“在材料化学的帮助下,我们可以建立一个能源使用不受限制的世界。在这里,我们可以减少二氧化碳的排放,减少对化石燃料的依赖,并减少已经并正在继续对环境造成的影响;可以防止稀缺自然资源进一步枯竭,创造新的功能性产品,实现低碳和资源节约型产业的蓬勃发展,进而推动经济增长。”刚刚发布的《化学,为了可持续发展的全球社会》白皮书,描绘了借助化学手段解决社会发展问题的前景。
应对五大挑战
这份白皮书重点阐述了材料化学研究的五个关键领域。在这些领域里,材料化学家们通过与其他科学家、工业界和政策制定者的合作,抓住难得的契机应对当下面临的全球性挑战。材料化学能够为当今社会重大能源和环境问题提供解决方案,具体表现在以下几个方面:
第一、持续的人口增长和生活水平的提高,增加了全世界对能源的需求。这种需求或将很快超过利用传统途径所能获得的可用能源量。面对这种形势,材料化学家将开发能够满足未来能源需求的新型可持续能源转换和存储技术,同时不增加二氧化碳的排放。
第二、由于人为的CO2排放,预计未来100年地球气温将上升2℃~4.5℃。在这种情况下,材料化学家可以通过改进碳捕获和储存系统帮助减少CO2排放,并开发活化和利用CO2的新技术,将其作为可生产燃料和化工原料的资源,而不是废弃物。
第三、地下开采的石油90%被用于生产燃料,其余用于制造从普通塑料制品到拯救生命的药物等诸多产品。通过开发多种获取石油的方法,以及有效、可持续地利用化石燃料替代品的工艺,材料化学家们可以降低人类对化石燃料和原料的依赖。
第四、稀缺自然资源的供应正以惊人的速度减少,资源匮乏将很快成为现实。为解决这一问题,材料化学可以在许多应用领域帮助减少使用、替代和回收利用稀缺自然资源,以及开发基于地球丰产元素的替代性材料。
第五、不断增长的全球人口,正对环境造成破坏。材料化学家可以利用绿色化学的原理,以无害、可持续的方式满足我们对能源、材料和水的需求;可以开发新技术,以便更好地监测空气、土壤和水中的污染物,并将其从环境中清除。
现在就采取行动
全球人口正在不断增加,预计到2030年将增加17亿,总人口超过80亿,其中的大多数将居住在城市里。眼下,世界很多地区人们的生活水平还在不断改善的过程中。如果所有人都以北美的流行方式来生活的话,将需要消耗2~3倍的地球自然资源总储量。显然,人类此前对天然资源的使用方式是不可持续的。
白皮书指出,在材料化学的帮助下,人类可以建立一个能持续满足能源与资源需求的世界。在那里,能源可以在任何需要的地方生产、储存及供应;通过创造新的、对自然界增加极少负担的消费产品,可以最大限度地减少和消除环境中的污染物。除了技术进步之外,它还要求各个国家在应对挑战的过程中,不应只局限于对自身问题的思考。
化学家们认为,从目前看来,这些目标中的许多方面应能在近期实现,可以帮助当今这一代和下一代人改善这个世界。尽管需要资金投入,但从中长期来看,这种投资能够带来经济效益。它将创造新的更加绿色的工业,提供可持续的就业机会,并确保全球安全。白皮书发出呼吁:“要获得材料化学所带来的好处,我们必须现在就采取行动。”
提升化学影响力
以“材料的可持续发展”为主题的第二届化学科学与社会高峰论坛(CS3),以及随之在全球同步发布的《化学,为了可持续发展的全球社会》白皮书,在国内外化学界引起很大反响。
中国科学院院士、中国化学会理事长姚建年指出,可持续发展是时代的强音,也是全球化学家的使命。白皮书总结了世界上杰出的材料化学家,针对能源、环境、资源等领域挑战所提出的真知灼见,不仅为化学家指明了进一步发展的方向,也为公众提供了可持续发展的路线图,值国际化学年之际将极大地提升化学科学的影响。
2001年诺贝尔化学奖获得者、日本理化研究所所长野依良治表示,几个世纪以来,科学技术的掌握以及对自然的了解,使我们能够有效利用天然资源来保护脆弱的人类免受自然威胁,并使方便和舒适的生活方式成为可能。然而具有讽刺意味的是,人类在不断追求物质文明的同时,却导致了重要资源濒临枯竭的严酷现实。
野依良治认为,化学是研究材料和物质及其转换过程的科学,提供人类可持续发展所需的知识。化学家的使命是通过化学研究提供可持续发展的可能解决方案。他热切期望,第二届CS3峰会形成的结论,能够引起世界各国政府和机构的关注,以共同努力实现理想的、可持续发展的人类社会。

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