01 专刊介绍

Green Carbon是由中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称"青岛能源所"）主办的英文学术期刊，致力于报道绿色与可持续技术领域的前沿交叉成果。

二十载耕耘，薪火相传。恰逢青岛能源所成立20周年之际，Green Carbon第13期（Volume 4, Issue 3）将作为“青岛能源所建所20周年专刊”于2026年9月出版。

本专刊收录20篇主编特邀高水平文章，作者均为长期关心支持青岛能源所发展的战略科学家，以及绿色碳科学相关领域的公认领军专家。专刊涵盖绿碳科学与可持续技术领域的基础科学发现、关键技术创新、系统过程集成，以及标准与政策框架建议等内容，全面呈现该领域的代表进展与未来方向。

衷心感谢所有撰稿人为本专刊贡献前瞻性学术洞见、系统综述与标志性研究成果，以及对青岛能源所与Green Carbon期刊的大力支持！

02 导读

题目：Carbon Greening: Constructing a New Energy System in Harmony with the Eco-environment

作者：Mingyuan He*

推送导读：

本推送基于中国科学院院士、华东师范大学何鸣元教授发表在专刊的特邀文章“Carbon Greening: Constructing a New Energy System in Harmony with the Eco-environment”（本文），从“双碳”目标下的气候与能源挑战出发，回顾“绿色碳科学”的理论脉络，并重点解读本文如何从物质、生命与环境等多维视角重塑对碳的科学认知，提出以“平衡与循环”为核心，推动能源化工产业从“烃类加工”向“烃类合成与加工”的战略转型，并以可持续航空燃料（SAF）为例剖析了标准驱动下的研发策略。最后，将视角拓展至新型能源体系的整体构建，探讨了碳小分子转化平台的创新空间以及绿色氢、绿色碳与循环碳多元共生的未来图景。

一、从气候危机到战略抉择

本文开篇以一组数据揭示了气候问题的紧迫性：工业化前的80万年间，大气中二氧化碳浓度始终稳定在约280 ppm；而到2025年5月，夏威夷莫纳罗亚观测站记录的数值已达430.5 ppm的历史峰值。一个多世纪以来全球碳排放的急剧攀升，引发了温室效应驱动的系统性生态问题——冰川融化、极端天气频发。碳中和因此成为可持续发展的必然目标。中国于2020年宣布力争2030年前碳达峰、2060年前碳中和，标志着国家发展战略向生态文明建设的重要转变。

二、重新认识碳：从物质基础到生命之源

理解碳问题，关键在于不把碳当作敌人，而是从物质、生命、能源、环境多个维度重新认识它的价值。碳以其-4到+4的价态范围和多样化的成键能力，成为构成物质与生命的基础元素。碳-碳键的稳定性使得长链碳分子得以形成，这是周期表中其他元素无法替代的特性。在氧化还原循环中，二氧化碳作为碳氧化的终极产物，在生命与能量循环中不可或缺——植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳并将其转化为能量分子，人类和动物则在消耗能量时通过呼吸释放二氧化碳，大气中一定浓度的二氧化碳的存在因而有其自然依据。

三、绿色碳科学：平衡与循环的哲学

基于这样的认识，何鸣元院士及其合作者提出了“绿色碳科学”的概念，将其定义为“研究和优化含碳化合物转化及整个碳循环过程，从碳资源加工、碳能源利用、CO₂固定到碳循环，以实现碳资源高效利用和净CO₂排放最小化”。这一学科的核心在于两个关键词：平衡与循环。绿色碳科学并不追求消灭碳或零碳排放，而是通过科学管理碳的流动，实现碳在经济社会系统与自然生态系统之间的动态平衡。

本文借用老子《道德经》“道生一，一生二，二生三，三生万物”的哲学思想，将碳-能源系统的运行规律比作“道”，将氧化与还原反应比作“阴阳”，将碳、氢、氧三元素比作“三才”，由此生发出无穷无尽的物质世界。碳、氢、氧三元素构成的三元体系，以及由此衍生的各种分子体系，成为生成万物的基础。这一三元体系既为“平衡与循环”提供了思想工具，也彰显了用中国哲学框架组织化学问题的独特视角。

四、战略转型：从“烃类加工”到“烃类合成与加工”

在当前中国“十五五”规划开局之年，加快构建新型能源体系成为国家发展的重大战略任务。本文认为，上个世纪可以称为“石油时代”，中国建国以来迅速发展起了规模庞大、门类齐全的石油化工产业。然而，面向本世纪的发展前景，石油等化石燃料虽然在相当长时期内仍将是能源体系的重要组成部分，但为了实现双碳目标和国民经济的绿色低碳发展，化石燃料在新能源体系中的比例必然要下降。

对此，本文提出了明确的战略路径：从制造角度看，石油基能源化工产业的核心是“烃类加工”，而构建新能源体系的关键一步，是要从“烃类加工”走向“烃类合成与加工”。烃类由碳和氢组成，因此从资源角度考虑烃类合成，就必须考虑碳源和氢源的来源。这突出了绿色碳和绿色氢的重要性，也突出了大力发展其生产化学路线和工程技术的必要性。绿色碳指的是储存在陆地植物和土壤中的碳，也可以通过人工还原CO₂与H₂O的氧化还原化学来生产。这一战略转型的本质，是从依赖地下化石碳资源，转向利用地面可再生碳资源和循环碳资源，从而实现碳在经济系统内部的闭环循环。

五、可持续航空燃料：标准驱动的技术创新

文章以可持续航空燃料（SAF）为例，深入剖析了这一转型的现实需求与技术挑战。当前，SAF已成为航空业实现碳减排的关键路径，众多科研团队和产业项目都在聚焦SAF生产技术的研发。从化学本质上看，SAF与传统航空燃料一样都是烃类，主要区别在于碳源必须经过认证为绿色碳。SAF的推广预计将显著减少大气二氧化碳排放，改善地球生态环境。

值得注意的是，SAF是由ASTM D7566-25标准规定的，它是工业标准而非自然常数，是主观世界的建构而非客观自然规律的反映。基于这一判断，本文呼吁科技管理部门应做出战略性安排，根据绿色碳资源的可获得性，明确具体目标、任务和责任单位，重点开展应用研究和应用基础研究。SAF研究不同于探索未知现象和客观世界自然规律的一般性基础研究，技术路线的开发应避免在相似层次上大规模的重复性研究，以免浪费研究资源。这一观点对于当前国内SAF研发的统筹规划具有重要的指导意义。

六、突破瓶颈：碳小分子转化平台的创新空间

在新能源体系构建过程中，仍有许多亟待解决的挑战，例如水制氢的成本问题、氢的储运问题、绿电的有效利用问题，以及生物质的有效利用问题。在碳的层面，本文认为开发和建设高性价比且易于集成到现有炼化一体化装置中的碳小分子转化平台是当务之急。

绿色碳科学关注的是碳、氢、氧三元素之间的组合与相互作用，因此碳小分子转化平台的发展不必局限于现有的CO₂加氢、费托合成、合成气转化或甲烷转化等概念，而应期待更新颖、更深入的洞察和更广泛的技术创新。碳小分子转化平台的建立，将成为连接多元化碳源与多样化产品的枢纽，使得新能源体系能够灵活适应不同的资源禀赋和市场需求，同时与现有石化工业实现平稳对接。

七、多元共生：新能源体系的资源格局

本文最后提出，基于碳绿色化构建新能源体系，是满足国民经济能源需求、同时实现生态文明和谐进步的根本解决方案。在中国当前的新能源体系中，与石油和化石燃料并存的资源包括绿色氢、绿色碳（生物质）和循环碳（二氧化碳、废塑料及其他废弃物）。这些多元化的资源可以用于烃类合成与加工，为经济提供燃料、化学品和各种合成材料。这一愿景的实现，需要化学、材料、能源、环境等多学科的交叉融合，需要基础研究与工程技术的协同创新，也需要政策、产业、资本的系统支持。

八、结语

这篇文章系统梳理了从碳的本质、绿色碳科学理念，到“烃类合成与加工”战略主轴与 SAF、碳小分子平台等具体战场的完整逻辑，不仅是对绿色碳科学十余年发展历程的回顾与总结，更是对未来能源化工产业转型方向的前瞻性指引。

正如文中所引王安石《泊船瓜洲》诗句“春风又绿江南岸”，碳循环的动态平衡恰似那缕唤醒生机的“春风”。何鸣元院士以书法与国画相衬，将传统文化意境与绿色碳科学理念融为一体，体现了中国科学家在科学思考之外的人文情怀。这篇文章不仅凝聚了何院士深厚的学术造诣，更以宏阔的战略视野，为绿色碳科学及新能源体系的未来发展提供了重要的思想启迪。

03 论文信息

论文信息

Mingyuan He. Carbon Greening: Constructing a New Energy System in Harmony with the Eco-environment[J].Green Carbon, 2026.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2026.05.003

论文下载

Carbon Greening-Constructing a New Energy System in Harmony with the Eco-environment

04 作者简介

何鸣元 院士

何鸣元，中国科学院院士。现任华东师范大学化学系教授，博士生导师，化学博士后流动站站长，上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室主任，中国科学院学部主席团成员，国际沸石分子筛协会理事、副主席。华东师范大学第七届学术委员会委员，第一届师资队伍建设委员会主任委员。长期从事催化材料与炼油化工催化剂研究，发明了一系列沸石合成与改性的新方法并开发出多种炼油催化剂，为发展我国重油裂化技术、提高催化裂化汽油辛烷值、开发新标准汽油生产技术等作出贡献。申请国内外专利200多项，其中150多项已授权；在国内外著名刊物发表研究论文200多篇。多次应邀在国际学术会议作大会报告或邀请报告。曾任第15届国际沸石分子筛大会副主席，第16届世界石油大会分会主席，国际学术刊物Applied Catalysis A: General 编委。2000年被国家科技部聘任为绿色化学课题的国家重大基础研究项目首席科学家。2002年起任国际催化理事会理事，2007年当选为国际沸石分子筛协会理事及副主席，2011年当选中国科学院学部主席团成员。获国家发明二等奖、三等奖各一项，中国石化总公司发明一等奖、科技进步一等奖等若干项，所开发的ZRP系列分子筛于1995年被国家科委评为我国十大科技成就之一。被国务院人事部和国家教委联合授予“做出突出贡献的归国留学人员”称号，2001年获何梁何利科技奖，2003年获上海市劳动模范称号。2012年获中国催化成就奖。2012年被法国教育部授予棕榈叶骑士勋章。2025年获绿碳杰出成就奖。

05 Green Carbon

期刊官网：Green Carbon官网

投稿网址：Green Carbon投稿

公众号：Green Carbon公众号

知乎：Green Carbon知乎主页

科学网：Green Carbon科学网主页

微博：Green Carbon微博主页

支持单位：