石化碳中和：未来与碳中和有关的化工前沿技术的展望（15）
只有新的技术才能给人们带来新机遇、新市场和新商业模式，也给我们带来新的解决方案和一些不可预知的问题。正如创新突破技术将激发更多创新一样，数字化、电气化、可再生能源发电、回收、包括二氧化碳和碳储存在内的循环原料、低碳合成等新技术将对未来世界化工行业产生深远影响。本节将从化工行业自身如何低碳生产，以及通过自身的技术改变，为其他行业和社会降低碳排放。
四十六、未来化学品低碳生产的核心技术
下图是欧盟化工理事会的一个预测：
1. 可再生能源将更容易获取、更具竞争力。这对减少能源密集型化工行业的碳排量意义非凡。能源储备将进一步提高和扩展。下图汇总了8年间各种新型能源技术成本下降的速度，表明新能源的替代，不可逆转。
2.木质纤维素提取、白色工业生物技术。即由细菌、真菌或酵母等基因工程宿主发醇化合物等技术将有所突破。
3.不断改善的先进塑料与聚合物等化学品回收技术。将为厂商提供新的原料来源，将更多复合有机分子结构打断裂解裂化为单一体分子，由此将推动可循环的聚合物和塑料价值链发展并促进循环经济的发展。
四十七、有助于碳排放、具有颠覆性的化学核心技术
化学是所有现有技术和新科技的重要组成部分。化工行业的产品和材料可以为其他行业的创新赋能特别是在碳中和方面，可以为消费者或企业提供新的产品和解决方案。这些技术多是围绕使用新型原材料、选择新型（可再生）资源、改进生产工艺、升级生产设备展开的。这些技术目前大多还在实验室阶段-放在“冷箱”（魔盒）里的一些创新。
一切回收再利用。现在，我们仅有少量商品和物质可以循环利用，这不仅是技术的制约，也有成本和基础设施的考虑。欧洲对化工产品的可回收利用率也仅仅达到10%。为此，欧洲提出了产品全生命周期的解决方案。
以塑料为例其循环方案是：尽可能替换一次性和/或难以重复使用的材料；重新设计，易于重复使用或回收；收集可再生原料，例如厨余垃圾和生物质；产品再利用；物理回收，例如PET瓶；化学回收，如将塑料汽车零件解聚用作新的原料；能源回收和二氧化碳的再利用。
人工光合作用。用化学键捕获太阳能或用于分解分子，诸如电解水分子（H2O）成氢和氧原子。欧洲的研究人员也在研究人工光合作用，用大气中的二氧化碳通过人工光合作用，产生氧气和富含能源的化学物质，包括生物燃料。此外，可以通过光合作用从空气和阳光中获得清洁能源，例如太阳能电池。
氢能和燃料电池利用。氢能在行业向低碳电力和低碳工业转型过程中发挥重要作用。它经常被用来存储和输送可再生电力。
新的制氢技术包括：甲烷热解脱氢，产生元素碳和氢气；甲烷重整以及碳捕获和存储。氢不仅在清洁燃料汽车的燃料电池中有潜在应用，而且在化工和钢铁生产中也将有广阔的应用前景。
二氧化碳做终极原料。二氧化碳——可能是化学工业的终极原料，并在未来的原料组合中发挥重要作用。在二氧化碳有排放时，一些化学反应可以捕获二氧化碳，并将其转化为其它有价值的化学品，如甲醇、有机酸、阿司匹林、溶剂、洗涤剂和化妆品。在不排放更多温室气体的情况下转化二氧化碳的关键，是使用先进的催化工艺和低碳能源。
另一个前提是：如果要燃烧化石能源来驱动非常耗能的二氧化碳收集、分类、清洁和回收过程，那么最终将排放出更多的二氧化碳，而不是减少。
因此，实现碳平衡循环利用并提高资源效率的唯一方法是使用碳平衡的能源来驱动这些过程。这是一项巨大的挑战：根据德国化学工程和生物技术协会DECHEMA的定量研究，每年减少约1亿吨的二氧化碳排放（通过转换二氧化碳），需要配备相当于德国当前总电力供应量3.5倍（大约2000太瓦小时）的可再生能源！
新材料拓展应用领域。新材料是当下许多炫酷创新的主角。例如，新材料实现汽车轻量化，减轻负载就大大减少了运输所需的能量。还可以提供独特的隔热性能以减少建筑的空调使用量。通过设计实现新材料的循环利用。
工业生物技术。未来，通过基因编辑细菌的菌群将成为新的化学品工厂，定制生产大宗化学品、生物燃料、药品和保健品。代谢工程是生物化学领域发展的核心，可以通过不同的代谢路径或者搭载特定酶来设计不同的工艺及生产不同的产品。计算技术、蛋白质科学和基因编辑技术的发展使化学品的安全、高效和可持续生产成为可能。
此外，还包括生产自我修复性聚合物、3D打印都对减少碳排放发挥关键作用。
四十八、未来30年欧洲化学技术发展路线图
塑料的化学回收（大规模示范） 2020-2022年
以二氧化碳作为聚合物的原料（商业规模） 2020-2025年
生物废弃物的广泛、大规模的增值 2020-2025年
钢厂烟气增值（生产化工品） 2020-2025年
大规模生产电动汽车用先进材料 2020-2025年
CFR连续纤维增强复合材料复合材料回收 2020-2022年
用低碳方法生产的氢气使二氧化碳增值 2025-2030年
电动车电池材料的大规模回收 2020-2025年
氢气的替代路线大规模示范规模演示 2025-2030年
大型化学工艺（如裂解装置）的电气化 2030-2040年
二氧化碳和阳光的人工光合作用（大规模示范）2040-2050年
特别鸣谢：本节主要内容节选自欧盟《化学工业2050年远景》一书。