2024年9月13日上午，复旦大学经济学院专业学位“名家讲坛”第83期如期举行。中国科学院院士、第三世界科学院院士赵东元教授来到经济学院大金报告厅，为经济学院专业硕士研究生带来了“‘双碳’格局下化学与未来能源发展”主题讲座。本次讲座由复旦大学经济学院院长助理朱宏飞副教授主持，报告厅内座无虚席，气氛热烈。
赵东元教授，1980年考入吉林大学化学系，1984年获得理学学士学位，1987年获吉林大学化学系理学硕士学位，2007年被增选为中科院院士。2010年被增选为第三世界科学院（TWAS）院士。主要从事功能介孔材料合成、结构和在催化、电池、生物、水处理等能源方向应用的研究工作。在国际重要刊物上发表SCI论文近850篇，获中国专利授权95项。论文被引用近15.4万次（h=193）。被ISI Web of Science列为近十年100名引用率最高的化学家之一（排名65），被汤森路透社列为全球2011-2022化学、材料两个领域高被引科学家；也被列为最具国际影响力的中国科学家。获陈嘉庚科学奖（2024）；感动上海年度人物（2023）；第三届全国创新争先奖章（2023）；上海市科技功臣奖（2022）；第六届全国杰出专业技术人才称号（2021）；国家自然科学一等奖（2020）；国际介观结构材料协会IMMA成就奖（2008）；何梁何利科学进步奖（2009）；发展中国家科学院科学奖TWAS-Lenovo科学奖（2016）；中国化学会-化学贡献奖（2017）；国际胶体界面科学Darsh Wasan Award（2018）；Nano Research Award (2020)；ACS Nano Award（2021）。曾任国际介观结构材料协会IMMA主席，英国皇家化学会Journal of Materials Chemistry主编（Editor-in-Chief），现任ACS Central Science编辑、执行编辑。
讲座伊始，赵老师借元素的起源与宇宙大爆炸引出“能源”这一话题。能源作为现代社会的动力和源泉，是人类活动的物质基础，更是现代社会经济发展的重要支柱。根据国家统计局数据，到2030年，化石燃料在中国能源消费中的占比仍有79%，在世界能源消费中的占比中约84%，其中，石油长期保持主流能源地位。赵老师认为，人类处于并将长期处于对一次能源的依赖中，一次能源的高效清洁利用是必然趋势，促进各种一次能源间的结构优化是当前能源发展的重中之重。发展低碳能源，即建设一个以化石能源引领的绿色、低碳能源体系，是全球可持续发展的根本需求，是人类命运共同体的物质基础。
接着，赵老师分析了我国能源面临的严峻形势。中国是世界上最大的能源消费国，2022年占全球能源消费量的26%，占全球能源需求增长的22%；2023年，中国石油对外依存度为77%，天然气对外依存度为44%；中国的煤炭结构有待改进，煤炭作为当前的主要燃料，2022年占能源消费的56%。因此，赵老师认为，我国能源既有远虑，即能源资源短缺、环境污染严重；也有近忧，即能源供给不足、能源效率低下的双重问题。
我国的二氧化碳排放也面临较大压力。根据Global Carbon Budget，2022年我国燃料燃烧的二氧化碳排放量居于世界首位。在第75届联合国大会中，我国提到二氧化碳排放将力争于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。碳中和是人类命运共同体的共同目标，目前已有133个国家以各种方式提出推进碳中和。我国作为2060年力争实现碳中和的国家，时间紧迫、任务重大，应当加快推进能源体制革命和能源技术革命，发挥科技对“能源革命”的推动作用，实现产业结构调整和能源结构改革，进而实现碳中和。
然后，赵老师指出，科技创新是解决未来能源问题的途径，包括太阳能、水能、风能、地热能等可再生能源的高效利用。太阳能是未来可再生能源规模化利用的重点，具有成为未来重要能源的特征和潜力，预计到2060年太阳能发电装机总量达到38亿千瓦，占我国电源装机总量的47.4%。水能是指水体的动能、势能和压力能等能量资源，是一种较为清洁环保的能源。风能即风流动的动能，预计我国可开发的风能资源中，陆上约有2.53亿千瓦，海上约有7.5亿千瓦。地热能是由地壳抽取的天然热能，到2020年，我国新增地热能供暖面积为16亿平方米，相当于替代化石能源7000万吨标准煤，相应减排二氧化碳1.7亿吨。可再生能源的转化利用存在产业发展慢、发电成本高和市场容量小等共性问题，可以通过激励政策、创立市场和技术进步来实现可再生资源良性循环和跨越式发展。
新型可再生能源目前正处于“婴儿”时期，不太可能在短时间内挑起未来能源的重担，因此需要格外关注一次能源的高效清洁利用，重点包括煤炭和石油。其中，煤转化的必然趋势是与可再生能源和氢等耦合，而石油产品中重油和渣油的高效利用是关键之处。赵老师结合自身研究经历，提出了介孔分析筛催化剂在重油催化裂化中的应用。功能介孔材料的应用前景广阔，包括催化、能源存储和转化、电子器件生物医学和环境处理等。利用核壳结构，赵老师还提出了界面组装合成办法，实现了介孔材料的定向组装，构筑了系列多功能介孔材料。同时，赵老师将基础研究概念推向工业化应用，创制了多级孔核壳结构微-介孔催化剂，实现了核壳结构FC分析筛工业化生产，在重油加氢裂化中应用显示出优异的性能。该技术在全国推广后，可增产150万吨/年航空煤油和柴油。此外，赵老师还研究了高性能渣油加氢裂化“单颗粒级配孔”催化剂，成功应用到了工业中。
最后，赵老师提及了对称与非对称结构和斐波那契数列，并简要介绍了它们在化学中的应用，以实现新的技术突破。正如诺贝尔化学奖获得者罗尔德•霍夫曼所说，合成化学家不只是逻辑家和战略家，还是一位需要推测、想象和创造的探索者。赵老师提出，未来能源的碳循环有三步，碳基能源清洁转化和全碳利用、生物质碳源的转化和利用、二氧化碳的循环利用和再生。此外，新材料是未来能源发展的基础。
作为结语，赵老师基于自己多年的研究心得告诉同学们，科技创新是解决未来能源问题的重要途径，新能源的开发和利用势在必行，新材料的创制——化学是未来能源变革新技术发展的重要基石。同时，需要格外关注解决未来能源问题的三个关键目标：综合的能源途径、电到分子的转化、能源材料的循环经济发展。
本场讲座在热烈的掌声中圆满结束，赵老师以其深厚的学术造诣和研究底蕴，为在座师生带来了一场学术盛宴。
感谢赵东元院士的精彩分享！
撰稿人：许俊荣
修订人：缪炜
审核人：朱宏飞
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