今年夏天，美麗科學作為協辦方，參與了由全球特種化工企業贏創工業集團和鳳凰網主辦的“發現化學之美”攝影大賽活動。十一長假之后，我和大賽獲獎者楊智浩、鳳凰新聞客戶端的主筆唐駁虎老師一同來到位于德國埃森市的贏創總部，近距離感受這家具有悠久歷史的化工公司的企業文化，并深入了解贏創創新中心Creavis如何為這家企業在全球化時代源源不斷地注入創新活力。此外，我們也參觀了關稅同盟煤礦遺址(該煤礦也與贏創的歷史相關)，參觀經歷讓我有很多感悟，也激發了我的好奇心。于是在查閱了很多資料后，寫下這篇總結文章和大家分享。

本次“發現化學之美”攝影大賽的獲獎者楊智浩和他的作品

關稅同盟煤礦的昨天和今天

關稅同盟煤礦遺址是少數必須在專業講解員引導下參觀的博物館之一。走進這個遺址仿佛回到了過去。這是一種非常真實的體驗，遺址與過去不同的只是機器并沒有運轉，沒有讓人窒息的灰塵，也看不到工作的礦工而已。

關稅同盟礦井遺址，之前黑煙籠罩的礦井已經被綠色環繞

關稅同盟1號礦井在1847年開始運行。1932年，關稅同盟最后一個礦井——目前遺址的標志性建筑12號礦井——建成，并一直運轉到1986年。根據講解員介紹，幾十年前的德國，每天有幾千名礦工和幾千匹馬在地下工作，平均每天都會有礦工受傷，每周會有一名礦工喪命，而在地下服役的馬只有在生命最后的短暫時光才能被運到地面，享受一下陽光。礦車從煤礦被運送到地面后，會聚集在一個工作間卸下煤，然后返回礦井。這個工作間的噪聲極大，以至于在里面工作的人最后都會變成聾子。

講解員正在展示當時礦井機械師修理機器的工具

煤炭運送到地面后，進過清洗、自動分揀，一部分煤被運到煉焦場，得到用于化工生產的原料和用于煉鋼的焦炭。長期高強度的采礦和煉焦對礦工的健康和周圍的環境產生了巨大的負面影響：礦工的平均壽命只有45歲，而當時煤礦所在的魯爾區大部分時候都是被黑煙籠罩。50年前，生活在礦井附近的人如果要在室外晾衣服，他們必須得看風向；因為如果風把礦井的黑煙吹過來，衣服會變成黑色。

遺址展示的礦工照片

在 12號礦井關閉的31年后，關稅同盟煤礦發生了翻天覆地的變化。2001年關稅同盟煤礦遺址被聯合國教科文組織指定為世界遺產。2017年，關稅同盟煤礦所在的埃森市獲得“歐洲綠色首都獎”(European Green Capital Award)。1961年前德國總理維利•勃蘭特(Willy Brandt)向污染宣戰，要把藍天還給魯爾區。如今，當時的人們很難相信的口號已成為了事實。而當時最多時候有8000名礦工在地下工作的關稅同盟煤礦，經過雷姆•庫哈斯(Rem Koolhaas，設計央視大廈的建筑師)等國際一流建筑師的改造，已經成為每年吸引150萬游客的歐洲文化和藝術中心。

12號礦井

之前提過贏創工業集團與關稅同盟煤礦遺址有關。關稅同盟煤礦之前歸屬于德國最大的煤礦集團RAG。2007年RAG將化工等產業分離出來，成立了贏創工業集團，而贏創的一部分利潤將解決煤礦關閉后礦工的安置和采煤帶來的永久性環境問題：雖然所有煤礦將在2018年后關閉，但魯爾工業區有13個水泵站必須常年不間斷工作，否則地下水將會涌入煤礦，將煤礦上方的城市淹沒。目前煤礦的永久性環境問題仍然是困擾全世界的難題，德國的工業界和學術界正在尋找更經濟、更有效的解決方案。

德國魯爾區正在工作的13個水泵站(白點)

圖片來源Matthias Müller，Proceedings IMWA 2016, Freiberg/Germany

煤和德國的未來能源戰略(Energiewende)

煤炭是一種化石能源，和其他化石能源相比，煤炭的價格最低，但卻最不環保。如果產生等量的能量，煤炭生產的二氧化碳是天然氣的兩倍。而且因為煤炭中的成分復雜，燃燒會產生二氧化硫、氮氧化合物、粉塵和重金屬等多種污染。

煤炭工業在德國二戰后的快速發展中扮演了重要角色，同時也造成了之前提到的環境問題。2015年煤炭仍占德國能源總量的44%左右。到2018年底，目前德國正在運轉的最后兩個煤礦將被關閉。除了環境因素，關閉煤礦的另外一個原因是現有煤礦的開采成本已經高于進口煤礦的價格。在德國關閉煤礦后，煤炭的來源主要將依靠進口，但問題是如何減少煤炭在總能源中的占比？一個答案是可再生能源。

2010年德國立法部門通過了Energiewende(能源轉型)計劃，在40年內從化石能源逐漸過渡到可再生能源。根據該計劃，到2020年德國的溫室氣體排放將比1990年減少40%， 而到2050年溫室氣體排放將比1990年減少80%–95%。這是一個非常有挑戰性的計劃，而且目前還沒有任何一個國家提出了可以與 Energiewende相比的計劃。對德國政客來說，Energiewende類似于美國的阿波羅登月計劃。但和登月計劃相比，Energiewende需要幾十年的時間，而且可能需要每一個德國人的參與。不管這個計劃能否最終成功，德國將為其他國家在可持續能源和治理全球氣候變化方面提供非常寶貴的經驗。如果說關稅同盟煤礦遺址是德國人創造的一個轉型奇跡，那么也許他們的Energiewende計劃也可以成為人類的第二個奇跡。

在可再生能源的創新方面，贏創發明的模塊化熱電裝換裝置(HighTEG)很有新意。如果這項技術可以得到大規模應用，那么在很多能量轉換過程中產生的廢熱都可以得到利用，提高能源轉化的總體效率。這項技術也獲得了2016年德國可再生能源大獎。

贏創發明的HighTEG熱電轉化技術榮獲2016年德國可再生能源獎

煤和中國能源的未來

我國煤的產量和用量都在全世界排名第一。2016年，煤炭占我國能源總量的62%。和西方工業革命類似，煤炭在我國過去三十年的快速發展中發揮了重要作用。但由于煤的大量使用，最近幾年也出現了大家熟悉和關心的霧霾等環境問題。世界上用煤第二大國是美國，但是煤在美國能源的占比要遠小于中國，其中一個主要原因是美國擁有廉價的天然氣資源。而對中國，更為清潔的天然氣的成本要遠高于煤，美國的方案并不適合我們。

減少煤的使用，提高空氣質量仍然是我們要解決的問題，但中國已經在這方面取得了一些喜人的成果：

1.煤在我國總能源中的占比在逐年減少。1980年煤在總能源中的占比為75%，而這個數據在2015和2016年分別是64%和62%。隨著我們對環境保護越來越重視，這個數據會繼續下降。

2. 我國新型燃煤發電站的能量轉化效率和排放標準都是世界領先的。2017年5月，美國進步中心(Center for American Progress)發表了關于我國煤炭使用的報告。報告中對比了我國和美國的最高效的100個燃煤發電站，發現我國的發電站在發電效率和用煤量方面都領先于美國。另外，在我國低效率、高污染的陳舊的發電站正在被高效率、更清潔的新型發電站取代。

3.可再生能源在我國的能源占比在逐漸提升。中國利用可再生能源發電總量居世界第一，是排名第二國家的兩倍。2015年來自可再生能源的發電量(主要來自水電和風能發電)占我國發電總量的24%。 2015年中國在可再生能源方面的投入也在世界排第一位。種種跡象表明，為了解決環境問題和能源安全問題，中國在可再生能源方面的投入和產出會繼續提高。根據國際能源署(International Energy Agency)提供的信息，中國正在穩步實現到2020年非化石能源占總能源比例15%和到2030年非化石能源占比20%的目標。

一句話結語

關稅同盟煤礦在30年間的成功轉型讓我們看到從霧霾到藍天的渴望并不是夢想；而中國發展的速度和效率(如高鐵建設)讓我們相信一定可以在不久的將來找到最適合中國自己的能源和環境解決方案。