随着全球温室效应的加剧,人类环境和经济可持续发展面临着严峻挑战。作为最主要的温室气体——二氧化碳,其减排技术越来越受到世界各国的重视。前美国能源部矿能司小型企业高智技术发展项目主任、资深能源专家向哲愚博士近日接受记者采访时表示:“由中国人发明的特色的碳铵和长效碳铵,对于全球碳减排有着极其重要意义。”
从侯德榜到张志明,从碳铵到长效碳铵
碳铵,学名碳酸氢铵,曾经是中国独一无二的氮肥。“追溯碳铵产业源头,不能不归功于在抗战时期从美国归来的著名科学家侯德榜博士。”向哲愚告诉记者,建国初期,正是这种由氨的合成至碳铵的氮肥工业的快速发展,大大提高了粮食产量,从而解决了当年困扰中国的饥饿问题。
“然而,碳铵虽然有效地解决氮肥的需要,但由于其强大的挥发性导致肥效降低,而且挥发时散发的氨气味道也让人胆怯,使用碳铵的农民由此笑称它为‘屁肥’。”向哲愚认为,正是缘于此,中国碳铵在与尿素等进口化肥的竞争中纷纷败北,当年建设在全国各地的无数个碳铵厂有许多遭遇停产命运。
能否有一种方法解决碳铵的挥发性问题,向哲愚说:“当然有。而且找到这一方法的也是一位中国人——中科院生态研究所的张志明教授。”据向哲愚介绍,在上世纪90年代,他受美国能源部矿能司指派回到祖国,并几经努力找到了张志明教授,从而对“长效碳酸氢铵”有了深刻的认识。
“张教授用了15年的时间矢志碳铵研究,找到一种添加剂,不仅使碳铵成为一种低挥发长效氮肥,而且还使碳在土壤中能长期停留。张教授把这种加了添加剂的碳铵命为长效碳酸氢铵(英文缩写LEABC)。”向哲愚说,“在当时,可能连张志明教授都未必知道,由他本人创造的长效碳铵,实际上对于减少二氧化碳排放,解决日益严重的全球温室气体,有着极其重大的意义。”
中国长效碳铵,对全球碳减排的贡献
谈及长效碳铵对世界的贡献,向哲愚告诉记者,首先,把含氮量约17左右的长效碳铵与含氮量更高的尿素相比较,高含氮量的氮肥无法及时被土壤和植物吸收,在土壤中形成硝酸盐和亚硝酸盐,在空气中还生成大量氧化亚氮。前者经下雨冲失,流向水域造成大量水藻生成,污染了水源,并殃及池鱼;后者对温室气体之效应,则数百倍于二氧化碳。因此,可以说含氮量高的氮肥不仅不一定好,而且可能更糟。
向哲愚说:“据中科院研究,长效碳铵在稻田中使用能与土壤生成强大之亲和力,不至于造成过量遗失,均未出现所在水域水藻过盛而由此产生环境污染问题。因此可以说,长效碳铵堪称绿色氮肥。”
“此外更为重要的是,长效碳铵还是一个水溶性的含碳化合物。对于全球二氧化碳的减排有着极其重大的意义。”向哲愚加重语气说,“众所周知,水向低处流。作为水溶性碳化物的长效碳铵,可以成为一个‘化学泵’或曰‘碳泵’,能够把碳原子送入地下。中国地下水多半呈卤咸性,而且更重要的是地层下拥有最多的是钙,这便足够与二氧化碳中和,生成化学式很稳定的化合物——碳酸钙。因此,依据长效碳铵的水溶性特性,可能有效地解决了碳处理这一世界性难题,长效碳铵对于全球脱碳意义重大。”
从烟道取碳产生长效碳铵,全球碳减排的最大动力
向哲愚认为,中国长效碳铵对于世界脱碳的最大贡献在于制造环节。即如何从电厂、炼油厂等工业烟道中提取二氧化碳,生产长效碳铵。
他说,目前长效碳铵对于减少二氧化碳排放贡献之所以尚未被业界普遍认同,一个重要原因在于碳铵的制造环节。当前生产碳铵的主要方式是煤制铵,即煤的气化来产生氢气和一氧化碳,随后又使用转化法来把一氧化碳转换成氢气和二氧化碳,进而和空气中的氨发生碳化反应,生产碳铵。
为何没有人考虑到直接从工业烟道中取二氧化碳生产碳铵呢?向哲愚说,这是因为工业烟道气温度高、流量大,二氧化碳浓度太低。这就需要先把烟道气加压来增加二氧化碳浓度,然后才能推进其碳化反应。而长期以来,虽然从电厂、炼油厂等工业烟道中浓缩二氧化碳的科技很多,但由于设备技术投资较高,而且所耗能量较大,烟道气增压取碳的方法被认为违反“碳账”原则,许多人望而却步。
“但世界上很多问题是因为人们不放弃而获得了解决。”向哲愚告诉记者,据他了解,中国一家能源环保公司——北京卓易天元科技发展有限公司通过不懈努力,已在烟道取碳技术中获得了突破,最近将有两项专利问世。同时,他还欣喜地告诉记者,令人尊敬的张志明教授在获悉长效氢铵对二氧化碳减排的贡献之后,毅然放弃长效碳酸氢铵专利,以期全世界人民都能由此受益。
“中国人凭借自己的智慧,不仅生产出了长效碳铵;还攻克了从工业烟道中提取二氧化碳的世界性难题。”向哲愚说,“这无疑是对全球脱碳和治理温室效应的最大贡献。”