打破碳循环

“本世纪将在全球范围内见证能源获取、储存和利用方式的重大转变，”化学界的三位大将——理查德·艾森伯格、哈里·格雷和乔治·克拉布特里在一份报告中说报告去年，美国国家科学院举办了一场关于能源领域脱碳的研讨会。但这只是乐观的观点;有人还可以补充说:“因为如果不这样做，人类文明可能会崩溃。”

作者对残酷的现实毫不避讳。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC) 2018年的一项分析，他们说:“为了避免气候变化的最坏后果，全球碳排放量必须在2020年至2030年达到峰值，到2050年降至零，并在2050年后(通过从大气中去除二氧化碳)变为负值。”但目前的趋势看起来并不乐观:尽管从2014年到2016年，碳排放量基本持平，但2017年增长了2%，2018年增长了2.7%。我们不能把这一切都归咎于唐纳德·特朗普总统的气候变化否认主义政策，尽管这些政策几乎没有帮助。

化学来拯救?

艾森伯格及其同事指出，IPCC报告的一个缺点是，它未能解释如何实现零碳经济。作为回应，他们明确表示，对于日益迫切的开发新型无碳能源技术的事业来说，化学是核心。

化学家们的目标包括电池、储能和太阳能光伏发电的新材料、可持续化学品生产和制氢的催化剂、新的零碳绿色燃料和碳捕获技术。机会是巨大的，令人兴奋的。但它们并不新鲜——关于这些科学挑战的大部分总结本可以在10年甚至20年前写完。这就是困扰我的地方。

这并不是说一切都没有改变。例如，锂电池市场在过去10年飙升，从2010年到2016年，其成本同时下降了73%。如今，在20世纪70年代首次提出的锂空气电池已成为电动汽车的首选，尽管其商业应用仍需数年时间。

机器学习是另一个重要的进步。在一项应用中，这种计算工具被用于创建和挖掘材料和化学数据库，以加快发现和创新的速度——这是奥巴马总统在2011年启动材料基因组计划时提出的明确目标。计算机驱动的对新化合物和新材料的搜索也得益于模拟技术的改进，这些技术本身利用机器学习取代了繁琐的性质量子计算。

但许多事情并没有真正改变。我们离商业化光催化水裂解制氢的目标更近了吗?不，部分原因是，对“氢经济”的基础设施投资很少——这个短语听起来已经过时了。商用太阳能电池的效率或多或少停滞不前(尽管昂贵的最先进的“多结”研究电池正在变得越来越好)，廉价的染料敏化电池，在1991年发明时看起来很有吸引力，但仍然没有进入市场，部分原因是它们的效率仍然很低。

差不多都是这样

所有这些听起来都像是失败主义。但更重要的是要设定正确的优先顺序。艾森伯格和他的同事指出，世界经济论坛(WEF)的一篇关于能源未来的文章将科学家从改变我们生产能源方式所需的“关键人物”名单中遗漏了，他们对这一遗漏感到惋惜是正确的。然而，世界经济论坛的文章也正确地指出，企业、投资者和政府有责任找到巧妙的解决方案，因为我们已经拥有了许多我们需要的技术;目前缺乏的是实施这些措施所需的激励机制和基础设施。

例如，光伏发电的普及并不依赖于从新材料中榨取几个百分点的效率，而是依赖于激励措施和关税等举措，这些措施将德国太阳能发电的比例从2010年的1-2%提高到2017年的7%。

艾森伯格和他的同事没有提到核能，核能肯定是能源组合中至关重要的一部分(同时也对提高安全性和效率以及解决核聚变的挑战提出了苛刻的科学挑战)。任何探索过电动汽车或家用太阳能的人都知道，市场未能提供良好的基础设施:自由放任的方法是不够的。

事实是，没有现成的技术解决方案可以避免毁灭性的气候变化。当然，科学家们应该——也必须——继续寻找更好的能源解决方案。但他们绝不能承诺及时提供这些援助，从而让行业、政客和市场逃脱责任。