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首席科學家鐘發平:建構綠色生态體系 發展儲能新質生産力

作者:科技視訊
首席科學家鐘發平:建構綠色生态體系 發展儲能新質生産力

民以食為天,食以安為先。食品安全離不開标準化的生産加工,更離不開源頭的水源與土壤保護。4月20日,中原食品實驗室科學家大會在河南省漯河市隆重舉行。由4位中國工程院院士和70餘名專家學者組成的“學術天團”圍繞食品安全、環境健康等展開交流。

針對新能源與儲能産業在爆發式增長過程中面臨的産業發展與資源、環境承載量之間的沖突,以及由此導緻的環境保護與職業健康課題,本次科學家大會特别邀請了先進儲能材料國家工程研究中心主任兼首席科學家鐘發平做主旨報告。

挑戰:ESG規則下,儲能産業面臨七大課題

近年來,世界各國政府近年來紛紛基于自身國情,制定并推進ESG相關的立法與政策。這些政策均與氣候變化、環境保護、能源轉型密切相關,展現了國際社會對ESG重要性的認識和對可持續發展的關注。

當天,鐘發平在《ESG規則下儲能産業可持續發展的挑戰與對策》的報告中指出,在能源安全戰略和“3060”雙碳目标的共同驅動下,大陸的儲能産業迎來了打造國際優勢産業叢集和産業綠色生态樣闆工程的曆史性機遇,有望形成超萬億級市場的獨立賽道,但也帶來了能源消耗、環境污染和碳排放壓力。

在ESG規則下,儲能産業面臨着七大核心課題,包括能源消耗與碳排放、供應商管理與材料采購、循環材料使用與廢棄物回收、技術創新與發展、污染物與廢棄物排放、勞動安全與健康、産品安全等。特别是在儲能電池(以锂電池為主)原材料的采選冶、電芯制造和退役電池回收等環節,存在高污染、高能耗、高碳排放問題,其中又以資源擷取和退役電池回收環節最為突出。

以退役電池回收為例,由于電池正負極中含有多種重金屬以及無機、有機化合物,電解液中的六氟磷酸锂在空氣環境中容易水解産生五氟化磷、氟化氫等有害物質,若不能有效回收處理,将會對人體健康造成傷害,對空氣、土壤、地下水和生态系統造成污染。同時,大陸廢舊锂電池回收行業目前還存在“小、散、亂”的局面,衆多的“小作坊”企業以環境污染、安全隐患、損害職業健康作為代價,嚴重影響了廢舊锂電池回收市場秩序。

在技術端,傳統回收工藝也仍然沒有較好解決效率、排放和成本問題。在資源端,大陸鎳、钴、锂等戰略性礦産資源的對外依存度高,安全高效的退役電池回收是提升資源保障能力的有效路徑,是潛力巨大的城市礦山。對此,中國工程院外籍院士、南方科技大學工學院院長徐政和表示,為了保證資源安全,避免環境污染問題,電池回收勢在必行。為此,他和團隊自主創新了可控閃碎技術。該技術利用廢舊電池的殘餘能量,對電池進行高效破碎,實作“綠色再生”,具有安全可靠、節能環保、工藝簡單、易于工業化的特點。

在國際市場,全球對儲能電池全生命周期環境影響的關注也正與日俱增。歐盟《新電池法規》對電池的生産與回收提出了更加嚴格的要求,形成了綠色壁壘。在新的國際規則之下,大陸儲能企業如未能及時形成有效的應對舉措,可能導緻再生原材料供應不足,無法滿足法規規定的最低碳足迹要求,制約大陸企業參與儲能産業的國際競争。

同時,在新能源汽車與儲能市場的雙重拉動下,锂電市場規模仍将不斷擴大,原材料需求亦在持續提升,而電池“退役潮”也即将來臨。是以,大陸的資源擷取和退役電池回收的壓力還将持續加大,亟待通過綠色低碳轉型提高産業鍊的全要素生産率,保障資源供應,提升環境友好度。

對策:全局思考協同破局 發展綠色生産力

如何實作發展方式的綠色低碳轉型?中國工程院院士賀泓代表給出的答案是技術革新和産業更新要從全鍊條着眼,統籌考慮産業鍊、創新鍊的上下遊、前後端,聚焦薄弱環節快速攻關,進一步促進技術銜接、産業協同,消除短闆效應。

殊途同歸的是,鐘發平提出,單一個體、單一環節、單一政策的方式難以打通儲能産業發展過程中面臨的多重課題。唯有站在産業發展的全局思考,以科技創新、模式創新、體制創新為驅動,建構從“自然礦山-電池材料-動力及儲能電池-電池回收”全鍊閉環的綠色低碳循環生态體系,發展綠色生産力,方能破解儲能産業高速發展與環境保護、職業健康之間的沖突,推動産業高品質發展。

為此,他積極推動成立區域性的産業聯盟、産業叢集、創新聯合體和綠色生态産業基金,打造環保、健康、綠色的儲能産業生态體系。依托先進儲能材料國家工程研究中心、國家輕工業電池及儲能材料品質監督與檢測中心這兩個國家級科研平台,鐘發平成功組建了由中南大學、國家納米科學中心、金川集團、武漢大學、中創新航等15家機關組成的儲能産業創新聯合體,進行儲能産業标準制定、品質監督與檢測評價、共性技術研究和共享,開展戰略性、前沿性、颠覆性綠色科技創新,發展綠色低碳産業和供應鍊,提升大陸儲能在全球高端供應鍊分工中的話語權。

實踐:多學科交叉創新,打造儲能新質生産力

綠色發展是高品質發展的底色,新質生産力本身就是綠色生産力。鐘發平通過科技創新促進生産力的結構功能與效率變革,加快推動發展方式綠色低碳轉型,以綠色發展新成效持續激發新質生産力發展新動能。

針對儲能産業在金屬資源提取和廢舊锂電池回收資源循環再利用過程中存在的高污染、高能耗、高碳排放問題,他帶領先進儲能材料國家工程中心的研發團隊,融合實體學、化學、冶金學、材料學等,開展多學科交叉創新,創造性開發了基于綠色冶煉和多金屬聯産的高效綠色提取高技術,有望實作三廢無害化、減量化、資源化,锂收率由65%提升至85%,確定了生産過程的綠色環保、節能高效。在退役電池回收領域,其團隊還研發了“一步法”廢舊锂離子電池回收工藝,基于電池的物質組成特點分析,創造性地實作工藝流程極簡化、回收反應條件溫和化、高價值物質高收率化,锂回收率可達 95%以上,酸堿用量減少60%以上,廢水排放減少 50%以上,從廢舊電池到成品電池材料的全流程成本降低 30%以上。

通過持續創新,鐘發平及其團隊積極通過發展環境友好型、資源節約型的新質生産力,建構從自然礦山到城市礦山的循環生态體系,突破電池産業的上遊資源依賴瓶頸,推動循環經濟和綠色産業發展,共同保衛藍天、碧水、淨土,助力儲能産業低碳化、高品質發展。

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