减排背后的能耗代价不容忽视

        会议执行主席、西安交通大学教授冯霄报告中指出，建立科学、系统的节能减排分析方法是确保实现节能减排的基础。节能可以同时获得减排效果，而单纯的减排过程却会增加能耗。这两个目标不一定同向。节能减排可以通过过程重构、集成、优化而从源头实现，同时也往往需要辅以末端治理而满足环境需求，因此是一个资源、能源、环境、经济和社会协调的多目标全局最优问题。关于过程工业的节能问题，国内外普遍认为，在科学与技术上主要是利用有效能的概念，让能源最大限度地梯级使用，如强化过程传热等。

        中国石油大学教授陈光进认为，减排过程多数为组成高度不对称体系，即需减排的有害组分含量很低，由热力学熵增原理可知，该分离过程极难进行，需要超强推动力，即要耗极高能量才能进行。实际能耗主要来自过程的不可逆性，如何降低过程的不可逆性成为分离过程节能的瓶颈，因此在选择和设计分离过程时，应尽量避免占绝大多数的无害组分的状态发生显著变化。

        陆小华说，由于过程工业的减排以及新能源开发利用中体系极其复杂，具体数据严重匮乏，至今还没有研究者针对减排中的节能问题建立相关模型和参数，难以为传统化石能源利用和新能源开发利用过程的经济性和可持续性进行科学、全面、定量的评估，需要发展新理论、新方法，利用新技术、新数据。会议执行主席、香港大学陈光宇教授分析了电化学方法在节能减排中可发挥的重要作用以及面临的挑战，并提出性能优异的材料和电解液的研发是推进电化学反应的关键。“建立评价过程节能减排的科学标准迫在眉睫。”中国科学院院士、华东理工大学教授胡英说。

        获知热力学效率极限意义重大

        目前，国外研究者已开始意识到需要利用热力学将节能与减排进行耦合，美国著名工程热力学专家Cengel提出了能源效率和绿色化学的定性关系，并指出在绿色工程的研究中需要发展技术以提高过程的能量效率。

        陆小华认为，热力学是解决节能减排这一对矛盾的最佳工具，该学科的根本任务就是给出物质和能量的最大利用极限。有了极限就知道哪些可为、哪些不可为，还有多少潜力可挖。从原理上讲，热力学就是为节能减排而生的，它最擅长解决节能与减排的矛盾，即解决复杂体系中同时存在的能量和物质转换效率问题。

        会议执行主席、清华大学教授费维扬指出，热力学原理是永恒的，需要针对节能减排的迫切需求，发展适用于复杂系统的模型和参数，从而真正指导过程工业和新能源产业的节能减排。胡英教授认为，节能减排机制的核心科学问题是热力学效率和过程速率，它们对应的就是指标和时间。如何利用热力学具有可预测性的优势，发展非平衡热力学在节能减排重要课题中的应用是目前面临的瓶颈。

        与会专家认为，找到热力学的极限意义极大，也是建立科学评价标准的第一步，既可避免制定出盲目的、违反客观规律的行政指令和国家标准，又为挖掘节能减排潜力指明了方向。需要针对节能减排的迫切需求，发展适用于复杂系统的模型和参数，建立科学、系统的节能减排分析方法，从而真正指导过程工业和新能源产业的节能减排。

        与会专家认为，减排国策难以真正落实的科学层面问题是：节能与减排、过程速率与热力学效率是矛盾体，需要面对节能减排发展化学工程新理论、新材料、新方法和新技术。专家建议将过程工业与新材料和新能源工业进行耦合，结合过程的速率和效率进行科学、客观、定量的评价，为我国过程工业复杂多变的污染物治理节能潜力和机制研究提供科学判据，从而为政府制定科学的决策提供有力的支撑和理论依据。