綠色發展，人與(yu) 自然更和諧——2023年世界科技發展回顧·能源環保篇

　　【世界科技發展回顧】

　　俄羅斯 Russia

　　批準應對氣變行動計劃

　　研發固體(ti) 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計劃。該計劃提出，要改進和完善應對自然災害風險的保護機製，創建和引入研究氣候變化的新技術方案，編製俄羅斯和國際社會(hui) 相關(guan) 經濟部門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，按聯邦、部門和聯邦主體(ti) 不同層級劃分為(wei) 17項措施，並在組織、法律、科研和信息保障等方麵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計劃，在其框架內(nei) 開始形成相關(guan) 國家體(ti) 係，明確規定了俄羅斯在該階段應對氣候變化的一係列具體(ti) 工作和目標。適應氣候變化的2028年前第三階段國家行動計劃將在2025年底前製定。

　　俄羅斯烏(wu) 拉爾聯邦大學研發出了更環保的固體(ti) 氧化物燃料電池，可替代酸性、堿性和鋰電池。固體(ti) 氧化物燃料電池具有陶瓷金屬材料製成的陽極和多孔氧化物製成的陰極。為(wei) 了簡化固體(ti) 氧化物燃料電池的生產(chan) ，研究人員設計了對稱電池，電池中的兩(liang) 個(ge) 電極成分相同。而用於(yu) 生產(chan) 對稱固體(ti) 氧化物燃料電池的是基於(yu) 鐵、鋇和鑭的新鐵氧體(ti) 化合物，這類物質在空氣中表現出高電導率和低極化電阻。

　　英 國 The UK

　　持續關(guan) 注全球變暖和汙染

　　開發新型節能與(yu) 減排設施

　　◎本報記者 劉 霞

　　2023年，氣候變化、空氣汙染等環境問題引發英國科學家強烈關(guan) 注，他們(men) 對此開展了多項研究並取得不少成果。

　　在全球變暖方麵，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(ye) 化前水平高出1.5℃。2024年可能是全球平均地表溫度比工業(ye) 化前時代高出1.5℃以上的第一年；帝國理工學院的研究也表明，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℃。

　　空氣汙染和溫室氣體(ti) 排放增加也引發了科學家的警惕。英國首席醫療官克裏斯·惠迪指出，人們(men) 對室內(nei) 空氣汙染及其對健康的影響所知甚少，需要全球行動應對這一被忽視的問題。英國皇家天文學家馬丁·裏斯表示，由於(yu) 光汙染加劇，20年後，人類可能無法看到夜晚的星空。50位頂尖科學家發出警告，過去10年，全球溫室氣體(ti) 排放量創下“曆史新高”，導致全球以前所未有的速度變暖。

　　全球生態環境的變化對生物產(chan) 生了顯著影響。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，使帝企鵝雛鳥在南極洲西部多個(ge) 繁殖地大量死亡。該機構科學家首次在該地區發現了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、企鵝等帶來毀滅性影響，甚至導致某些物種滅絕；布裏斯托大學研究團隊的模型顯示，在約2.5億(yi) 年後下一個(ge) 超大陸形成時，炎熱氣候將會(hui) 超出哺乳動物生理極限。

　　為(wei) 解決(jue) 環境問題，科學家各出奇招研製出各種節能減排設施。劍橋大學研究人員開發了一種太陽能技術，可將二氧化碳和水轉化為(wei) 液體(ti) 燃料，並能直接作為(wei) 臨(lin) 時燃料驅動汽車發動機；該校研究人員研發的一種太陽能反應堆，可將捕獲的二氧化碳和塑料廢物轉化為(wei) 可持續燃料和其他有價(jia) 值的化學產(chan) 品；該校科學家還開發了一種漂浮的太陽能裝置，可在世界任何地方將受汙染的水轉化為(wei) 清潔的氫燃料和純淨水；謝菲爾德大學研究人員發現，真菌每年儲(chu) 存了超過1/3的化石燃料燃燒產(chan) 生的碳；牛津大學化學家團隊首次在不使用危險氣體(ti) 的情況下生產(chan) 出氟化物。

　　美 國 The US

　　環保材料減少能源使用

　　研發“憑空”取電取水

　　◎本報記者 張佳欣

　　為(wei) 了應對氣候變化，節能減排材料和能源一直是研究“熱寵”。美國斯坦福大學科學家發明了一種新型塗料，可使房屋和其他建築在夏天保持涼爽，冬天保持溫暖，從(cong) 而顯著減少能源使用，降低溫室氣體(ti) 排放；加州大學聖迭戈分校研究人員開發出一種3D打印的新型生物工程材料，以一種可持續且環保的方式來清除水中的汙染物；在機器學習(xi) 的指導下，橡樹嶺國家實驗室研究人員設計了一種創紀錄的炭基超級電容材料，其儲(chu) 存的能量是當前最佳商業(ye) 材料的4倍，用這種新材料製造的超級電容器可儲(chu) 存更多的能量，從(cong) 而改善再生製動係統、電力電子設備和輔助電源。

　　馬薩諸塞大學阿默斯特分校研究表明，幾乎任何材料均可變成一種從(cong) 濕潤空氣中不斷收集電力的設備，這為(wei) 清潔電力的獲取打開一扇寬闊的大門。此外，得克薩斯大學奧斯汀分校研究人員在從(cong) 稀薄空氣中獲得可飲用水方麵取得重大突破，他們(men) 開發出一種分子工程水凝膠，能僅(jin) 利用陽光就從(cong) 大氣中提取出清潔的水。

　　法 國 France

　　低碳技術專(zhuan) 利躋身前沿陣營

　　能源轉型風“刮”向各個(ge) 領域

　　◎本報駐法國記者 李宏策

　　2023年，法國在低碳技術專(zhuan) 利方麵處於(yu) 全球領先地位，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(hui) 全球排名第一，IFP新能源研究所排在第四位，法國國家科學研究中心排在第七位。法國在氫氣開發方麵尤其表現良好，在二氧化碳的捕獲和儲(chu) 存方麵也處於(yu) 領先地位。

　　法國在氣候觀測和預測、新能源開發、扶持清潔交通和農(nong) 業(ye) 等方麵也不斷加大投入。2023年1月，圖盧茲(zi) 空間地球物理學和海洋學研究實驗室領銜的國際團隊揭示了比之前預測的更大的冰川質量損失，證實全球溫度升高與(yu) 冰川質量損失之間存在線性關(guan) 係。研究評估，至本世紀末，地球全冰川(格陵蘭(lan) 和南極冰蓋除外)的質量與(yu) 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家預測阿爾卑斯山有可能出現嚴(yan) 重山體(ti) 滑坡，法國正在檢測阿爾卑斯山的947個(ge) 永久凍土帶，相關(guan) 研究正在風險較大的數個(ge) 地點進行。法國生態部出台了具體(ti) 行動計劃以監測和應對山穀地區可能的自然災害。

　　新能源方麵，法國總統馬克龍2023年11月宣布，法國將在2025年進行海上風電場項目招標，預計2030—2035年完工，總功率預計達1000萬(wan) 千瓦，可滿足1000萬(wan) 家庭用電需求。當前，法國已安裝和建設中的海上風電場總功率約800萬(wan) 千瓦，法國計劃2035年將總功率提升至1800萬(wan) 千瓦，2050年進一步提升至4500萬(wan) 千瓦，這將使海上風能成為(wei) 法國僅(jin) 次於(yu) 核能的第二大發電來源。法國能源部同期宣布通過了54個(ge) 陸上風電場項目申請，項目總功率為(wei) 931兆瓦。

　　農(nong) 業(ye) 方麵，法國2023年9月宣布，在“法國2030”投資計劃項下撥款2100萬(wan) 歐元，啟動“農(nong) 業(ye) 機器人”項目，加速農(nong) 業(ye) 生態轉型。項目將由法國國家科研署管理，法國國際農(nong) 業(ye) 和食品環境研究院支持，農(nong) 業(ye) 機器人協會(hui) 牽頭執行，重點是消除農(nong) 業(ye) 機器人部署的技術和監管障礙。法國力爭(zheng) 實現3大目標：開展新的生態農(nong) 業(ye) 實踐、助力技術成熟發展，以及提高農(nong) 民對新技術的接受度。

　　德 國 Germany

　　堅定棄核並押注可再生能源

　　開展多項氫能國際合作項目

　　◎本報駐德國記者 李 山

　　2023年，德國正式結束核電時代，最後3座核電站於(yu) 4月15日停止發電，但後續的核廢料處理仍將持續數十年。與(yu) 此同時，德國政府全力以赴發展可再生能源，舉(ju) 行了首屆風能和光伏峰會(hui) ，發布了德國風能和光伏戰略。政府計劃到2030年實現80%的全國消費電量由可再生能源供應，到2035年實現供電係統的碳中和。

　　在能源方麵，德國全力推動綠氫作為(wei) 未來能源載體(ti) 。為(wei) 加速氫能產(chan) 業(ye) 的發展，政府通過了更新版《國家氫能戰略》，促進科學向工業(ye) 的轉化，使氫能夠更容易地整合到現有能源係統中。氫也使德國從(cong) 世界上其他陽光充足和多風的地區引入綠色能源成為(wei) 可能。德國已開展多項氫能國際合作項目，計劃在未來幾年投資50多億(yi) 歐元，用於(yu) 國際氫能采購，首次招標已經開始。德國重點加強了與(yu) 挪威、比利時、澳大利亞(ya) 、加拿大、新西蘭(lan) 、巴西、智利、阿根廷，以及多個(ge) 非洲國家在擴大可再生能源和綠氫生產(chan) 領域的合作。

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

　　水資源等方麵，德國發布《國家水戰略》，以應對氣候變化、人口發展、土地利用改變、技術革新和消費行為(wei) 改變等因素對德國水經濟形成的新挑戰。卡爾斯魯厄理工學院科學家報告稱，通過更均衡地分配使用全球氮肥，其總體(ti) 用量或能降低32%，同時維持現有穀物生產(chan) 水平。德國研究人員還發現，氣候變暖給歐洲大豆種植帶來機遇。從(cong) 長遠看，歐洲越來越多的土地適應大豆種植，這種影響將超過由於(yu) 炎熱幹旱造成的產(chan) 量損失，特別是南歐。

　　德國標準化學會(hui) 、電子電氣信息技術委員會(hui) 和工程師協會(hui) 共同發布“循環經濟標準化路線圖”。該文件描述了行業(ye) 麵臨(lin) 的循環經濟方麵的挑戰，給出了應對挑戰所需的規範和標準。路線圖圍繞歐盟循環經濟行動計劃確定了7個(ge) 主題內(nei) 容：數字化商業(ye) 模式和管理、電器工程和通信技術、電池、包裝、塑料、紡織品、建築和鄉(xiang) 鎮，包含了超過200多項標準需求。

　　日 本 Japan

　　量子鑽石延長電動汽車續航

　　“空中汽車”載人首飛成功

　　◎本報記者 張夢然

　　日本東(dong) 京工業(ye) 大學科學家研發出鑽石量子傳(chuan) 感器，可將電動汽車的續航裏程增加約10%。該技術可精確測量儲(chu) 存的電量，從(cong) 而最大限度地提高車載電池的性能，他們(men) 的目標是最早在2030年將這項技術投入實際應用。

　　名古屋大學研究人員開發了一種用於(yu) 燃料電池的新型超高密度磺酸聚合物電解質膜。聚合物電解質膜是環保型聚合物電解質燃料電池的關(guan) 鍵部件之一。

　　日本和美國科學家合作，在實驗室生長出一種自然形成的常見礦物“白雲(yun) 石”，有望為(wei) 半導體(ti) 、太陽能電池板等領域帶來性能更優(you) 異的材料。

　　日本國家聚變科學研究所和美國TAE技術公司攜手，首次在磁約束聚變等離子體(ti) 中實現了氫—硼聚變實驗。研究團隊表示，盡管最新實驗沒有產(chan) 生淨能量增益，但它證明了無中子核聚變的可行性，使製造更清潔的聚變反應堆成為(wei) 可能。

　　“空中汽車”被人們(men) 廣泛視為(wei) 下一代交通工具。日本西南部大分市進行了首次“空中汽車”戶外載人試飛，讓這一新型交通工具離現實又近了一步。

　　韓 國 South Korea

　　穩步推動實現碳中和目標

　　擬建設首個(ge) 綠氫生產(chan) 設施

　　◎本報駐韓國記者 薛 嚴(yan)

　　2023年，韓國總統直屬2050碳中和綠色增長委員會(hui) 於(yu) 4月審議表決(jue) 了第一個(ge) 韓國國家碳中和綠色增長基本計劃方案。該方案根據2023年3月施行的《碳中和基本法》製定，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(ti) 排放量在2018年的水平上減少40%。工業(ye) 部門的減排目標原為(wei) 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%。韓國能源技術研究院等8個(ge) 機構和SK E&S、三星工程、GS加德士等5家企業(ye) 共同參與(yu) “碳捕集產(chan) 業(ye) 技術創新推進方案”，計劃到2030年開發創新技術將碳捕集成本降低30%，在韓國東(dong) 部和西部海域分別增設可捕集120萬(wan) 噸和100萬(wan) 噸碳的設備，在韓國國內(nei) 建立可儲(chu) 存10噸二氧化碳的儲(chu) 藏罐。

　　11月，韓國2050碳中和綠色增長委員會(hui) 公布韓國“2030年甲烷減排路線圖”，為(wei) 減排甲烷製定具體(ti) 措施。根據這次的路線圖，畜產(chan) 領域將推廣普及低甲烷排放飼料，將糞汙淨化處理比率從(cong) 目前13%提高至2030年的25%以上；農(nong) 業(ye) 領域將推廣係統管理水稻田水分的方法，以有效控製甲烷菌的產(chan) 生。此外，韓國政府還將加大對逃逸性排放的監測力度。

　　在氫能領域，太陽能製氫技術的關(guan) 鍵是光電極，光電極的性能決(jue) 定了製氫係統的效率。目前光電極尺寸小，要達到規模性製氫生產(chan) 則需要增大數十甚至百倍。蔚山科學技術院研究團隊利用全自動噴墨打印技術，創新“大規模光電極製造技術”，解決(jue) 了大規模光製氫的重要難題，可廣泛應用於(yu) 太陽能製氫。其核心技術是利用大型薄膜太陽能電池的噴墨打印技術來放大光電極，與(yu) 傳(chuan) 統真空技術相比，該技術具有經濟、精確打印複雜多層機構的優(you) 點，可長時間保持高性能，提高效率。目前，研究團隊已利用該技術製造出大型模塊式氧化鐵光觸媒電極。

　　11月，韓國三星物產(chan) 表示將在韓國慶尚北道金泉市建廠，通過離網(不從(cong) 外界接收電力、燃氣直接生產(chan) 能源)太陽能發電利用新再生能源，生產(chan) 清潔能源綠氫。這將是韓國首個(ge) 綠氫生產(chan) 設施，預計於(yu) 2025年1月投產(chan) 並與(yu) 金泉太陽能發電站連接。新再生能源日產(chan) 0.6噸綠氫，保障附近的氫能汽車加氫站等所需。該項目積累的技術和數據對於(yu) 推進國內(nei) 外大規模綠氫項目建設都具有借鑒意義(yi) 。

　　南 非 South Africa

　　舉(ju) 行泛大西洋研究創新論壇

　　促進區域環保及可持續發展

　　◎本報駐南非記者 馮(feng) 誌文

　　2023年11月，南非在開普敦舉(ju) 行2023年泛大西洋研究創新聯盟論壇，挪威和英國兩(liang) 個(ge) 新成員加入該聯盟。論壇致力於(yu) 加強基於(yu) 解決(jue) 方案和環境影響為(wei) 重點的海洋科學，強調該聯盟將研究重點放在兩(liang) 個(ge) 領域，一是增加對大西洋與(yu) 氣候之間關(guan) 係的理解，以應對氣候變化；二是協調對大西洋的觀測，提高建模能力，加強對海洋生態係統和生物多樣性的研究。