日前，生態(tài)環(huán)境部提出未來10年我國將開展二氧化碳排放達(dá)峰行動(dòng)，有關(guān)工作將納入中央生態(tài)環(huán)境保護(hù)督查，并對(duì)各地方進(jìn)展情況開展考核評(píng)估。這是在我國提出“二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值、努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)后，所出臺(tái)的一系列二氧化碳排放嚴(yán)管措施之一。

除了要嚴(yán)管外，二氧化碳“善用”也是需要考慮的問題。而碳捕集、利用與封存（以下簡稱CCUS）作為解決我國以煤為主能源體系低碳化發(fā)展的重要戰(zhàn)略性技術(shù)之一，正成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。

“煤基工業(yè)和燃煤發(fā)電行業(yè)減排二氧化碳是當(dāng)前我國減排的關(guān)鍵，而CCUS是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模減排的技術(shù)手段�！北本�師范大學(xué)中國綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心執(zhí)行主任張九天在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，我國在未來實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的進(jìn)程中，CCUS 技術(shù)不可或缺。而碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的提出，也給CCUS這一重大技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求。

對(duì)于CCUS在應(yīng)對(duì)氣候變化方面的重要性，目前學(xué)界已達(dá)成共識(shí)。中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員李琦直接引用了政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告《綜合評(píng)估》結(jié)論中的一句話：“如果沒有CCUS，絕大多數(shù)氣候模式都不能實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。更為關(guān)鍵的是，沒有CCUS技術(shù)，減排成本將會(huì)成倍增加，估計(jì)增幅平均高達(dá)138%�！�

在全球共同應(yīng)對(duì)氣候變暖之際，國際能源署近日發(fā)布的《CCUS在低碳發(fā)電系統(tǒng)中的作用》報(bào)告也指出，CCUS技術(shù)是化石燃料電廠降低排放的關(guān)鍵解決方案。“如果不用CCUS，要實(shí)現(xiàn)全球氣候目標(biāo)可能需要關(guān)閉所有化石燃料發(fā)電廠�！�

“CCUS可捕集發(fā)電和工業(yè)過程中使用化石能源所產(chǎn)生的多達(dá)90%的CO2，防止其進(jìn)入大氣，而當(dāng)前尚無其它成熟技術(shù)可達(dá)到如此高的脫碳水平�！睆埦盘旄嬖V《中國科學(xué)報(bào)》。

清華大學(xué)低碳經(jīng)濟(jì)研究院院長何建坤介紹，從實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放達(dá)峰到實(shí)現(xiàn)碳中和，歐洲有70年左右的時(shí)間，美國約50年的時(shí)間，而我國只有30年的時(shí)間。“所以我國每年碳排放下降的速度和減排的力度要比發(fā)達(dá)國家大得多，任務(wù)也更加艱巨。”

因此，在新目標(biāo)下，發(fā)展CCUS技術(shù)就成為當(dāng)下業(yè)界熱議的話題和研究方向。

自2006年以來，CCUS就被列為中國中長期技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的前沿技術(shù)，并得到國家科研資金的大力支持。張九天發(fā)現(xiàn)，2006年至今，中國給予CCUS的研發(fā)資金支持從未中斷，支持資金面向自由探索、基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和工程示范等多個(gè)階段，覆蓋包括捕集、運(yùn)輸、利用和封存在內(nèi)的全流程技術(shù)鏈條，形成了比較廣泛和穩(wěn)定的 CCUS 研究隊(duì)伍。

然而，雖然CCUS在我國已有近20年的發(fā)展，并初步形成CCUS發(fā)展的技術(shù)體系，但在新目標(biāo)下，CCUS技術(shù)在不同領(lǐng)域的結(jié)合還將會(huì)產(chǎn)生新的技術(shù)組合。

“人人都知道二氧化碳資源化利用，關(guān)鍵是要找到好的切入口�！敝袊�科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)常務(wù)副校長丁奎嶺在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，二氧化碳是惰性分子，惰性到可以用來滅火，“在溫和條件下讓它發(fā)生化學(xué)反應(yīng)太難了”。正是在國家科研資金的支持下，丁奎嶺帶領(lǐng)中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)所研究團(tuán)隊(duì)從2001年開始便在二氧化碳的世界里不斷探索。

直到去年，丁奎嶺團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)近20年的基礎(chǔ)研究，開發(fā)了二氧化碳催化轉(zhuǎn)化合成二甲基甲酰胺（DMF）的新催化劑體系、成套新技術(shù)，建成了全球首套千噸級(jí)中試裝置。

據(jù)丁奎嶺介紹，與過去以一氧化碳為原料的工業(yè)化技術(shù)相比，新工藝原料成本更低且來源豐富，“三廢”排放大幅減少。由于新工藝使用二氧化碳和氫氣為原料，對(duì)于富余氫氣和二氧化碳的行業(yè)與企業(yè)，不僅可以產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，還將同時(shí)減少二氧化碳排放，是一種延長產(chǎn)業(yè)鏈和提高競爭力的選項(xiàng)。

縱觀全球，關(guān)于CCUS技術(shù)的相關(guān)研究也是從2000年左右開始。科技部中國21世紀(jì)議程管理中心研究員張賢等學(xué)者系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)與分析了2000至2020年來自Web of Science 數(shù)據(jù)庫中CCUS相關(guān)科學(xué)文獻(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，全球主要機(jī)構(gòu)中，美國能源部、中國科學(xué)院和倫敦帝國理工學(xué)院對(duì)CCUS技術(shù)的研究實(shí)力和投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他機(jī)構(gòu)，其出版總量占全球出版總量的10.01%。

張賢介紹，中國學(xué)者于2004年發(fā)表了第1篇CCUS相關(guān)文章，發(fā)文量自2009年迅速增加，并于2016年超越美國成為年發(fā)文量最多的國家。遺憾的是，中國發(fā)文篇均被引頻次較低，中國相關(guān)文章總體影響力有待提升。

他同時(shí)指出，2016年以后，二氧化碳利用途徑和利用方式的相關(guān)研究逐漸增加，“CO2 利用”成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。其間，生物能源、負(fù)排放、生物質(zhì)能結(jié)合碳捕集與封存技術(shù)等關(guān)鍵詞熱度迅速上升，CCUS技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究熱度也不斷攀升。

“在現(xiàn)階段氣候變化影響逐漸加劇、二氧化碳減排日益緊迫的情況下，CCUS技術(shù)結(jié)合生物能源的負(fù)排放技術(shù)將成為未來研究重點(diǎn)�！睆堎t說。

目前關(guān)于CCUS 技術(shù)尤其是二氧化碳資源化利用的論文鋪天蓋地，但丁奎嶺希望涌現(xiàn)更多讓企業(yè)感興趣、用得上的技術(shù)方案。

在當(dāng)下，張九天認(rèn)為，我國應(yīng)該考慮構(gòu)建面向碳中和目標(biāo)的CCUS技術(shù)體系。

“過去學(xué)者定義CCUS技術(shù)時(shí)，往往因?yàn)闇p排目標(biāo)難以定量，而大多從科學(xué)角度進(jìn)行分類，且分類的角度也比較多元化�！睆埦盘毂硎�，隨著控制溫室氣體排放目標(biāo)逐漸提高，CCUS的內(nèi)涵和外延也在不斷發(fā)展，CCUS技術(shù)在不同領(lǐng)域的結(jié)合會(huì)產(chǎn)生新的技術(shù)組合，且主要是在捕集端有所不同。他提出，面向碳中和目標(biāo)按捕集的二氧化碳源進(jìn)行分類。

張九天進(jìn)一步解釋道，具體分類包括：一是將化石能源燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳排放作為捕集的碳源，面向人類活動(dòng)特別是能源活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳排放，可稱之為FECCS；二是將生物質(zhì)能源使用產(chǎn)生的排放作為捕集的碳源，這個(gè)碳源的捕集開始介入自然界的碳循環(huán)過程，即生物質(zhì)吸收大氣中的二氧化碳，稱為BECCS；三是直接將大氣作為捕集的碳源，是典型的負(fù)排放技術(shù)，可稱之為 DACCS。

但就全球而言，國際能源署發(fā)布的上述報(bào)告顯示，碳捕集在發(fā)電領(lǐng)域的進(jìn)展并未達(dá)到預(yù)期。報(bào)告指出，在運(yùn)行的2個(gè)大型CCUS項(xiàng)目和在建的20個(gè)項(xiàng)目，預(yù)計(jì)總碳捕集能力將達(dá)到5000萬噸/年，但國際能源署可持續(xù)發(fā)展情景中到2030年電力碳捕集能力須達(dá)到3.1億噸/年，CCUS的發(fā)展尚未步入正軌。

張九天表示，當(dāng)前很多國家都提出了碳中和目標(biāo)，CCUS與相關(guān)能源系統(tǒng)的結(jié)合有可能培育出CCUS發(fā)展的新的技術(shù)經(jīng)濟(jì)范式，如集成CCUS技術(shù)與氫能生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)、CCUS與可再生能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)集成可行性與發(fā)展?jié)摿Φ取?/div>

作者：秦志偉 來源：中國科學(xué)報(bào) 責(zé)任編輯：jianping