低碳经济背景下化工新材料的发展

低碳经济背景下化工新材料的发展

王冲冲刘艳婷翟建冬

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摘要：当前，中国化工新材料产业发展依旧存在许 多不足。 只有深入分析中国化工新材料产业发展 需求、现状和技术方面存在的瓶颈，并及时采取有 效措施，才能提升化工新材料产业的技术水平，促 进化工新材料产业向高质量方向发展，解决化工新 材料过度依赖进口的问题，推动中国由化工大国向 化工强国转型，为低碳经济发展创造有利条件。

关键词：低碳经济；化工新材料；发展

1化工新材料对低碳经济的推动作用

1.1化工新材料具有碳汇作用

在未来社会发展过 程中就要停止开发与使用全球范围内 ９０％ 煤炭 及 ６０％ 石油，通过大幅降低化石能源的用量，减 少温室气体的排放，缓解温室效应对气候、环境等 造成的严重影响，如此为生物基能源的应用与发 展提供条件。 中国人口基数较大，生物资源十分 丰富，每年产生的生活垃圾、农林废料等生物质资 源数量巨大。 而这些生物质原料由植物光合作用 和太阳能吸收大气中的 ＣＯ２ 形成，具有碳汇作 用，是缓解温室效应的有效资源。 每年植物光合 作用能够吸收 ２ ０００ 亿吨 ＣＯ２ 并生产碳水化合 物，所以生物质资源 ＣＯ２ 排放量约为石化类塑料的 ２０％ ，符合低碳经济发展标准 。 现阶段，生 物质资源主要应用于建筑、农业、能源、环境等行 业，是生产化工新材料的主要原料之一。 随着相 关核心技术的成熟和发展，生物基化工新材料将 替代以化石资源为原料生产的合成橡胶、树脂等 材料，不仅能够推动化工产业转型升级，而且可以 减少化工产业链 ＣＯ２ 排放量，有效缓解温室效应 带来的不良影响。 除上述碳汇作用外，ＣＯ２ 可作 为化工新材料的生产原料参与化学反应，转化为 具有更高附加值的化工产品或能源材料。

1.2化工新材料具有固碳作用

固碳主要指将碳固定在大气之外的煤层、油 气井、深海、土壤或植物中，对碳进行有效吸收和 存储，以降低大气环境中的 ＣＯ２ 含量，缓解温室 效应带来的不良影响。 就化工新材料生产领域而 言，主要通过对石化类合成材料的高端化处理，或 制备和生产化工新型工程材料、可降解材料等，制 造含碳量高，但使用后具有零碳或减碳作用的产 品，降低大气环境碳含量，实现化工产业的低碳化 发展 。 其一，在汽车制造过程中，尽量选择性 能优异、高技术含量、功能丰富、质量轻便的工程 塑料、玻璃纤维、碳纤维材料等化工新材料用于汽 车内饰、零件制造等，最大限度降低汽车重量、油 耗，进而降低汽车 ＣＯ２ 排放量。 此外，汽车轻量 化生产需要注重化工材料的均一化应用，减少合 成材料的使用，为后续回收处理提供便利。 其二， 生产性能优异、功能性更强的碳材料，即材料主体 以碳元素为主，如碳纤维、石墨烯、碳纳米管等的 化工新材料，将石化类资源中的碳固定在高端碳 材料中，减少产业链中碳的排放量。 例如，利用石 化类资源生产的建筑和道路沥青使用量非常大， 但其固碳能力较差，随着科技的发展，道路建筑等 对沥青质量、环保等要求随之提升，在沥青生产过 程中添加树脂等物质，能够将作为制备高端碳材 料的中间相沥青的固碳量提升到 ９５％ ～ ９８％ ，以 其为原料生产的高端碳材料性能优异，被广泛用 于军事、航空等尖端行业。

1.3化工新材料具有减碳作用

化工新材料能够进行回收再利用，且部分性 能优异的材料已经实现多次循环利用，可有效提 升资源综合利用率，发挥减碳作用，推进低碳经济 高速发展。 现阶段，社会对废弃材料回收再利用 的关注度大幅提升，认为该方法不仅可以减少温 室气体、有害物质的排放，而且可以节约资源。 利用物理和化学方法可以实现废旧塑料的回收再利 用，将碳长期固化于再生产品中，避免焚烧等处理 手段将碳排放到大气环境，降低资源与能源的消 耗，实现减碳作用。 通常来讲，物理方法一般用于 处理类别单一、价值较高、整体相对干净的废旧材 料，处理后的再生材料虽然难以达到医药、食品等 领域的应用要求，但可被用于快递包装、运动器材 等对材料等级要求一般的领域。 化学方法一般用 于处理受污染严重、类型多样、价值较低的废旧材 料。 化学方法主要包含化学循环和化学回收，其 中化学循环需要利用化学工艺将废旧材料转化成 具有利用价值的石油基塑料等新材料；而化学回 收主要采取化学工艺将废旧材料转化为单体、气、 油等中间体。 据沙特基础工业公司（ Ｓａｕｄｉ Ｂａｓｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。 简称 ＳＡＢＩＣ） 等全球知名 石化企业统计可知，利用化学工艺回收废旧塑料 比直接焚烧可减少大约 ５０％ 碳排放，是阻碍温室 效应加重的有效方法之一。

2低碳背景下发展化工新材料的瓶颈

2.1缺少成熟的新材料核心技术

新阶段，技术是限制中国化工新材料发展的 关键要素。 许多生产化工新材料的核心技术当前 处于实验研究阶段，而石化产业已经掌握的技术 大多水平较低、工艺成本高，材料或产品质量参差 不齐，加之欠缺生产和加工化工新材料的高精尖设 备，导致生产化工新材料的过程中产生更多能耗， 与低碳经济发展目标相悖 。 例如，碳纤维是当前 一种十分热门的化工新材料，具有极度耐高温、可 以作为连接两种异类材料的中间材料等优势，广泛 应用于航空航天领域，但由于中国针对碳纤维材料 的研究相对较晚，且受到国际竞争影响，其他国家 采取核心技术封锁形式，导致中国碳纤维材料研究 技术发展缓慢。 就现阶段中国掌握的碳纤维研究 技术而言，仍与日本相差 ２０ 年左右的距离。

2.2化工企业之间存在较大差距

就化工新材料生产企业发展现状来看，企业 间仍旧存在较大差距，制约了化工新材料的研发 与生产，进而对其他行业的环保、节能发展造成一定影响。 其一，现有化工企业部分为外资企业，具 有较为完善的工业基础和设备，能够引进国外高 水平技术，具有大规模生产工程和高水平销售能 力。 在企业提供的优质条件下，其生产的化工新 材料的质量有所保障，更易于抢占化工材料中高 端市场 。 其二，国内存在许多中小型化工企 业，这些企业虽然生产工厂规模和设备相对完善， 且拥有丰富的生产和销售经验，但其技术缺乏优 化和创新，对于化工新材料的研究进度缓慢，产品 规范化程度有待提升，难以在化工新材料市场占 据高端位置，对化工新材料的推广和研究造成一 定负面影响。

2.3部分新材料难以实现产业化

目前，碳中和、碳达峰是国家能源转型发展的 重要目标，也是建设低碳经济体系的关键。 化工 产业作为能源和资源型产业，具有高耗能特点，在 实现上述目标中占据着重要位置，但受到技术、设 备、资金等多方面要素影响，部分化工新材料仍旧 难以实现产业化、大规模生产。 例如，现阶段中国 高性能树脂材料生产领域，聚醚醚腈、高端聚烯 烃、聚碳酸酯等化工新材料产业化程度相对较低， 此类材料生产技术与工艺要求较高，国内市场主 要被外资企业占据，国际市场主要被美国与日本 占据，中国其他行业使用该材料主要依赖进口，即 便是消耗量最大的聚碳酸酯也大多为进口所得， 无形中增加了其他产业发展成本。

结语：

综上所述，低碳经济背景下，大力研究和发展化工新材料，可以充分发挥其碳汇、固碳和减碳作用，推 动石油化工产业转型升级，实现碳中和发展目标。 与发达国家相比，中国化工行业在企业层次及新材料 的研发与生产方面还存在较大差距，缺少成熟的核心技术，部分需求量大的化工新材料难以实现产业化 生产，而低产能材料又出现过剩，外加国际贸易壁垒的影响，制约着化工新材料产业的健康发展，减缓了 低碳经济发展速度。 因此，化工行业需要围绕化工新材料生产技术瓶颈问题，从人才、资金、产业发展格 局、产业集群化、国际贸易环境等多方面展开研究分析，为化工新材料发展奠定基础。

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