“感恩与回报之心已经成为我们科学探索的不竭动力与源泉，我们时时刻刻以它来激励自己用奋斗、探索所取得的点滴成绩来回报党和国家的培养。”这是中国工程院院士、现任四川大学校长曾经的感言。
谢和平院士上个世纪80年代初在我国最早建立了裂隙岩体宏观损伤力学模型，开拓了裂隙岩体损伤力学研究新领域。谢和平院士的科研成就非凡，亦为他带来了多个奖项，包括国家科技进步二等奖和国家自然科学二等奖。
提高煤炭“科学产能”势在必行
“煤炭作为我国国民经济的支柱产业，在保障国家能源安全、促进国民经济和区域经济发展、维系社会稳定等方面具有重要的无可替代的战略地位。近年来，在市场需求的强劲拉动下，我国煤炭产能不断扩大，但科学产能亟待提高。”目前我国煤炭综合考虑生产安全度、绿色开采度、机械化程度三类因素下的科学产能仅为11.1亿吨，仅占目前煤炭产量的1/3。他呼吁，我国煤炭行业亟待实现从“量的崛起”转向“质的繁荣”，提高“科学产能”势在必行。
长期以来，我国能源过于倚重煤炭，煤炭工业不堪重负，深层次问题与矛盾日益凸显。根据我们承担的中国工程院课题最新研究成果，目前我国煤炭综合考虑生产安全度、绿色开采度、机械化程度三类因素下的科学产能仅为11.1亿吨，仅占目前煤炭产量的1/3；百万吨死亡率高、机械化程度低、资源回收率低、对生态和水资源破坏严重的“非科学产能”占煤炭产量比重的2/3。按照我们拟定的科学产能综合评价各指标计算，2010年我国煤炭科学产能平均分为42.58分，而美国煤炭科学产能为94分，英国、德国为93分，澳大利亚为97分。这充分说明我国煤炭开采科学化水平与国际先进水平的差距。
提高煤炭科学产能，关键是要提升煤炭工业的生产安全度、生产绿色度和机械化程度，由粗放、无序、污染转向高效、安全、绿色开采，全面提高我国煤炭开采的科学化水平。具体来讲是要推动五个转变。
一是由产量速度型向质量效益型转变。随着我国能源结构不断优化，未来煤炭需求的增长会逐步放缓，煤炭市场空间会进一步缩小，因此，煤炭行业的外部环境和内在动力，均要求煤炭开发由产量速度型向质量效益型转变，创新发展模式、转变发展思路，提高发展能力。
二是由单一煤炭生产向煤炭综合利用、深加工方向转变。煤炭行业整体经济效益的提升，需通过行业产业链的科学设计，尤其是通过下游产业链的有效延伸，生产满足市场需求的系列产品来得以实现。以资源开发生产为龙头，发展新兴产业，提升煤炭价值空间，推动煤炭上下游产业一体化发展，推进煤炭深加工转化，促进煤炭产业升级是改变煤炭工业效率低下，经济附加值不高的根本出路。
三是由粗放的煤炭开采向以高新技术为支撑的安全高效开采转变。长期以来，我国煤炭开采呈现出粗放的特点，造成资源的巨大浪费，技术的落后是主因。应切实加大煤炭行业重大基础理论和关键性技术研究，推动煤矿向大型化、现代化、自动化、信息化的方向转变，向安全高效生产、清洁高效利用的方向发展。
四是由单纯控制煤矿伤亡事故向全面性的保障职业安全转变。过去一谈到煤炭安全，主要用灾害事故的人员伤亡数量来评价，忽视职业健康保障。其实我国煤炭行业职业病，如尘肺病发病率明显高于其他行业。因此，科学的煤炭安全观要进一步扩展和延伸，应该涵盖整体职业安全，实现全面性的职业安全与生产同步发展。
五是由资源环境制约向生态环境友好型转变。从长远看，煤炭行业应坚持循环经济发展理念，推进节能减排工作，加快科技创新和新技术研发，推进煤矿向绿色矿山模式发展。
关于煤炭市场需求的增大和煤炭科学产能供应的不足存在的“量差”，谢和平认为解决这一矛盾的最好方式就是提高煤炭行业的科学产能。要按照保持已有，改造一批，以新建矿井为主的原则全面推进煤炭工业科学产能的发展。
一方面，在保持已有1/3科学产能的稳定生产；争取对另外1/3未达标但可改造的煤矿，从科技上进行攻关和技术改造，使其达到科学产能的要求；剩下1/3落后和不可改造的部分逐步予以淘汰。
另一方面，新增产能严格按科学产能标准开工建设。可以通过进一步推进煤炭资源整合和煤矿企业兼并重组的力度，提高煤炭工业规模化、集约化生产水平，高标准、高水平地建设国家规划的14个大型煤炭生产基地。通过加快大型现代化煤矿建设，进一步扩大煤炭科学产能规模和安全高效矿井数量，形成一批技术力量强，资金实力雄厚的现代煤炭企业集团，以带动产业集群发展，实现产业、产品和组织结构优化升级，走高端、高附加值产品的发展之路。[page]
二氧化碳减排应从利用着手
二氧化碳减排近年来一直是国际关注的焦点，美国提出CCS（碳捕获与封存）技术，被认为是解决二氧化碳排放的有效途径之一。谢和平认为，如果能实现二氧化碳的高效利用，将能更好地推动二氧化碳减排。他表示，随着二氧化碳矿化技术和矿物活化技术的发展，以及新的矿化路径的提出，基于二氧化碳矿化利用的CCU技术可能成为减排二氧化碳的有效办法，并实现大规模的工业应用。
我国是世界上主要的能源消费国，也是主要的煤炭消费国，二氧化碳排放巨大。CCS对二氧化碳的捕获与封存是一种纯投入的环保技术，不能带来直接经济效益，持续性受到影响。所以越来越多的人开始思考是否能在捕获二氧化碳后，对其进行有效利用。
谢和平认为，CCU技术是我国在二氧化碳大规模利用技术研究上取得的创新和突破，它避开了二氧化碳地质封存的各种风险和不确定性，不仅适合我国国情，也是实际可行的大规模减排并开发利用二氧化碳的有效办法。
谢和平说，天然矿物或工业废料中蕴含着丰富的镁、钾、硫、钛等人类所需的资源，若能通过二氧化碳矿化分离出这些资源，不失为一条两全其美的利用二氧化碳的有效途径。
谢和平表示，对于我国CCU技术的发展需要制定合理的发展计划，分阶段实施。第一阶段的重点是搭建国家产学研科技示范平台，对主要的大规模二氧化碳矿化技术路线进行规模化实验；同时对我国氯化镁和石膏等二氧化碳矿化资源的分布、数量、品质等情况进行调查，掌握矿化资源的种类、品质以及地域分布特点。第二阶段主要是组织跨产业部门的技术集成与工业化CCU技术试验与示范工程。第三阶段可以全面实施工业化二氧化碳矿化CCU路线，打造CCU产业链。
谢和平说，尽管CCU是我国乃至全球二氧化碳减排发展的方向和重点，但目前还有很多关键技术难题，我们正在探索工业二氧化碳烟气直接矿化利用的新技术和新方法，即由CCU直接为CU，从而更好地实现将二氧化碳作为资源高效转化利用并大规模工业化应用。
二氧化碳可变肥料
为减缓气候变暖，把“罪魁祸首”CO2注入超过1000米深的永久封存地层，是国际上“去碳技术”的主要途径。
谢和平带领的一支研究团队已探索形成可行的技术方法，包括氯化镁矿化CO2联产盐酸和碳酸镁、固废磷石膏矿化CO2联产硫基复合肥等技术。在实现CO2减排的同时，还能生产出高附加值产品。据介绍，目前该校已在固废磷石膏矿化CO2技术上与中石化合作，开始投产。
“谁掌握低碳核心技术，谁就有发展主动权”
发展低碳经济已成为应对全球气候变化难题的重要战略选择，向低碳和绿色转型更是可持续发展框架下世界未来发展的根本方向。作为世界经济和能源大国，中国如何推进低碳经济，实现发展方式的转变，成为世界瞩目的焦点。
所谓低碳技术，广义说是指所有能降低人类活动碳排放的技术。这些技术可分为两大领域：无碳或减碳技术，捕存和利用二氧化碳的技术。其中，无碳或减碳技术包括三个方面：一是绿色能源技术——水能、风能、生物质能、太阳能、潮汐能、地热能、核能等，二是传统化石能源节能减排技术——煤、石油、天然气开采及高效、清洁、综合使用，三是其他行业过程节能减排技术——制造业节能、建筑节能和交通节能；碳捕存和利用技术的核心是CCUS技术(Car-bon Capture&Storage)，即二氧化碳的捕集、储存和利用技术。
首先是源头控制的“无碳技术”，即大力开发以无碳排放为根本特征的清洁能源技术。这主要包括风力发电技术、太阳能发电技术、水力发电技术、地热供暖与发电技术、生物质燃料技术、核能技术等，其最终理想是实现对化石能源的彻底取代。因为，化石燃料燃烧是主要的碳排放源，经由这一渠道每年进入大气的碳排放量约为80亿吨。
其次是过程控制的“减碳技术”，是指实现生产消费使用过程的低碳，达到高效能、低排放。集中体现在节能减排技术方面。排在二氧化碳排放量前5位的工业行业(电力、热力的生产和供应业，石油加工、炼焦及核燃料加工业，黑色金属冶炼及压延加工业，非金属矿物制品业，化学原料及化学制品制造业)占工业二氧化碳排放的比重已超过80%。因此，这5大行业应该作为发展和应用减排技术的重点领域。另外，在建筑行业，通过构建绿色建筑技术体系、推进可再生能源与资源建筑应用、集成创新建筑节能技术等可减少电能和燃料的使用。
其三是实现末端控制的“去碳技术”，特指捕获、封存和积极利用排放的碳元素，即开发以降低大气中碳含量为根本特征的二氧化碳的捕集、封存及利用技术，最为理想状况是实现碳的零排放。主要包括碳回收与储藏技术，二氧化碳聚合利用等技术。根据联合国政府间气候变化委员会的调查，该技术的应用能够将全球二氧化碳的排放量减少20%至40%，将对气候变化产生积极影响。
高耗能、高排放行业总体可划分为三大领域。一是电力行业领域，目前我国每发一度电要排放二氧化碳0.8－0.9公斤，如果每度电的耗煤量降低1克，全国每年就可减排二氧化碳750万吨。因此，应集中精力加快技术改造，推进火电减排，实施“绿色煤电”计划。这将主要依靠开发煤清洁转化高效利用技术和提高燃煤发电效率实现，其中提高燃煤发电效率能实现15%的减排。目前具有发展前途的高效、洁净的煤发电技术，主要涉及整体煤气化联合循环(IGCC)、循环流化床燃烧(CFBC)等技术。[page]
二是材料和制造领域，主要集中于两大方面：一为金属材料制造。2010年我国粗钢产量将达到6.6亿吨，钢铁工业能源消耗占全国工业总能耗的1/4，每生产1吨钢，采用高炉工艺将排放2吨二氧化碳，电炉工艺排放1吨二氧化碳。钢铁工业必须将控制总量、淘汰落后和技术改造结合起来，推动节能减排。二为高分子材料，2009年，我国生产塑料达4000万吨，如果以石油路线制备的高分子材料为例，有估算每生产1吨塑料，需消耗2-5吨原油，排放二氧化碳4-8吨。因此，一方面要大力发展新型稳定化技术，提高材料服役寿命，从而节省石化资源，降低温室气体排放量。另一方面可通过应用生物基及生物降解塑料技术，直接以可再生资源替代石化资源，同时加快发展高效的回收利用新技术。如果从原料到回收处理形成产业链，以年产1000万吨生物基材料为例，单位产品就可减少二氧化碳排放40%以上。
三是建筑领域，目前城市碳排放的60%来源于建筑维持功能本身，构建绿色建筑技术体系、发展低碳建筑极其重要，其关键是建筑规划设计、建造、使用、运行、维护、拆除和重新利用全过程的低碳控制优化。如在建造环节，可利用屋顶光伏发电技术，实现自然光和灯光照明有效整合，可通过建造无动力屋顶通风设备，调节风流风速并带动风机发电；在使用环节，可通过种植屋顶花草建造“绿色屋顶”，不仅可达到降温效果节省空调电力，还能吸收大气污染物；在拆除环节，可通过有效回收利用建筑废弃物，防止发生二次污染。
解决高碳能源为主的能源结构与绿色低碳发展之间的矛盾，谢和平认为需要加快清洁能源技术的研发与攻关，实现高碳能源的低碳化发展；同时，要加快清洁能源技术开发。
高碳能源低碳化发展从技术角度讲包括两方面：一是加强技术基础重点研究，包括：煤炭资源分布、安全开发和煤层气开发的有关基础研究，煤炭洁净高效利用的基础研究，石油、天然气资源高效开采和利用的新理论和新方法，我国大型电力系统有关的重大科学问题，氢能规模、无污染制备、输运和高密度存储的关键科学问题，提高能源利用效率的关键科学问题研究。
二是大力发展低碳利用技术，包括：新型煤燃烧和发电技术，特征是能量利用最优化，零排放，电、汽和合成气联产；新型清洁煤燃烧技术，具体包括循环流化床锅炉技术、化学链燃烧技术、超细化煤粉再燃技术、零排放燃煤发电技术；整体煤气化联合循环技术；超临界技术和效率更高的超超临界机组发电；增压流化床联合循环发电；增压流化床联合循环发电，这是国际公认的最有发展前景的高效、洁净煤燃烧发电技术。
清洁能源主要包括水电、风电、太阳能、生物质能以及核能等。首先，我们应积极、有序地发展水电。我国是世界水能大国，水电应该是2030年前可再生能源发展的第一重点，应促进其“积极、快速、有序”开发和利用。
其次，风能、太阳能、生物质能是重要的绿色能源，应加大关键共性技术的研发示范推广力度。重点发展太阳能光伏、光热产业，推进太阳能集中供热水工程、太阳能采暖和制冷示范工程等建设；大力推进兆瓦级大功率风力发电装备的研发和产业化，提升大型风力发电装置的核心竞争力；加快生物质利用关键技术研发，进一步加快沼气、生物质气化发电和集中供气技术的开发；
同时，要积极发展核能技术，应大力推进从核资源—核燃料循环—核电站—后处理到核废物处置全产业链的配套协调发展。
中国低碳技术研发基础与国际先进水平的差距在7－10年或者更长。我国低碳技术研发基础相对落后，其深层次原因是我们对该领域基础研究的先导性、重要性认识不够，研究投入长期不足。
我国基础研究占研发投入的比重一直低于6%，国际上通常在12%左右，美、日、德等国在15%以上。从2010年至2020年，欧盟将投入总量达到530亿欧元的专项资金，进行低碳技术的研发与应用研究。日本政府也专门制定规划，投入巨资推动全新炼铁技术、太阳能电池技术等节能与新能源技术。
我国应该合理借鉴国外先进经验，建立低碳技术创新投入体系，创立开放式低碳技术创新投入机制。一方面加大政府投入力度，设立专项计划对于某些前期投资大、研发周期长的大型研究项目由政府直接投资进行研发；另一方面可以在政府引导和示范作用下，引入多元化的投资主体，鼓励民间资本和外资进入低碳技术研发和推广领域，成立“低碳基金会”，设立“碳基金”，形成以政府投入为主导、企业和民间投入跟进，多元化的低碳技术研发投入体系。
低碳技术是一个跨学科跨行业的领域，加强低碳技术研发需要多行业、多部门的组织协调。谢和平认为，首先，可以依托高校和科研机构现有的技术创新和研发优势，通过整合资源，组织跨学科、跨领域的研究团队，建设一批高水平的多学科交叉融合的科研平台。如清华大学建立的“低碳能源实验室”、同济大学的“低碳经济与减排促进中心”、四川大学的“低碳技术与经济工程研究中心”等，为打造我国低碳技术战略研究平台打下良好基础。
其次，可通过校企联手，建立产学研合作联盟，以低碳技术开发利用为着力点，充分发挥各自优势，实现资源共享、互助共赢。比如，可以以龙头企业为依托，建立产学研合作联盟，强化节能低碳技术应用转化与工程化，开展对接推广节能低碳科技成果活动，支持节能低碳高新技术企业与国内外高校、科研院所共同承担国家科技计划项目。
其三，要积极参与国际上关于低碳技术的交流，在充分吸取国际先进技术成果的基础上，加快推进我国低碳技术创新步伐，尤其是要加强与发达国家在低碳能源技术和碳捕获与埋存技术方面的交流合作。同时利用国内的广阔市场，引进国外的先进理念、成熟技术和资金支持，为我国能源技术发展开创新的道路创造条件。
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