问题类型
全部 前沿科学问题 工程技术难题 产业与技术问题
学科领域
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征集年度
全部 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018
新污染物 多介质环境 污染识别 污染溯源 健康风险
识别和溯源持久性有机污染物（POPs）、抗生素（Antibiotics）、内分泌干扰物（EDCs）、微塑料（Microplastics）等新污染物（EPs）在多介质环境中的分布，有助于厘清其在不同环境介质中的产生来源、赋存特征、迁移转化机制，为新污染物健康风险管控提供技术支撑。然而，目前多环境介质中新污染物的筛查识别存在经济成本高、工作量大等难题，多界面新污染物的迁移转化机制仍不清晰，污染溯源和健康风险管理办法仍有改进之处。本课题通过探讨环境介质中新污染物识别、溯源和健康风险评估的相关进展，提出可能存在的问题，为进一步开展新污染物风险防范及不同环境介质新污染物的监测和风险管控提供新的研究思路。
推荐机构： 中国环境科学学会
2024年度
碳排放监测 碳排放可信平台 区块链 物联网 大数据
基于数字技术的碳排放监测方法研究处于探索起步阶段，从技术视角探讨单一技术的可行性、有效性和具体落地方式，以及构建系统性碳排放数字化监测体系，是当前数字技术赋能碳排放监测研究领域的两条主线。 具体来看，基于物联网终端的碳排放监测技术因其结构清晰、设计灵活、传输可靠特性，为碳排放监测提供了一种新方法。而区块链对于碳排放监测作用主要表现在构建可视、可信、可靠的监管环境方面。大数据、人工智能在碳排放监测中的应用研究主要聚焦于碳排放数据的预测分析。如何将这些数字技术与碳排放监测深度融合，打通碳排放监测的数据资源加工利用？亟需研发、搭建从前端数据感知采集、复杂排放数据处理、后端可信碳排放数据应用的数字化碳监测数据全流程平台。
推荐机构： 中国通信学会
二氧化碳活化转化 经济性 离子液体 生态碳平衡
CO2是一种重要的碳资源，其资源化利用不仅有利于减少温室气体排放，且能减少化石资源利用，带来显著经济效益，符合我国“双碳”战略目标。但CO2分子热力学稳定不易活化、动力学惰性反应能垒高，如何实现CO2分子温和活化和高选择性利用，是亟待解决的关键科学难题。同时CO2转化利用可合成的化学品种类繁多、路径复杂、能量利用效率低，其规模化利用程度和经济效益是实现生态碳平衡面临的两大挑战。因此开创CO2转化合成高附加值产品的新途径，开发以CO2为原料合成高附加值化学品及高端材料是最具前景的研究方向，有望形成面向碳中和的战略新兴产业，为实现CO2大规模经济性利用提供重要技术支撑。
推荐机构： 中国化工学会
废盐 化工 利用 有机物
有机污染化工废盐是废盐中最常见、处理难度最大的一类可溶性固体废物，普遍具有废物和资源的双重属性。在我国，以煤化工、精细化工等为代表的化工行业产生的有机污染废盐年产生量已近1500万吨，而且还在以20%以上的速度增长。这类废盐以钠盐为主，其中硫酸钠、氯化钠及二者的混合物在有机污染钠盐中占比超90%，同时还伴生有重金属、有毒难降解有机物、硝酸根等国家重点控制的污染物。废盐中的多种有害杂质不仅会直接危害人类健康，若处理不当，还会导致地表水、地下水污染，土壤污染，甚至导致土地盐碱化、生态环境恶化。因此，如何高值利用化工废盐，对减少氯化钠、硫酸钠等原生资源开采，预防土壤、地下水和地表水二次污染意义重大。
2023年度
新能源废料 二次资源 有价金属 清洁利用
“十四五”针对国家战略新兴产业体系构筑明确指出加快发展新能源产业、深入推进资源循环利用。然而发展相应产业需求的主要关键资源对外依存度高，面临严重的资源供给、需求不平衡的问题，比如钴、锂、镍、铜、铝的对外依存度依次为90%、70%、86%、73%、45%。针对能源废料而言，我国废旧动力电池和光伏废料占比高达80%。根据全球能源互联网发展合作组织发布的《中国2060年前碳中和研究报告》测算，2035年我国新能源汽车数量达到1.6亿量，光伏装机量达到15亿千瓦。相应的，每年退役动力电池、报废光伏板组件分别达到约300万吨、105万吨。新能源废料物质组成与相应产品相同，因而含多种有价组分，资源回收价值极高。以光伏固废为例，晶体硅光伏组件中玻璃、铝和半导体材料比重可达92%，另外还含1%左右的银等贵金属。若能全量回收，到2030年，可从废弃光伏组件中得到145万吨碳钢、110万吨玻璃、54万吨塑料、26万吨铝、17万吨铜、5万吨硅和550吨银。而薄膜光伏组件中含有的碲、铟、镓等稀贵金属，主要依赖国外进口，因此其高效回收利用不仅具有巨大的经济效益，同时有利于减少相关资源的进口依赖，防范原材料供给风险，对保障国家资源安全具有重要战略意义。 新能源废料兼具资源和环境危害双重禀赋，利用不好或处理不当不仅会加剧关键金属供给风险，也会对生态环境造成威胁。在《斯德哥尔摩公约》、“水十条”、“气十条”等要求严格污染物排放限制下，新能源废料处置不当所造成的严重环境和安全风险也亟需解决。光伏组件达到寿命年限后如果不妥善回收处理，直接掩埋，既占用大量的土地，同时组件所含有的Ag、Cu、Sn等重金属又会对土壤、地下水造成污染；进行焚烧，则会释放二氧化硫、氟化氢等有毒有害气体。因此，退役光伏组件的资源化利用是光伏产业实现绿色闭环的“最后一公里”。针对废动力电池而言，其主要环境和安全隐患如下：（1）赋存二类重点防控重金属：Ni2+、Cu2+、Mn2+、Co2+等；（2）产生有机危废：有机氟/磷电解液、DMC等酯类废有机溶剂；（3）存在极大安全风险：残余能量高、电压高（>300 V）。因此，亟待推进新能源废料的清洁高值化利用。围绕新能源废料清洁高值化利用，各国做出了相应的行动。日本4R ENERGY针对新能源废料开展“全部清洁化”战略和退役电池回收专项行动。欧美启动了Horizon 2020和动力电池回收专项；美国能源部ReCell电池回收研究中心将锂、石墨、钴和镍列为“关键矿产”；我国由国务院印发的《2030年碳达峰行动方案》提出，推进退役动力电池、光伏组件等新兴产业固废循环利用。 当前，新能源废料处理主要依赖传统冶矿原理，以高价值金属回收为目标，主要流程为新能源废料经过预处理分选（破碎、分选）后，利用湿法或火法工艺进行金属提取，得到初级产品。光伏固废主要存在废光伏电池板、废硅粉、废硅渣三种类型。Veolia通过机械自动拆解回收，铝框、玻璃、硅片、塑料和剩余金属分类处理，回收率达到95%（智能拆解细节未对外公布）；SiC Processing利用切割液回收PEG和SiC，硅粉堆存；易成新能将切割粉熔炼制备工业硅，硅的回收率达到50%；在国内,回收产业尚处于起步阶段，大多企业则主要通过人工分拣，单质硅回收率低于30%。废锂电池的处理则以Umicore、格林美、赣锋锂业处理技术为主。Umicore采用火法回收镍钴，制备镍钴合金；格林美通过干法、湿法回收钴酸锂电池，制备球状钴粉；赣锋锂业采用干法、湿法回收锂，制备碳酸锂、电池级氯化锂。以上技术存在问题也较为突出：（1）分选过程微量、分散状态的金属流失严重；（2）除杂分离流程复杂；（3）多回收成初级产品，造成回收资源利用功能降级；（4）伴生元素利用率低、二次污染严重。以废动力电池处理为例，主要分为两条路线：其一、废动力电池→拆解→前处理（电解液分解、废气排放）→破碎/分选（铝、铜）→黑粉→浸出（浸出渣）→萃取（镍钴盐）→含锂废液→沉锂（废水）→锂盐；其二、废动力电池→拆解→火法冶金（含Li、Al、Fe重金属废渣）→Ni/Co/Cu粗合金→浸出（浸出渣）→萃取（镍钴盐）→含锂废液→沉锂（废水）→锂盐。以上路线中破碎分选过程物料混杂，造成分选率低，产品纯度差；火法冶金过程Ni/Co/Cu合金回收率在70~80%，Li/Al/Fe重金属废渣则未回收；湿法冶金过程虽然Ni/Co回收率达到85%，但是Li的回收率只有50%左右，并且存在回收路径长；此外，整个回收过程存在严重的三废排放的问题：重金属废渣（火法~1.5t、湿法0.6t废渣/t电芯）、废水（20~40t废水/t电芯）、氟/磷废气排放强度高。 新能源废料是高纯原料制造的人工矿物（以废旧动力电池和光伏废料为主），具有典型的宏观组成非均匀、复杂，组元均匀、高纯，组元间结合方式多样，并且含有多种毒性物质。针对宏观多样-介观高纯-微观复杂的新能源废料亟需废料短流程-高值化-清洁利用理论和方法。 “十四五”针对国家战略新兴产业体系构筑明确指出加快发展新能源产业、深入推进资源循环利用。新能源产业发展的主要关键资源对外依存度高。因此，新能源废料等二次资源对资源供给安全意义重大。新能源废料易造成严重的环境和安全风险，亟待推进新能源废料的清洁高值化利用。典型新能源废料处理过程依赖传统冶矿原理，以高价值金属回收为目标，存在金属流失严重、流程复杂、回收产品功能降级、伴生元素利用率低、以及二次污染严重等问题。针对新能源废料宏观组成非均匀、复杂，组元均匀、高纯，组元间结合方式多样，以及含有多种毒性物质的典型特征，亟需发展宏观多样-介观高纯-微观复杂的新能源废料短流程-高值化-清洁利用理论和方法。
燃煤电厂 燃气电厂 绿色发展 碳捕集利用与封存
碳中和背景下，电力行业，特别是燃煤、燃气机组等火电行业的碳减排任务艰巨，然而，现阶段如果过早以新能源大量替代煤电、气电，不仅我国电力系统的安全稳定运行受到严重影响，而且经济社会的运行也会受到重大影响。因此，加大可再生能源供能比例的同时，一定比例的燃煤、燃气等火电是我国电力系统安全长效发展的重要组成。提前布局研究火电行业在“碳捕集、利用与封存”技术支撑下的绿色发展，对我国未来的能源稳定、电力系统安全长效发展十分必要。
推荐机构： 中国能源研究会
2022年度
新污染物 治理 调研 评估
随着我国污染防治攻坚战的不断推荐，常规污染物污染状况逐渐好转。目前新污染物的问题越来越受到国内外的重视，新污染物治理已经提上我国中央政府议事日程，但是我国新污染物治理相关技术力量依旧薄弱，很多新污染物治理科学问题不明，且我们很多地方存在新污染物治理能力不足的问题，新污染物治理面临哪些挑战，如何加强我国的新污染物治理能力建设是目前重要的课题。
生态环境 地质封存 煤基固废 二氧化碳
西北陕甘宁蒙疆地区是我国最重要的煤电化基地，矿山固废、废水、废气（二氧化碳）大量排放，但目前处理方式存在规模小、成本高、地面存放难、对地表生态环境污染和破坏大，急切需要因地制宜、寻找新的途径（如利用深度大于2000米的咸水层、深度大于900米的关闭矿井采空区等），实现矿山三废的特大量、低成本地质封存，将固废处理成本降低30%，废水处理成本降低60%，二氧化碳处理成本下降50%。同时，建立系统封存理论与耦合体系，对解决我国煤矿超大量三废低成本地质封存问题具有重要价值，对促进生态文明建设意义重大。
生物多样性 生态系统服务 保护地 网络
遏制生物多样性资源的迅速丧失已成全球性重大挑战，也是我国的紧迫任务。由于人类活动的强烈扰动，我国大多数重要生态区的物种库遭受较严重破坏，严重限制生物多样性自我恢复能力及程度，难以达到最佳水平。例如，珠三角地区一度损失60%以上的物种，导致许多地区如果依靠自然恢复，将面临因物种库缺失而导致当地野生动物多样性水平低下的困境。 构建精准高效的生态保护网络是提升生物多样性水平的重要途经，需要通过整合多项社会、经济要素，进行综合性、系统性的顶层设计来实现。通过有效的评估措施实现生态保护优先区精准识别，增强保护措施与保护目标的空间匹配，同时考量当地社区等利益相关者的合理需求，是构建精准高效生态保护网络的有效途径。 在此基础上，进一步开展生物群落重建，推动因强干扰而受损的生物群落恢复，能够对物种库进行有效保护与恢复，显著降低灭绝风险，从而成为恢复生物多样性资源的新途径。 我国在野生动植物群落恢复的技术研发与实践，取得成体系的成果与经验。这些成果与经验在重大生态修复中的应用，将为我国巩固现有生态修复成果，在非生物环境得到改善的背景下，提升和恢复生物多样性及资源水平发挥极为重要的作用。
推荐机构： 中国环境科学学会、中国动物学会
2021年度
碳中和 生态系统碳汇 扩增
目前我国生态系统碳汇扩增还处于试点探索和系统管理的初期，还存在:（1）核算技术标准不统一，家底不清楚；（2）工作机制不健全，难以形成合力（3）生态系统总体较脆弱，碳汇潜力有待提升等实际问题，制约了我国碳汇扩增举措。因此，需要从国家层面针对生态系统碳汇扩增这个主题，研究制定一套从调查、监测、核算、评估标准以及部门间高效合作管理技术体系。
