能源系统低碳转型是实现“碳中和”目标的重要途径。然而，低碳能源发展需要依赖锂、钴、稀土、铂等关键金属的大规模使用，并会导致大量新兴固体废弃物的产生（如废旧光伏板、风机叶片、动力电池等）。同时，这些金属物质材料的生产及固废处理会带来大量能源消耗和温室气体排放，由此将引发金属-能源系统的“关联困境”，进而制约我国及全球“碳中和”目标的实现。

　　针对上述问题，中国科学院城市环境研究所陈伟强研究员（通讯作者）和汪鹏副研究员（第一作者）、东北大学王鹤鸣教授以及德国佛莱堡大学的Stefan Pauliuk教授在全面剖析和量化金属与能源系统之间的关联耦合途径的基础上，提出了构建面向碳中和目标的“金属-能源协同循环体系”的思路和方案。

　　研究指出，要立足于系统协同与循环经济两大视角，以物质和能源的高效、循环、低碳、安全利用为核心，构建“金属-能源协同循环体系”（图2），重点在于：首先，在金属物质生产、消费和循环过程中，大力研发和推广清洁能源技术，推进金属工业的低碳循环发展；其次，在能源的产、储、输、用过程中，积极推进物质材料的低碳循环利用，破解能源转型的资源与环境约束难题；再次，在碳中和战略中，要将能源及资源部门的碳中和行动与循环经济行动进行协同以互相促进，实现能源零碳化与金属循环化的同时为社会提供足够的能源和物质服务；最后，需要推进全球性政策与商业合作，促进关键金属和清洁能源设备在全球范围的安全、高效和循环流通。

　　相关研究成果发表在国家自然科学基金委员会主管、主办的多学科综合类英文期刊Fundamental Research，并被选为期刊封面论文（图1）。

　　该研究得到了国家自然科学基金国际合作项目、面上项目、青年基金项目和中国科协青年托举人才项目的资助。

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图1 Fundamental Research 2022年第2卷第3期封面

图2 面向碳中和的金属-能源协同循环体系框架