对化学品脱碳：我们的基本职责

化学品已经渗透到我们生活的方方面面，从我们穿的衣服和吃的食物到我们用来取暖及为工业提供动力的燃料，全面涵盖。在现代世界中，化学品与空气和水一样是我们生存的基础。

然而，我们与化学品的关系非常复杂。

我们依赖化学品，有些人甚至对化学品上瘾，这让我们付出了沉重代价。他们的需求和付出一样多，这是我们对宝贵环境造成破坏的重要因素之一。

在不影响我们整个生活方式的情况下，切断我们与化学品的关系是不可能的。

化工行业负责将化石燃料、矿物、金属和水等天然原材料转化为一系列消费品和工业产品。如果没有化学制品，我们的生活将完全是另一种景象：没有用于化肥和农药的农用化学品；没有药品；没有用于塑料和合成材料的石化产品；没有用于工业的树脂、密封剂或粘合剂；没有无机化合物（事实上，该物质不会自然存在于地壳中）。

不错，我们仍然可以生活，但不会这么精彩，我们的全球社会将会永远处于原始状态。

化工行业的规模到底有多大？其污染足迹到底有多大？

助推全球 GDP 增长

我们的生活方式和购买行为为化工行业提供了广泛支持。从商业角度来看，该行业正在蓬勃发展。2022 年，该行业的收入超过 5.7 万亿美元，远超 2021 年的 5.1 万亿美元和 2020 年的 3.9 万亿美元（当时受新冠疫情影响，增长停滞不前）。预计 2024 年会再增长 1.8% 左右。[1]

中国拥有庞大的工业基础且得以不断夯实，其在全球工业领域中占主导地位。2021 年，它在全球化学品收入中占 43%，其次是欧盟 (14.7%) 和美国 (10.9%)。[2]

从收入角度来看，该财年该行业中具有国际影响力的大型公司包括：BASF SE（德国，9,300 万美元）、Dow Inc（美国，5,500 万美元）、Saudi Basic Industries Corp（沙特阿拉伯，4,700 万美元）、LyondellBasell Industries NV（英国，4,600 万美元）和 Mitsubishi Chemical Group Corp（日本，3,500 万美元）。[3]

我们的化学品制造规模对人类而言是难以想象的。每年从实验室和工厂运出的化学品超过 2,500 亿吨，以满足全球需求。此外，经济合作与发展组织 (OECD) 估计，从 2000 年到 2050 年，全球合成化学品产量将增长六倍。^[4]

如果我们最常生产的初级化学品（乙烯、丙烯、苯、甲苯、混合二甲苯、氨和甲醇）听起来很可怕，可能是因为它们本身确实可怕。研究表明，目前人体内平均有大约 700 种“流氓化学物质”。其中有 400 多种化学物质会致癌，其他化学物质则会导致神经系统或生殖功能障碍。

然而，随着全球变暖以及大范围物种灭绝，化学品给我们不稳定的环境带来的总体影响引起了人们的深刻反省。

毕竟，如果化工行业是一个国家，那么它就是世界上第五大碳排放国。[5]

计算我们依赖化学品带来的损失

任何关于应对气候变化的紧密计划都不能忽视化学品贸易。截至 2021 年，全球化工行业的碳排放量约占碳排放总量的 2%，大约相当于排放了 9.25 亿公吨二氧化碳。[6]

虽然以消费者为基础的化学品脱碳方法很重要，但此类方法并不能实现充分脱碳。比如，每年只有 10% 的塑料会被回收利用，可以说微不足道，可悲的是，我们使用过的大部分塑料最终都会漂浮在海洋上。

要想到 2050 年实现政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 发布的净零排放目标，还需要完成一个更宏大的愿景，即解决化工行业生产、使用和处置阶段的二氧化碳排放问题。

国际能源署 (IEA) 估计，到 2030 年，化工行业的碳排放量必须下降 15%，才能确保实现净零排放目标，同时满足日益增长的产品需求。这是一个挑战，公共部门和私人部门需要进行前所未有的创新才能完成该目标。

化工行业“只是”第三大二氧化碳排放“工业国”，却是主要能源“消费国”。为什么会有这种差异？ 因为该行业投入的能源中大约有一半直接用作产品原材料（所谓的原料），而不是用作加工能源。[7]

虽然必须提高化学品产量才能满足未来需求，但预测表明，无需同时增加加工能源产量。相反，从现在到这个十年结束时，加工能源年产量可以稳定在 9 艾焦耳 (EJ) 左右，其中电力和生物能源的贡献将会增大，并将取代一部分煤炭。

另一方面，原料脱碳更具挑战性，因为石油和天然气是氢和碳的直接来源，而氢和碳是氨、乙烯和丙烯等日常化学品的原料。

鉴于全球使用化学品，我们的创新者和政策制定者如何帮助该行业走向更清洁、更可持续的未来？

效率触发可持续性的连锁反应

庆幸的是，化工行业有许多脱碳方法值得探索。

采用更加完善的电解工艺可以产生更多氢（重要化学成分之一）。

在电解过程中，电解槽中的水被分解成氢元素和氧元素，而该过程中的温室气体排放量为零。美国氢能地球计划项目的目标是在十年内将绿氢的成本降低 80%，降至每千克 1 美元。[8]

由于新一代大型高温热泵的渗透，化工行业也已经成熟。在该行业所需的所有化学加工热量中，约有四分之一的热量低于 200^°C，这是热泵可以运行的温度水平。这种设备可以从工业废弃物或天然地热源中捕获热能，然后将其重新分配，用于工业目的。这样既可以提高工艺效率，也能促进电气化份额增加，从而实现双赢局面。

创新还能改变氨、甲醇和生物塑料等物质的生产方式。

丹麦在生产清洁绿氨方面处于领先地位。目前，该国正在莱姆维 (Lemvig) 建设动态绿氨 (PtA) 实验工厂，计划通过在电解产生的氢中添加氮来生产氨。[9]生产的氨可以用作农用化肥，这样可以抵消传统氨生产技术排放的碳（约为全球碳排放量的 1%）。

今年，中国安阳顺利甲醇工厂投入生产，这是世界上首个大型二氧化碳制甲醇工厂。[10]该工厂采用了国际碳回收组织 (Carbon Recycling International) 的二氧化碳液体排放技术，其每年使用回收的二氧化碳和氢气生产的甲醇达 110,000 吨左右。该工厂的投资者已经签署了一份关于交付 300 辆 Farizon Auto 甲醇动力重型卡车的协议，这笔交易预计每年可减少 15,000 吨柴油消耗。

对低碳环保塑料替代品（称为生物塑料）的研究仍在继续。这种替代品可能是生物基塑料（由可再生材料制成），也可能是生物可降解塑料，亦可能是生物基可降解塑料。生物基可降解材料包括聚乳酸 (PLA)、聚羟基链烷酸酯 (PHA)、聚琥珀酸丁二醇酯 (PBS) 或不同的淀粉共混物。目前，在每年生产的 3.9 亿吨塑料中，只有不到 1% 的塑料属于生物塑料。^[11]

尽管业内对原材料可用性和生物降解质量有所担忧，但全球生物塑料产能也有望在 2022 年后的五年内增长三倍。

各国可以通过解决化工行业的脱碳问题，显著减少二氧化碳排放量。

全球商业咨询公司麦肯锡今年发布的一份报告重点介绍了德国到 2030 年将所有行业的碳排放量减少 35% 的计划（截至 2021 年，二氧化碳排放量为 1.81 亿吨）。为了实现该目标，它在一定程度上需要解决化工行业排放的 4,000 万吨二氧化碳的问题。[12]该国的目标是通过采用以下四个“脱碳杠杆”，将化工行业的二氧化碳排放量减少 50-60%：

• 通过生物质、太阳能热能、氢、沼气、储热、热泵和电锅炉技术逐步停用煤炭，改用蒸汽发电（减少 25-30%）；
• 采用高温热泵、蒸汽机械蒸汽再压缩技术或热分离技术（可能减少 10-15%）；
• 通过与可再生能源生产商签订购电协议 (PPA) 来采购绿色电力（可能减少 10-15%）；
• 通过更好的设备维护、低能耗照明以及提高绝缘等级等方法，提高化工园区集群的能效（可能减少 1-3%）。

鉴于该领域固有的挑战，此类协调策略对于化学品脱碳至关重要。

化学品脱碳面临挑战

化工行业脱碳至少在一定程度上依赖于绿色电力和氢的随时可用性。好消息是，这些可持续资源的产量每年都在增加，IEA 认为，到 2025 年，全球可再生能源在全球发电组合中的比例将从目前的 29% 上升至 35%[13]。

然而，世界上正在经历生态化转型的所有其他行业也将争夺绿色能源，这意味着需求可能会超过供应，随后会影响成本。

因此，在可预见的未来，化石能源在经济中仍将占据重要地位，势必会给化工运营商带来巨大的商业压力。

一些化学品制造商可能会觉得，必须将生产业务转移到碳政策不太严格的国家/地区。即使就标准化碳溢价达成国际协议，任何额外费用也势必会转嫁给消费者，而消费者仍然可以自由地选择支持经济需求而不是环保理想。

业内对碳测量和报告框架的质量也存在疑问。虽然有通用测量和报告规则的初步计划，但尚未达成全球协议，因此会存在不一致，进而导致人们没有信心。

关键企业需要在整个化工价值链脱碳方面取得更大进展，包括加工报废材料。由于商业模式过时、不灵活，废弃物处理仍是该行业的一个困扰点，其化学品回收落后于其他行业的产品回收。

要想以经济可行的方式减少、捕获和重新利用排放物，需要具备新技术和新技能，从电化学到人工智能全部涵盖。然而，全球技术投资和技术工人都短缺，同时还面临来自其他行业的竞争压力，这一切都使该行业很难快速向化学品脱碳转型。[14]

鉴于这些挑战，哪种环境有利于化工行业脱碳？ 毫无疑问，答案是具有坚实基础设施基础和强大政策支持的环境。

基础设施和政策是成功的催化剂

大规模推广碳捕集技术（从大气中提取二氧化碳并进行永久储存）对于化工行业的脱碳工艺仍然很重要。

根据 IEA 的净零排放制度，到 2030 年，化工行业的碳捕集量应占碳捕集总量的 5% 左右。然而，碳捕集基础设施仍然跟不上这项技术的发展。

目前，全球约有 40 个碳捕集设施在运行。即使自 2022 年初以来启动了七个新的大型设施（中国四个，美国两个，欧洲一个[15]），此类设施缺口仍然明显。预计到 2030 年碳储存能力将达到每年 1.1 亿吨，但相对于完成 2030 年净零排放里程碑，这也只是完成了十分之一的任务。[16]

庆幸的是，立法机构和监管机构的努力表明，各国化学品脱碳政策正在逐渐形成合力。

欧盟于 2020 年启动了化学品可持续发展战略 (CSS) 计划，作为其《欧洲绿色协议》的一部分，其中强调该行业需要快速脱碳。CSS 的目标是通过推动采用需要更少能源的化学技术和生产技术来限制排放。

欧盟的欧洲化学品管理局 (ECHA) 将关注多种策略，包括禁止在消费品中使用最有害的化学物质；在评估风险时衡量化学品的累积“鸡尾酒效应”；除非很重要，否则逐步停用有害的全氟烷基和多氟烷基物质。[17]

在整个欧洲，许多国家/地区都在制定自己的化学品脱碳措施。法国于 2021 年开始关注该领域，其目标是到这个十年结束时将化工行业的碳排放量降低 31%。[18]

目前，全球已有 60 多个国家/地区向塑料宣战，这是化工行业发展的主要推动因素之一。2022 年，加拿大宣布禁止生产或进口有害的一次性塑料制品，包括塑料袋、塑料餐具、塑料吸管和塑料盘。^[19]同年早些时候，印度宣布了一项类似禁令，还涵盖了塑料耳塞、塑料冰淇淋棒、塑料包装膜和塑料烟盒。^[20]

业内在不断努力进行化学品脱碳的同时，也面临着越来越大的公众压力。只需向任何投资公司询问环境、社会和治理 (ESG) 优先事项即可知道这一点。可以说，现在不对化学品脱碳比忽视渐进式行动号召更危险。

私人部门如何解决化学品失衡问题

化工行业私人部门的主要企业正在紧随公共部门同行的脚步，直面脱碳问题。

低碳排放技术倡议将于今年年底推出，旨在使用清洁技术推进化工行业脱碳。

提出该倡议的团体由化工行业中 70 多名企业高管组成，包括来自 BASF SE、Dow Inc、LyondellBasell Industries NV 和 Mitsubishi Chemical Group Corp 的代表。[21]他们的目标是营造脱碳文化，所采用的方法是解决技术、监管、资金和市场挑战；开展行业外合作，提高低碳排放技术成熟度；以及开发真实项目，改变传统运营模式。

与此同时，先行者联盟（一个专注于化工等难减排行业的国际组织）于今年 7 月发布了一份新白皮书，倡导建筑行业使用无污染化学物质的水泥。[22]

众所周知，水泥在生产中会对环境造成破坏，其仅占混凝土质量的 10-15%，但在混凝土的温室气体排放量中却占到了 90%。[23]

如果不对化学品进行战略性分配，我们就无法推动全球社会发展，也无法提高人类生活水平或启动很多项目来缓解迫在眉睫的气候危机。

“化学品脱碳”概念比其最初出现时覆盖范围更广且更具影响力。事实上，这是其他重污染行业（包括航运、钢铁）潜在减排的基石。

我们要勇敢地大步前行：取消化石燃料补贴、立法以减少致命排放物、用低硫替代品取代高硫燃料、让塑料垃圾成为历史。

我们想要温暖的家。我们想有食物吃，有工作维持生计，有衣服穿，以及有运输系统带我们前往全球各地了解它们的文明。我们需要确保子孙后代也能享有这些权利，而不能让它们成为我们短期内可以享受的奢侈品，这意味着我们需要彻底重塑我们与化学品的关系。

[1] https://www.statista.com/statistics/302081/revenue-of-global-chemical-industry/

[2] https://www.statista.com/topics/6213/chemical-industry-worldwide/#topicOverview

[3] https://www.globaldata.com/companies/top-companies-by-sector/chemicals/global-chemical-companies-by-revenue/

[4] https://www.theworldcounts.com/challenges/planet-earth/state-of-the-planet/chemical-pollution

[5] https://initiatives.weforum.org/low-carbon-emitting-technologies-initiative/about

[6] https://www.mckinsey.com/industries/chemicals/our-insights/decarbonizing-the-chemical-industry

[7] https://www.iea.org/energy-system/industry/chemicals#overview

[8] https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-electrolysis

[9] https://new.abb.com/news/detail/102175/the-worlds-first-dynamic-green-power-to-ammonia-plant-takes-shape

[10] https://www.carbonrecycling.is/news-media/first-large-scale-co2-to-methanol-plant-inaugurated

[11] https://www.european-bioplastics.org/bioplastics-facts-figures/

[12] https://www.mckinsey.com/industries/chemicals/our-insights/decarbonizing-the-chemical-industry

[13] https://www.weforum.org/agenda/2023/03/electricity-generation-renewables-power-iea/

[14] https://www.deloitte.com/content/dam/assets-shared/legacy/docs/perspectives/2022/gx-pathway-to-decarbonization-chemicals.pdf

[15] https://www.iea.org/energy-system/carbon-capture-utilisation-and-storage

[16] https://www.iea.org/energy-system/industry/chemicals#overview

[17] Chemicals Strategy for Sustainability – ECHA (europa.eu)

[18] https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/2021.05.07_Annexe_au_cp_feuille_de_route_decarbonation_chimie.pdf

[19] https://www.canada.ca/en/environment-climate-change/news/2022/12/change-is-here-canadas-ban-on-certain-harmful-single-use-plastics-starts-to-take-effect-this-month.html

[20] https://www.weforum.org/agenda/2022/07/india-ban-policy-single-use-plastic-pollution

[21] https://initiatives.weforum.org/low-carbon-emitting-technologies-initiative/home

[22] https://www3.weforum.org/docs/WEF_Surfacing_Supply_of_Near_Zero_Emissions_Fuels_and_Materials_in_India_2023.pdf

[23] https://www.nrdc.org/bio/veena-singla/cut-carbon-and-toxic-pollution-make-cement-clean-and-green