目前，国际上关于氢能利用的呼声正在兴起，而且一浪高过一浪。

近年来，我国已经建立起一个庞大的材料工业及制造工业体系。不少人称我国是“世界的制造工厂”，与此同时，我国也变为世界上污染特别是PM2.5污染的重灾区，这直接威胁着人民的健康。我们提出从源头上进行根治PM2.5污染的建议，以供相关部门领导参考。

我国大气中PM2.5的来源主要有四个方面：一是机动车尾气的排放，约占PM2.5总量的22%；二是工业生产和人民生活燃煤的污染，约占33%；三是人类活动产生的垃圾处理不当，如焚烧生活垃圾和农业秸秆焚烧等；四是自然灾害所产生的，如森林火灾、矿井自燃、火山喷发等。

氢能和甲烷利用的时代即将来临

目前，国际上关于氢能利用的呼声正在兴起，而且一浪高过一浪。从燃料的清洁程度看，最清洁的是氢气，它燃烧生成的PM2.5为零，其次依次是甲烷、轻质饱和烃、烯烃、共轭烯烃、缩合芳烃以及大分子的固体煤。通常物质含碳越多，燃烧后产生的PM2.5的污染越严重。所以近年来，许多科学家都在提倡多使用清洁燃料，例如氢气和甲烷气体。

美国人使用的天然气最多，大约每年消耗8000亿~9000亿立方米，美国年产天然气约6000多亿立方米，其余靠从中东进口。近年来，它们发现了页岩气也是天然气的一种存在形式，并解决了页岩气的开发技术，现在每年页岩气的使用正在以两位数的速度增长。他们声称，今后可能不再进口天然气了，再过一段时间，甚至还可以出口，这是奥巴马在总统连任竞选时宣传的一个政绩。

我国近年来也开始使用天然气，但我们人口大约是美国的四五倍，而使用量（包括进口部分）仅略超过1000亿立方米。所以我国在第12个五年计划中，需要尽力扩展对页岩气、煤层气和天然气水合物等各种存在形式的天然气规律的认识、研究、生产和使用。

当前人们普遍存在的一个误区是清洁气体能源价格昂贵，尤其是氢能。实际上，在规模化生产的工厂内，一立方米氢气车间成本约一元钱，管路天然气约两元钱，液化天然气约3~3.5元钱。一立方米天然气的热值大约对应于一升汽油，加油站的汽油一升8元钱左右。所以利用氢气和甲烷部分代替汽油、柴油，不但在经济上是可行的，对减少PM2.5和二氧化碳的排放也是有利的。

目前我国在一些大城市，使用天然气代替冬日燃煤取暖和夏日空调用电，既可改善PM2.5污染、减少二氧化碳排放，又可减轻夏日电网负荷。

但从热力学角度看，天然气的有效利用还不够充分。取暖和空调所需的是较低位势的热能，而燃烧甲烷放出热的位势很高。建议在居民小区的供热源头，增加一台中型燃气轮机发电，剩余的高温尾气，供冬日取暖和夏日制冷，产生的电力可以就近供给居民使用。一般来讲，在天然气供热系统前端安装一台燃气轮机发电的费用，大城市绝大多数的单位都可以自己负担。

垃圾“社会再循环”的实现

随着人民生活水平的日益提高，城市垃圾也在高速增长。从科学上看，不应仅将垃圾看做是一个“包袱”，实际上它也是现代化文明社会自动产生的一种特殊的“资源”。垃圾处理首先要从“能量、物料的社会再循环”着手，逐步变为一个新兴产业，即可回收物品的社会再循环。

建议将垃圾进行“分类减量化处理”：

一是对垃圾中废聚合物中的聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯等四个大品种的回收。废聚合物的使用寿命一般较短，分类回收后的裂解回收率高，有可能达到75%~85%，现用轻油为原料的收率大约为40%。目前我国这方面分离系统的剩余生产能力很大，所以此类工厂不需要单独建立深冷分离系统。我们认为它将是一个很大的盈利产业，而且完全没有PM2.5和二氧化碳的排放。

二是建立废金属回收的体系，例如对广泛使用的废铅、锂等电池进行分类、归类处理。在回收有价金属方面，国家应制定行政法规，采取经济帮扶政策，鼓励生产厂家建立废金属回收系统。这样做不仅有利于废金属的回收利用，而且可从根本上解决目前小作坊式回收点对环境的污染。

其他类似的还有很多，如：废旧家具等木质产品、玻璃制品、纤维、纸制品、厨余垃圾等的综合回收利用，必须实行减量化、资源化、无害化的方针。

PM2.5虽然是一种极小的颗粒，但是它一旦生成，就可以在大气环流中肆意扩散，产生雾霾天气，危害人民健康。我国是世界上最大的直接燃煤发电的国家、第二大燃油国家，所以进行“文明生产”，对于我国已经迫在眉睫。

（许志宏系中国科学院过程工程研究所研究员；罗世民系中国科学院过程工程研究所高级工程师，中科院老科协过程工程分会理事长；艾菁系中国科学院过程工程研究所高级工程师，中科院老科协过程工程分会秘书长）