在過去的200年里,人類向大氣層排放了萬億噸級二氧化碳,如同給地球造了個大棚,它們又被稱為——溫室氣體。
為了讓地球呼吸暢快，人類用了很多種方式去表達對地球的“愛”。常見的方式是減排，包括使用清潔能源，提高能源使用效率，減少一次性物品使用等，但人類總要排放碳，地球也會吸收碳，理想狀態下吸收量與排放量相抵消，這就是傳說中的“碳中和”。
碳中和：是指將co2等溫室氣體的人為排放量被人為努力（如將co2封存與轉化、植樹種草等）和自然過程所吸收，即排放和吸收相等，實現凈碳排放為零。
對于“co2轉化”這一世界級難題，深圳先進院“特等生”們給出了新思路——將原本作為排放廢棄物的co2進行資源化利用，通過開發電催化與生物轉化級聯技術，實現co2向高附加值長碳鏈產品的轉化。也就是說人類制造出的廢氣能被人類利用起來，制作成實用性強的物質，實現“自產自銷”。
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深圳先進院的這群“特等生”們分別是深圳先進院合成所研究員于濤、深圳先進院碳中和所副研究員張小龍、深圳先進院合成所高級工程師夏霖，他們都是“碳中和”研究各主要環節的負責人。
關于如何實現“碳中和”，深圳先進院“三劍俠”是這樣說的。
于 濤——深圳先進院合成所研究員
今年4月，于濤團隊與合作者成功實現了co2到葡萄糖和脂肪酸的轉化，相關成果以封面文章形式發表于《自然—催化》雜志，他表示：“基于電催化技術，項目團隊將聯合作戰，進一步實現co2到各類蛋白質如肉蛋白、飼料蛋白等高附加值產物的合成。”
張小龍——深圳先進院碳中和所副研究員
負責新型高效電催化劑開發的張小龍介紹道：當前，電催化co2還原產物往往局限于簡單小分子化學品，其附加值低。“將電催化技術與合成生物學結合，開發電/生物串聯催化技術，能夠實現co2向高附加值產品的轉化。”
夏 霖——深圳先進院合成所高級工程師
“我的工作就像是電催化體系與合成生物體系的‘粘合劑’，運用交叉學科與集成的方法將兩者有機結合，同時用數學建模、熱力學計算、物理、化學等方法，研發出能夠用于co2高附加值產品規模化生產的裝置，進一步推動鏈條式、規模化實現co2的綠色轉化與利用。”夏霖表示。
co2 電催化與生物煉制原型示范平臺亮相高交會
這個問題其實可以用大小朋友都愛玩的“樂高”積木來舉個例子。
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可以將co2理解為一個“積木原材料”，電催化技術負責把co2高效組合成一單元、二單元、三單元等的“基礎積木單元”（低碳化學品），再把這些基礎積木單元根據各種各樣的組合拼接“說明書”，通過合成生物技術進行有機組合拼接，最終形成各種用途的“積木造型”（高附加值產品）。
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這些“積木造型”最終將會是米、油、糖等基礎原料，或者是香水、藥品等精細化學品。
深圳先進院不僅擁有“特等生”，還在今年高交會上帶來了好消息。
院士領銜！深圳先進院碳中和技術研究所去籌成立
11月15日，在第二十四屆高交會開幕首日，深圳先進院碳中和技術研究所（簡稱“碳中和所”）揭牌儀式在會展中心舉行，標志著深圳先進院碳中和所正式去籌成立。
中國科學院院士、著名碳材料與能源材料科學家成會明擔任碳中和所所長。
開發和利用可再生能源實現“碳中和”
作為“碳中和”領域專家，成會明致力于新型儲能材料與器件、太陽能光催化材料、碳納米管、石墨烯等研發，在我國碳材料與儲能領域作出了突出貢獻。成會明表示，輪胎、纖維、塑料等工業原料目前都以化石資源為主，隨著石油、天然氣等資源的枯竭，可以把co2作為工業原料、生產原料加以利用，將其轉變成具有工業價值的資源或者農產品。
“這不僅有助于減少碳排放，還能促進‘碳中和’循環經濟發展。”成會明表示。
成會明院士
對于如何實現“碳中和”，成會明指出“開發和利用可再生能源是根本途徑，而co2轉化與利用也是主要路徑之一”。
眾所周知，co2非常穩定，是一種惰性分子，不易活化——如果要進行轉化就需要施加能量，因此需要發展高效的催化劑；從經濟角度出發，單憑電催化轉化成的甲醇、乙醇、甲酸等產品的經濟價值有限，這時則需要多學科交叉研究，比如利用合成生物學轉化為高附加值產物。這里說的，便是上面所提到的“碳中和”相關技術研究“三劍俠”所研究與實踐的事情。
充分發揮學科交叉特色推動研發與創新
化石能源屬于有限能源，最終會被消耗殆盡，那么人類的子孫后代如何穿衣吃飯？
立足這一角度，通過co?轉化，將co?作為資源加以利用，更能夠實現可持續發展，為后代提供保障。基于這一出發點，碳中和所的研究團隊已與深圳先進院相關的研究團隊密切合作，充分發揮學科交叉特色，共同推動碳中和相關技術的研發與創新。
1、如與合成所研究co2生物轉化的于濤團隊和研究合成生物與電化學交叉融合的夏霖團隊合作；
2、與研究無人駕駛的集成所李慧云團隊共同開展智慧能源和車網互動技術方面的研究；
3、與研究碳匯的集成所陳勁松團隊就碳匯與碳排放的檢測開展合作等。
培育和輸出一批“碳中和”優秀人才
國際歐亞科學院院士、深圳先進院院長樊建平表示，深圳先進院在碳中和領域，充分發揮學科交叉與人才隊伍優勢，通過整合現有碳中和領域相關科研力量和引進海內外高端人才，打造在可再生能源生產、能源高效存儲與轉化、二氧化碳捕獲與轉化、智慧能源與新型電力系統等關鍵碳中和領域的一流人才隊伍，瞄準核心共性技術突破，以源頭創新為產業賦能，助力我國實現“雙碳”目標。
深圳先進院樊建平院士
碳中和所也將培育和輸出一批碳中和技術領域的優秀人才——
目前，碳中和所已有各類人才60余人、碩士博士研究生50多人，首批設立了低維能源材料研究中心、先進儲能技術研究中心兩個研究單元。
未來3至5年還將成立若干個研究中心，各類人員總規模達到500至800人，基本涵蓋碳中和相關技術領域。
未來，碳中和所將建立碳中和技術創新全鏈條，培育和帶動與碳中和相關的戰略新興產業發展，形成未來可持續發展產業鏈，并助力深圳市優勢產業鏈的高質量和可持續發展；為政府和企業在零碳低碳能源供給、低碳與零碳產業鏈、碳吸收與生態再生等方面提供發展戰略與政策咨詢。
努力推動“碳中和”相關技術走進現實
同日，深圳先進院、**局集團共同在“碳中和”技術研究上來了一次超前升級——共同成立“co2綠色轉化未來產業聯合實驗室”，聯合研發首個合作項目“基于電催化co2轉化與生物煉制的綠色制造”。
簽約儀式現場照片
11月15日，在第二十四屆高交會開幕首日，深圳先進院與**局集團在會展中心舉行了實驗室共建協議簽約儀式，將依托聯合實驗室共同開展的首個聯合研發項目。
據介紹，聯合實驗室將圍繞高效co2催化轉化材料與器件開發、低碳化學品合成生物學轉化、多碳源綜合利用轉化與系統集成等三方面開展研究；將建成圍繞co2綠色轉化為產品的千噸級裝置和中試線，為建設綠色生物制造產業園和相關產業集群奠定基礎，推動碳中和相關產業的發展。
據悉，此次合作是深圳先進院碳中和所最大的一筆產業合作項目，也是繼深圳先進院材料所喻學鋒團隊在二維黑磷領域與興發集團簽訂超億元橫向委托合同后，深圳先進院獲得的又一合作經費近億元的重大項目。
談及合作契機，深圳先進院樊建平院士表示，自建設伊始深圳先進院與**局就在創新創業、技術合作等方面有著密切的合作，“深圳先進院自蛇口起步，與**局的合作由來已久”。
**局集團戰略發展部副部長張華則表示，綠色科技產業是**局集團重點培育的新興產業之一，但僅靠企業的科技創新力量是遠遠不夠的，這就需要推動“產學研用”各方的協同合作。
“基于**局集團與深圳先進院的前期合作基礎，我們希望能夠以產業需求牽引科技攻關，通過整合各方技術和產業資源，推動碳中和領域相關的科技成果落地轉化，開辟碳中和領域新賽道，推動新興產業發展，服務‘30.60’目標的如期實現”張華說。
搶抓產業發展契機，強強聯合率先開辟碳中和新賽道
近年來，我國憑借低成本和規模化創新優勢，建立起具有較強競爭力的風電、光伏等新興產業鏈，已成為全球可再生能源領域超大投資國和生產國。
根據國際能源署的推算，全球清潔能源年投資額有望在2030年超過2萬億美元。在此背景下，應該如何抓住碳中和產業發展契機？
“碳中和產業前景廣闊，但需發展顛覆性技術。”中國科學院院士、著名碳材料與能源材料科學家成會明在會上分析，比如：新能源汽車領域可重點發展車網互動技術；節能增效方面可重點發展碳排放檢測與碳匯技術；能源儲存方面可以重點發展新型儲能電池；可再生能源方面可以重點發展集中式海上光伏與風電、分布式光伏等；依托龍頭企業重點發展智慧能源網絡和新型電力系統等。
那么，在碳中和領域什么是顛覆性技術呢？
隨著“碳中和技術研究所”正式去籌成立、“co2綠色轉化未來產業聯合實驗室”正式成立、“基于電催化co2轉化與生物煉制的綠色制造”正式啟動，強強聯合下，答案將呼之欲出。
在不久的未來，綠色精細化工和精細農業將成為趨勢。成會明表示，以后人類不再只從土地上生產農產品，也可以從實驗室中得到農產品，像蛋白質、淀粉等。
合作模式極具創新，不斷放大科研成果產業化規模效應
值得關注的是，該合作由成會明牽頭并擔任聯合實驗室主任，將帶領聯合實驗室團隊突破由新能源驅動的糧食、燃料、高價值化學品的可持續大規模制造技術，建立國際領先的co2利用技術產業創新體系。
據了解，本次合作模式采用的是深圳先進院率先探索出的“蝴蝶模式”，這是科研成果轉移轉化方面實現科研產業一體化推進的一種模式。在該模式下，科研成果“0-1-10-∞”的產業化規模效應被不斷放大。
也就是說——一般科研項目覆蓋的階段：
是“0-1”，技術從零到有即算完成；或是“1-10”，技術從有到產業化前；又或是“10-∞”，從一個成熟完整的技術鏈條到投入大規模生產。
而聯合實驗室，在聯合實驗室成員、深圳先進院合成所研究員于濤團隊與合作者成功實現的co2到葡萄糖和脂肪酸的轉化的科學驗證基礎上，將進一步貫穿“1-10-∞”全過程，更大程度地提高了成功率。
據成會明透露，根據研發進展，**局集團有意向在該領域設立基金，如果在研發過程中產生了可以轉移轉化的成果，如新型催化劑、酵母等，即啟動“沿途下蛋”模式，經內部評估后有望隨即進行轉移轉化，甚至規模生產。
高交會上深圳市碳中和先進技術協會正式成立
國家最新部署指出，要加快發展方式綠色轉型；積極穩妥推進碳達峰碳中和；開辟發展新領域新賽道，不斷塑造發展新動能新優勢。實現雙碳目標是一場廣泛而深刻的社會經濟變革。在碳中和的重大歷史機遇下，牢牢緊抓碳中和產業發展契機，才能進一步提升核心競爭力。
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