煤炭的未来在于清洁高效转化

煤炭是我国的主体能源和重要工业原料。今年的政府工作报告再次强调“推进煤炭清洁高效利用”。对此，全国人大常委会委员、中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和认为，在未来能源体系中，煤炭应尽量少用于燃烧发电、多实施高效转化。解决碳排放、高水耗及废水、废气、废渣处理处置，是其中的关键问题。

中国能源报：随着能源转型进程加速，当前不乏“去煤化”呼声。对此，您怎么看？

包信和：我国能源结构长期以煤为主，但不少地方现在提到煤炭就打怵。这主要是因为，煤在使用过程中排放大量二氧化碳，消耗大量水资源，对环境产生大量污染。

受多重因素影响，今年国际能源市场充满变数，给保障能源安全敲响警钟。2019年，我国原油和石油对外依存度双破72%，天然气对外依存度突破46%。从已探明的开采量来看，我国石油大概可采12年，天然气大概可采30年，煤炭还可以采50年以上。在一定时期内，真正靠得住的主体能源还是煤，煤炭是我国能源安全的“压舱石”。

中国能源报：围绕“清洁高效”，如何充分挖掘煤的潜力？

包信和：煤炭在我国有两种主流利用方式。一是作为能源，燃烧发电；二是作为原料，制备化学品。

煤电在我国电力供应结构中占比一直超50%，但随着可再生能源技术发展、成本降低，煤炭应该不再是发电的唯一选择。风电、光伏及核电等新能源逐步替代煤电，是我国经济社会发展的愿景和必然趋势。未来，煤到底还要不要大比例用于发电，是一个值得探讨的问题。

另一方面，我国对化学品的需求量非常大，现有获得途径主要依赖原油。在“贫油、少气、相对富煤”的资源禀赋下，我们很难完全依赖石油化工，利用煤炭制备化学品是符合国情的现实之选。在可再生能源发展日渐成熟的基础上，发电用煤能少尽少。把煤用作碳资源制备更多化学品，即发展现代煤化工，是未来清洁高效利用的主要途径。

中国能源报：既然是主流途径，现代煤化工为何长期存在争议？

包信和：除了经济性考量外，目前对煤化工的诟病主要集中在三个方面，也是煤炭实现清洁高效利用必须彻底解决的三个问题。

一是二氧化碳排放。煤的结构及反应过程决定其燃烧一定会产生二氧化碳，燃烧1吨煤排放3吨以上二氧化碳。碳减排是现实需求，也是我国应对气候变化的国际承诺。但目前，真正的碳减排技术成本很高，一般企业难以承受。

二是耗水。煤化工项目往往是用水大户，煤气化、合成及后续产品纯化、分离等环节均离不开水。相应地，合成转化过程产生大量废水。理论上，采用现代技术，煤化工过程中的废水均可经过处理循环利用，但费用越来越高。

三是排放废气、废渣。煤中杂质燃烧产生的废气和固废对环境造成很大压力，无害化处理和资源综合利用的费用逐年攀升，企业压力加大。

中国能源报：有没有办法解决上述问题？

包信和：彻底解决的根本途径在于技术突破，其中催化技术又被寄予厚望。石油化工正是利用催化剂这把“剪刀”，把原油中的大分子“剪裁”成大小不同的分子，从而得到所需的化学品。

90多年来，煤化工一直沿袭费托合成技术，导致洁净水进、废水排放。能否利用催化技术，把煤中的大分子像石油炼制一样直接“剪开”，少排二氧化碳，少用水甚至不用水，高效拿到我们需要的东西？这是催化研究的愿景和长期目标，但现在还很难达到。

我们正在研究一种新型催化技术，无需借助水循环，即可实现煤基合成气一步转化直接制烯烃，在保持二氧化碳排放量不变的情况下，降低水耗和能耗。该技术目前正在实施全流程开车。一旦成功，有望推广至煤制油、制含氧化合物等工艺过程，打造一个煤化工转化新平台。