實現(xiàn)“雙碳”目標，除了源頭
減排和能源替代，終端二氧化碳的回收、封存及利用（CCS/CCUS)技術同樣關鍵。近日，我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目正式投用，每年封存量達30萬噸，累計將超150萬噸。而項目本身成本不低：投資2.57億元，每年需250萬元維護費，每封存1噸二氧化碳需花費500元~1000元?！岸趸嫉牟都夹g已經(jīng)十分成熟，難點是人類利用二氧化碳的能力目前還遠低于捕集它的能力，如果‘CCS’（碳捕獲、封存）中不加一個‘U’（利用），都封存入地底，就難以擴大規(guī)模和商業(yè)化運作?！毕嚓P人士告訴記者，如今，各類CCUS技術正蓬勃發(fā)展，不少已開啟商業(yè)化嘗試。
現(xiàn)在和將來，人類能把二氧化碳變成什么？這些技術會對實現(xiàn)
碳中和產(chǎn)生哪些影響？記者近日進行了采訪。
二氧化碳捕集后
可大規(guī)模用于油田驅油
清華大學化學工程系副教授蔣國強常年關注各類CCS/CCUS技術。他告訴記者，人類主要采用的碳捕集方法是溶劑吸收法，該方法早在一百年前生產(chǎn)化肥時就已出現(xiàn)；如今人們則通過溶劑和過程優(yōu)化來適應碳捕集的新要求。
二氧化碳捕集后，最早的大規(guī)模利用方式是油田驅油。蔣國強介紹，在美國休斯頓附近建設有目前世界最大的碳捕集與封存項目，每年發(fā)電廠可捕獲、封存及利用140萬噸二氧化碳，這些二氧化碳主要用于給油田驅動采油；而我國同樣掌握了這項技術，2021年國家能源集團錦界電廠15萬噸/年二氧化碳捕集利用與封存項目正式投產(chǎn)，生產(chǎn)出的工業(yè)級液態(tài)二氧化碳主要用于油田驅油、
化工廠制備小蘇打等。
業(yè)內人士介紹，二氧化碳驅油技術的應用場景主要為油田開采晚期，這時油田內剩余的石油都擠在地縫里，最初的方法是通過注水將石油往外擠，現(xiàn)在則是拿純二氧化碳打入油田，將石油壓出來，二氧化碳不僅成為產(chǎn)油工具，同時也起到封存它的效果?！半m然封存的量較可觀，但這種方法缺點也比較明顯，一是受地理條件限制，沒有油田的地方無法開展；二是未來我們要減少化石能源的開采；三是這種方式要循環(huán)使用二氧化碳，始終存在一定的泄漏風險。”
二氧化碳“變”碳酸鈣
“以廢治廢”可廣泛用于工業(yè)領域
蔣國強介紹，國內已有企業(yè)開啟將二氧化碳礦化為碳酸鈣等無機物、并作為工業(yè)原料銷售的商業(yè)化嘗試。“碳酸鈣本身是大宗基礎化工原料，
市場需求大，現(xiàn)在主要靠開采石灰石來滿足，但開采本身會對環(huán)境造成影響；而利用二氧化碳的礦化路線生產(chǎn)碳酸鈣，一方面能固碳，另一方面也減少開采對環(huán)境的破壞。”
去年底，國能集團的大同發(fā)電廠上馬了一套年處理1000噸二氧化碳的礦化設備，可將電廠尾氣中的二氧化碳與富含鈣元素的工業(yè)固廢反應，最終形成微米級的碳酸鈣超細顆粒。該技術工藝及設備的提供方原初科技（
北京）有限公司首席技術官王麒告訴記者：“我們的化學鏈礦化工藝流程前端有溶解工業(yè)固廢的反應器，后端有做二氧化碳礦化的反應器，該技術的最大特點是二氧化碳不需要提高純度，在我們的反應器里，從5%到100%間任何濃度的二氧化碳都可以直接反應，吸收轉化率大于90%，且只需2分鐘就可實現(xiàn)。該技術在不消耗任何酸堿的情況下實現(xiàn)二氧化碳的高效礦化，整個過程能耗非常低，容易進行工業(yè)放大。我們的目標是將來要處理上億噸的二氧化碳，實現(xiàn)大規(guī)模減碳。”王麒介紹，目前公司正與有關企業(yè)洽談建設一套年處理規(guī)模10萬噸二氧化碳的工業(yè)裝置，已處于設計階段。
王麒介紹，微米級超細顆粒碳酸鈣可廣泛用于塑料、涂料、
造紙、橡膠等工業(yè)領域，市場上，這類碳酸鈣顆粒可以賣到1噸800元以上?！拔覀兊淖龇ň褪恰詮U治廢、變廢為寶’，根據(jù)
第三方機構做的評估，碳凈減排率大于50%；此外，反應所需要的能量基本都依靠電能，隨著我國‘綠電’的進一步大規(guī)模普及應用，反應帶來的
碳排放將進一步降低。”
二氧化碳“變”混凝土
蓋樓、修路養(yǎng)護更省心
蔣國強介紹，高純度二氧化碳的另一項商業(yè)應用是養(yǎng)護混凝土。原本混凝土在使用過程中需要用蒸汽進行養(yǎng)護，如今科學家們發(fā)現(xiàn)可用二氧化碳代替蒸汽完成養(yǎng)護過程，同時實現(xiàn)高效固碳，該技術在我國也已開啟商業(yè)化應用。
近期，一家將二氧化碳礦化利用制混凝土的CCUS科技企業(yè)宣布獲得新一輪數(shù)千萬元融資，該企業(yè)創(chuàng)始人趙超介紹，公司的技術源自
浙江大學國家能源清潔利用重點實驗室，2020年企業(yè)就與浙江大學合作承擔了多個與CCUS技術相關的國家和地方研發(fā)項目，并建設了相關二氧化碳礦化利用技術聯(lián)合研發(fā)平臺?！叭ツ?，我們與中建集團合作，在他們承建的
香港有機資源回收中心二期的建筑中，借助我們的固碳混凝土產(chǎn)品實現(xiàn)了全國首個在施工期內碳中和的綠色示范工程。經(jīng)第三方權威機構測算，利用清捕零碳礦化技術所生產(chǎn)的固碳混凝土，全生命周期
碳足跡較傳統(tǒng)產(chǎn)品可減少87%的二氧化碳排放量?！?/div>
據(jù)悉，該企業(yè)所研發(fā)的二氧化碳捕集-礦化混凝土技術工藝能夠替代混凝土生產(chǎn)中的傳統(tǒng)蒸壓養(yǎng)護工藝，采用礦化反應器進行二氧化碳和混凝土的礦化反應，由此生產(chǎn)的混凝土
建材，強度等指標均有所提升，養(yǎng)護時間也比之前降低了一半以上，大大提升生產(chǎn)效率。“我們的混凝土原料主要來自鋼渣、電石渣、粉煤灰等，通過技術工藝可以做到95%以上的二氧化碳充分吸收，不僅高效實現(xiàn)了碳封存，也大量消納了工業(yè)固廢?！壁w超表示，他們的愿景是利用礦化技術固定與封存1億噸二氧化碳，未來將建筑物、道路等變?yōu)?a href="http://m.bjruji.com/tanhui/" target="_blank" class="relatedlink">碳匯資源。
二氧化碳“變”有機物
合成甲醇、乙醇、碳酸酯等應用廣
除了礦化為無機物，利用二氧化碳生成各類有機物也是減碳方式之一。蔣國強表示，目前科學家正通過催化轉化，把二氧化碳轉變成有機物。“有機物本質是碳氫化合物。以往，碳的來源是從煤炭、石油這類化石資源中來；將來，隨著‘雙碳’目標推進，將二氧化碳捕集后重新作為碳源去制造有機物是重要的應用方向。”
目前，工業(yè)化嘗試中做得比較多的是利用二氧化碳合成甲醇。蔣國強介紹，2020年10月，位于蘭州新區(qū)的全球首個千噸級二氧化碳合成甲醇示范工程項目投產(chǎn)，該項目主要利用中科院大連物化所李燦院士的技術，由太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫、二氧化碳加氫合成甲醇三個基本單元構成，總占地約289畝，項目達產(chǎn)后可每年生產(chǎn)甲醇1440噸?！昂罄m(xù)甲醇可以進一步做成多種有機物，如燃料、塑料等?！?/div>
蔣國強告訴記者，科學家還在想辦法將二氧化碳還原為一氧化碳，利用二氧化碳生產(chǎn)出乙醇，從而做成各類大眾化學品?！斑€有一大利用就是將二氧化碳做成碳酸酯并合成聚碳酸酯，碳酸酯是重要的電子化學品，聚碳酸酯則在汽車、電子等行業(yè)有廣泛應用?！?/div>
據(jù)悉，碳酸酯是鋰電池電解液的主要成分，對新能源汽車、儲能、電子信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有不可或缺的價值。蔣國強介紹，目前由中科院過程工程研究所開發(fā)的利用離子液體催化二氧化碳合成碳酸酯的技術，已在廣東惠州大亞灣投產(chǎn)，年產(chǎn)量達到10萬噸級。該項目利用工業(yè)排放的二氧化碳生產(chǎn)電子級碳酸酯的同時，還聯(lián)產(chǎn)聚酯級乙二醇，乙二醇是生產(chǎn)聚酯、合成纖維、防凍劑、醫(yī)藥等的基礎原料。
前沿探索將二氧化碳“變”糧食
王麒介紹，根據(jù)國際能源署和國家科技部等機構預測，未來CCUS技術在我國碳中和里要擔當?shù)娜蝿帐敲磕晏幚?億噸~29億噸范圍，可以說，CCUS將成為碳中和的托底技術；蔣國強則介紹，從整個碳中和路徑上看，按照我國和大部分國家的整體構思，達成“雙碳”目標，60%~70%要靠前端減少化石能源利用，依靠可再生能源和材料替代才能實現(xiàn)，而剩余的30%~40%需要后端的吸收，這就依賴于技術固碳。
據(jù)媒體報道，截至2022年底，我國共開展約100個CCS/CCUS項目，年二氧化碳捕集能力已超過400萬噸，預計到2050年，CCUS技術市場規(guī)模將超過3300億元/年?！澳壳埃忻嫔系募夹g可以說百舸爭流，大家面對的是一條全新的碳中和賽道，最后可能有2到3種技術脫穎而出，成為將來最重要的技術固碳手段?！蓖貅枵f。
“現(xiàn)有的固碳技術或多或少都進行了一些工業(yè)化嘗試，而在實驗室內，各國科學家如今也在研究更多固碳技術?！笔Y國強介紹，目前比較前沿的研究是二氧化碳能否直接做成糧食，像美國在今年的3月提出的生物技術和生物制造的目標，其中就提到了二氧化碳的利用，希望把它做成食品；而我國科學家最重要的貢獻是已成功將二氧化碳合成為淀粉。
蔣國強表示：“現(xiàn)在，大家還在探索怎么用二氧化碳去合成蛋白質，這些都屬于非常前沿的催化轉化。實際上，我們吃的東西也都是二氧化碳‘做’的，只不過之前是植物經(jīng)過復雜的光合作用才‘做’出來，而我們努力的方向是，如何在工業(yè)上將光合作用加速，利用二氧化碳做出食物來，這樣我們就能把科學路徑和商業(yè)路徑都打通?！?/div>
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