应对气候变化，碳捕集和利用难在哪儿

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英国政府最近宣布，将在2020年中期实施首个碳捕获、储存和利用(ccus)项目，这是英国应对气候变化的具体措施之一。

碳捕获是收集工业生产过程中产生的二氧化碳，防止其进入大气，从而有助于减少碳排放。中国已将“发展二氧化碳捕获、利用和储存技术”正式写入“十三五”国家科技发展规划。那么，碳捕获技术现在成熟了吗？不同国家开发的碳捕获技术的主要类型和区别是什么？申请有什么困难？

尽管它还不成熟，但它不是最尖端的技术

Ccus技术包括三个部分:碳捕获、碳封存和碳利用。目前，碳捕集技术一般分为三种类型:燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集。预燃捕集技术主要是在燃煤燃烧之前，通过煤气化获得一氧化碳和氢气，然后将一氧化碳转化为二氧化碳，再通过分离获得二氧化碳。燃烧后捕集是将燃煤燃烧后产生的烟气分离出来，得到二氧化碳；富氧燃烧捕集是将二氧化碳从空气体中分离出来，获得高浓度的氧气，然后将燃煤充分燃烧，以捕集足够的二氧化碳。

碳封存是指捕获的二氧化碳通过公路、铁路、管道和船舶运输，而管道运输被认为适用于二氧化碳的大规模运输，这是经济的。为了储存二氧化碳，通常需要将其注入到离地面至少800米的合适的地下岩层中。在这样的深度，压力可以将二氧化碳转化为“超临界流体”，使其难以泄漏；它也可以注入废弃的煤层、天然气、油藏等。从而达到掩埋二氧化碳和提高油气采收率的双重目的。

虽然ccus技术目前还不成熟，但煤炭信息研究所能源安全研究所能源经济中心主任孙超表示，ccus并不是产业链中最先进的技术。ccus中有物理和化学方法，低温甲醇提取在中国普遍使用，技术上并不困难。然而，碳捕获和储存的高成本阻碍了其大规模推广。

ccus技术的主要工艺环节在美国和其他国家已经使用了很长时间。例如，聚乙二醇二甲醚和低温甲醇提取是预燃烧捕集技术的两项主要技术，自20世纪50-60年代以来已投入商业应用。目前，全世界有数百个项目正在使用这种技术。

不断研发的新技术具有广阔的市场前景

ccus技术中的碳捕获可分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法和化学链分离法。其中，化学吸收法被认为具有最好的市场前景和最高的关注度。

然而，相应的新技术正在不断发展。例如，中国科学院武汉岩石力学研究所二氧化碳地质储存学科组正在开发“二氧化碳驱采水”技术，其原理是通过提取二氧化碳来替代地下水，在替代过程中，二氧化碳储存在地下。被替代的盐水，像石油一样，可以从中提取有价值的元素，或者淡化海水用于生产和生活。“根据中国的国情，我们选择的最佳解决方案是‘二氧化碳驱采出水’技术。这将使二氧化碳的储存和利用相辅相成。”中国科学院武汉岩石力学研究所研究员李奇告诉《科技日报》记者，中国基本掌握了“二氧化碳驱采出水”的技术要领。

根据应用化学周刊报道，美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员合成了一种简单的胍化合物。当将这种化合物的水溶液置于空气体中时，会形成含有碳酸盐的晶体，这表明空气体中的部分二氧化碳已经被捕获。“通过一种新方法，我们将晶体加热到80-120摄氏度，释放出与化合物结合的二氧化碳，这比传统的碳捕获要温和得多。”参与研究的拉杜卡斯特尔辛说，加热后，晶体可以恢复到原来的胍化合物，这可以回收三次，这大大降低了碳捕获的成本。

成本高，缺乏全过程演示经验

ccus示范项目成本较高是阻碍其发展的主要原因。据统计，目前ccus示范项目的数量为上亿元，在现有技术条件下，每吨二氧化碳的运行成本将增加140-600元。例如，华能集团上海石洞口捕获示范项目的发电成本从每千瓦时约0.26元增加到0.5元。

CCU的技术水平仍需提高，这是其发展的另一个障碍。在中国，ccus的实验示范还处于起步阶段，缺乏大规模、全过程的示范经验。特别是在现有ccus技术条件下，企业部署ccus将使一次能源消耗增加10%-20%，造成巨大的效率损失。

然而，国际能源署(IEA)在2018年12月发布了一份报告，称为了实现气候行动的目标，碳捕获、储存和利用必须作为一项新技术来使用。国际能源署署长法蒂赫比罗尔(Fatih Birol)表示:“简言之，要实现我们的可持续发展目标，没有ccus就没有未来。”(记者李贺)

编辑:计然