推动化学工业去化石燃料转型《自然》EDITORIAL

实现净零排放，意味着淘汰化石燃料，而非摒弃碳元素——这种化学元素在驱动现代社会运转方面，发挥着至关重要的作用。

一片盛开着黄色油菜花的田野。中景处，一辆拖拉机牵引着喷雾器驶过一座座风力发电机。

油菜籽等生物燃料并非化石基碳的理想替代品。图片来源：克里斯蒂安·博奇/彭博社/盖蒂图片社

在可持续发展研究与政策领域，流传着一个相对新颖的词汇：去化石燃料化。在专业圈层之外，人们未必能清晰认识到，逐步淘汰化石燃料，并不等同于淘汰碳元素。在净零排放的愿景下，碳基燃料仍有其用武之地，例如用于发电及航空领域。目前，碳元素大多从化石烃类中提取，它同时也是肥皂、洗涤剂等日用消费品，以及医药、化肥、塑料制品不可或缺的组成部分。

德国许尔特市的新能源研究机构**诺瓦研究所**指出，预计到2050年，全球对化学品中“内嵌碳”的需求将翻倍。但这些碳元素不能再依赖煤炭、天然气、石油等传统来源，这类化石能源必须被封存于地下，而这正是去化石燃料化的核心要义所在。

化学手段可助力塑料产业走向可持续，但并非万全之策

去化石燃料化，是指探寻可持续的路径，来生产碳基化学品。碳的替代来源包括大气、植物，以及各类现有生物或工业废弃物，例如废旧塑料、农业残余物等。在某些情况下，这些化学品最终会通过燃烧或生物降解，将二氧化碳重新释放回大气中。从原理上来说，这一过程属于闭环循环，不会额外增加大气中的温室气体含量。

尽管已有迹象表明，包括部分欧洲国家及美国在内的一些政府，在气候承诺上出现了倒退，但去化石燃料化这一议题，仍受到了学界日益增长的关注——这一趋势也理应延续。在这篇分为两部分的社论中，我们将阐述学术界与工业界的研究人员面临的部分挑战。要实现去化石燃料化的规模化推进，这些挑战亟待科学家与政策制定者携手攻克。本文为第一部分，聚焦欧洲地区的现状；下一部分将探讨中国在该领域取得的进展。

农作物生物质是**非化石基碳**的关键来源，且具备规模化开采的潜力。欧盟的生物燃料战略是推动其大规模生产的重要驱动力，该战略强制要求交通燃料中必须掺入生物质衍生产品，例如以葵花籽油、棕榈油等为原料制成的生物柴油，以及以玉米、小麦等作物为原料合成的生物乙醇。

但开垦现有农田，或将荒地改造为能源作物种植用地，绝非理想之选。究其原因，这种做法不仅会威胁生物多样性、损害土壤健康，还会加剧水资源压力。有证据显示，这一政策促使农民将原本种植粮食作物的土地改种能源作物，进而推动了粮食价格上涨。

另一种颇具潜力但尚未被充分开发的方案，是从农作物废弃物中的木质纤维素（一种结构坚韧的植物成分）中提取碳元素。该方案的一大显著优势在于，无需占用额外土地。但这种提取工艺成本高昂、生产周期漫长，两大因素均制约了其规模化发展¹。

其他潜在的废弃碳源包括城市垃圾与工业废料，废旧塑料也位列其中。目前，欧盟地区生产的塑料已有超过40%实现回收利用。若能攻克相关技术难题，这一回收率有望进一步提升²。当下主流的回收方式，是通过粉碎或熔融将废旧塑料加工成塑料碎片，再制成颗粒，用于生产新的塑料制品。

若要进一步提高回收率，则需研发并推广化学回收技术。这类技术可将塑料分解为小分子，再以此为原料合成新的大分子聚合物。

从化石燃料燃烧产物或空气中捕获的二氧化碳，是实现去化石燃料化的重要潜在途径。诺瓦研究所预测，到2050年，全球化工行业所需的碳元素中，有三分之一可能来自这一渠道，而来自生物质的碳元素占比预计为22%。据估算，目前大气中储存的碳元素高达近9000亿吨，几乎是植被中碳储量（4500亿吨）的两倍³。

不过，关于2050年的发展前景，各方预测存在较大分歧。部分观点认为，二氧化碳将成为化学品生产的主要原料；也有观点认为，它在未来化工原料中的占比将微乎其微。

要将二氧化碳转化为具有实用价值的碳基分子，首先需将其转化为其他物质。通常的做法是让二氧化碳与氢气发生反应，要么生成烃类化合物，要么脱去一个氧原子。由于二氧化碳化学性质稳定，要突破这类反应的热力学壁垒，需要消耗大量能量。而只有依靠可再生能源供能，这一转化过程才算得上真正的可持续。

捕获空气中的二氧化碳，不仅难度大，成本也居高不下，部分原因正是源于二氧化碳的稳定性。因此，这项技术尚未得到欧洲各国政府的优先重视。而这一现状，必须得到改变。

今年5月，联合国气候变化相关人权问题特别报告员**埃莉萨·莫盖拉**发布一份报告，敦促各国政府将经济体去化石燃料化，作为淘汰化石燃料工作的重要组成部分。在英国，皇家学会与化学工程师学会也已呼吁政府为去化石燃料化相关研究提供支持。

这些呼吁的合理性不言而喻——这类旨在推动化工产业发展的研究，与政府通过资助科学研究来促进经济增长的政策方向高度契合。欧盟与中国还联合开展了一项名为“中欧桥梁”的研究计划，聚焦脱碳技术，但该计划将于明年到期。该计划不仅需要续约，还应调整核心关注点，将**去化石燃料化**置于优先地位。