跨学科实践活动4 基于碳中和理念
设计低碳行动方案
自然界存在着碳循环。当自然界的碳平衡被打破后,大气中的二氧化碳的含量增多,由此带来一系列环境问题。我国积极采取低碳减排措施,力争在2060年实现碳中和。为践行碳中和理念,某实验中学开展了“我为低碳作贡献”的跨学科实践活动。

活动1 了解自然界中的碳循环
(1)从碳循环视角看,会导致大气中二氧化碳含量增加的过程有火山喷发、化石燃料等。
(2)自然界中消耗二氧化碳的主要方式是光合作用。
活动2 探究吸收二氧化碳的途径
我国积极采取低碳减排措施,力争在2060年前实现碳中和,充分体现了解决气候问题的大国担当。

思考:请结合上图,任选一个行业,分析我们可采取的减少碳排放的具体措施有哪些。
活动3 寻找捕集、利用二氧化碳的新途径
【搜集资料1】目前,$\ce{CO_{2}}$捕集技术的关键是将$\ce{CO_{2}}$从排放物中分离出来。物理吸收法中的一种方法是用甲醇作溶剂吸收;另一种是用活性炭、沸石等对$\ce{CO_{2}}$进行吸附性吸收。用氨水($\ce{NH_{3}·H_{2}O}$)作吸收剂时,控制温度在$30\ °\mathrm{C}$左右,用喷氨技术吸收$\ce{CO_{2}}$生成碳酸氢铵。
【搜集资料2】我国科学家利用二氧化碳和电解水产生的氢气先合成甲醇,继而通过约10步反应合成淀粉。与植物生产淀粉所需的60多步反应相比,明显降低了合成的复杂程度,提高了能源的利用效率。但从经济角度看,要与农业种植竞争,电能利用效率和淀粉合成速率还需要提高数倍。
请结合资料2信息,从理论意义和现实挑战的角度对“二氧化碳合成淀粉”进行评述。
设计低碳行动方案
自然界存在着碳循环。当自然界的碳平衡被打破后,大气中的二氧化碳的含量增多,由此带来一系列环境问题。我国积极采取低碳减排措施,力争在2060年实现碳中和。为践行碳中和理念,某实验中学开展了“我为低碳作贡献”的跨学科实践活动。
活动1 了解自然界中的碳循环
(1)从碳循环视角看,会导致大气中二氧化碳含量增加的过程有火山喷发、化石燃料等。
(2)自然界中消耗二氧化碳的主要方式是光合作用。
活动2 探究吸收二氧化碳的途径
我国积极采取低碳减排措施,力争在2060年前实现碳中和,充分体现了解决气候问题的大国担当。
思考:请结合上图,任选一个行业,分析我们可采取的减少碳排放的具体措施有哪些。
活动3 寻找捕集、利用二氧化碳的新途径
【搜集资料1】目前,$\ce{CO_{2}}$捕集技术的关键是将$\ce{CO_{2}}$从排放物中分离出来。物理吸收法中的一种方法是用甲醇作溶剂吸收;另一种是用活性炭、沸石等对$\ce{CO_{2}}$进行吸附性吸收。用氨水($\ce{NH_{3}·H_{2}O}$)作吸收剂时,控制温度在$30\ °\mathrm{C}$左右,用喷氨技术吸收$\ce{CO_{2}}$生成碳酸氢铵。
【搜集资料2】我国科学家利用二氧化碳和电解水产生的氢气先合成甲醇,继而通过约10步反应合成淀粉。与植物生产淀粉所需的60多步反应相比,明显降低了合成的复杂程度,提高了能源的利用效率。但从经济角度看,要与农业种植竞争,电能利用效率和淀粉合成速率还需要提高数倍。
请结合资料2信息,从理论意义和现实挑战的角度对“二氧化碳合成淀粉”进行评述。
答案
解:
活动2 示例(选取交通系统清洁化发展行业):
减少碳排放的具体措施:
① 推广使用电动、氢能等新能源交通工具,替代传统燃油车辆,减少化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放;
② 完善公共交通配套设施,引导公众优先选择公共交通、骑行或步行等绿色出行方式,降低交通领域的总碳排放量;
③ 优化交通路网调度,减少车辆拥堵怠速产生的无效碳排放。
活动3 评述:
1. 理论意义:
相比植物自然合成淀粉需要60余步反应,该人工合成路径仅需约10步反应,大幅降低了合成流程的复杂程度,有效提升了能源利用效率;该技术以二氧化碳为原料生产淀粉,开辟了二氧化碳资源化利用的新途径,既能够助力减少大气中二氧化碳的积累,助力碳中和目标实现,还可摆脱传统农业生产对耕地、自然环境的依赖,为粮食供给提供新的思路。
2. 现实挑战:
当前该技术的电能利用效率、淀粉合成速率仍较低,想要在生产成本、生产效率上和传统农业种植生产淀粉形成市场竞争力,还需要将电能利用效率和淀粉合成速率提升数倍,现阶段暂不具备大规模工业化推广的经济优势。
活动2 示例(选取交通系统清洁化发展行业):
减少碳排放的具体措施:
① 推广使用电动、氢能等新能源交通工具,替代传统燃油车辆,减少化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放;
② 完善公共交通配套设施,引导公众优先选择公共交通、骑行或步行等绿色出行方式,降低交通领域的总碳排放量;
③ 优化交通路网调度,减少车辆拥堵怠速产生的无效碳排放。
活动3 评述:
1. 理论意义:
相比植物自然合成淀粉需要60余步反应,该人工合成路径仅需约10步反应,大幅降低了合成流程的复杂程度,有效提升了能源利用效率;该技术以二氧化碳为原料生产淀粉,开辟了二氧化碳资源化利用的新途径,既能够助力减少大气中二氧化碳的积累,助力碳中和目标实现,还可摆脱传统农业生产对耕地、自然环境的依赖,为粮食供给提供新的思路。
2. 现实挑战:
当前该技术的电能利用效率、淀粉合成速率仍较低,想要在生产成本、生产效率上和传统农业种植生产淀粉形成市场竞争力,还需要将电能利用效率和淀粉合成速率提升数倍,现阶段暂不具备大规模工业化推广的经济优势。
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