绿色转化未来产业联合实验室”正式成立、“基于电催化CO2转化与生物炼制的绿色制造”正式启动，强强联合下，答案将呼之欲出。
在不久的未来，绿色精细化工和精细农业将成为趋势。成会明表示，以后人类不再只从土地上生产农产品，也可以从实验室中得到农产品，像蛋白质、淀粉等。
合作模式极具创新，不断放大科研成果产业化规模效应
值得关注的是，该合作由成会明牵头并担任联合实验室主任，将带领联合实验室团队突破由新能源驱动的粮食、燃料、高价值化学品的可持续大规模制造技术，建立国际领先的CO2利用技术产业创新体系。
据了解，本次合作模式采用的是深圳先进院率先探索出的“蝴蝶模式”，这是科研成果转移转化方面实现科研产业一体化推进的一种模式。在该模式下，科研成果“0-1-10-∞”的产业化规模效应被不断放大。
也就是说——一般科研项目覆盖的阶段：
是“0-1”，技术从零到有即算完成；或是“1-10”，技术从有到产业化前；又或是“10-∞”，从一个成熟完整的技术链条到投入大规模生产。
而联合实验室，在联合实验室成员、深圳先进院合成所研究员于涛团队与合作者成功实现的CO2到葡萄糖和脂肪酸的转化的科学验证基础上，将进一步贯穿“1-10-∞”全过程，更大程度地提高了成功率。
据成会明透露，根据研发进展，招商局集团有意向在该领域设立基金，如果在研发过程中产生了可以转移转化的成果，如新型催化剂、酵母等，即启动“沿途下蛋”模式，经内部评估后有望随即进行转移转化，甚至规模生产。
高交会上深圳市碳中和先进技术协会正式成立
国家最新部署指出，要加快发展方式绿色转型；积极稳妥推进碳达峰碳中和；开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。实现双碳目标是一场广泛而深刻的社会经济变革。在碳中和的重大历史机遇下，牢牢紧抓碳中和产业发展契机，才能进一步提升核心竞争力。
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