在工業化和城市化進程中，將溫室氣體排入大氣已經導致全球變暖、造成氣候變化。二氧化碳（CO2）是溫室氣體的主要來源，2018年，全球CO2排放量達到33.1 Gt，大約占溫室氣體排放量的67%。因此，大氣中CO2的濃度顯著增加（大約為百萬分之412）。二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）是潛在的顛覆性技術，有助於應對氣候變化挑戰。CCUS用於捕集發電廠、工業廠房等排放源以及大氣中的CO2。捕集的CO2可用作原料，或者注入地表深處，被永久地安全封存。
浙江大學高翔研究團隊在中國工程院院刊《Engineering》2022年7期刊發表了題目為《二氧化碳捕集、利用與封存技術》的研究性文章，指出人類活動造成的二氧化碳（CO2）排放是引起全球變暖和氣候變化的主要原因之一。絕大部分二氧化碳的排放來源於化石燃料燃燒，以及鋼鐵和水泥生產等工業過程。二氧化碳的排放會導致氣候變化，而CCUS是一種可持續性技術，在減排方面具有前景。從這個角度而言，二氧化碳捕集著重於化學吸收技術，主要原因在於其商業化潛力。
文章對各種化學溶劑吸收二氧化碳的能力和速率進行了總結。二氧化碳的利用重點在於電化學轉化途徑，即將二氧化碳轉化為具有潛在價值的化學品，這一途徑已經備受關注。通過不同二氧化碳減排產品的法拉第轉換效率，可對效率的改善情況進行說明。為了成功應用二氧化碳封存技術，需要更好地了解流體力學、地質力學以及反應運移，文章詳細的討論這幾點。
文章報導了CCUS（使用生物質時，也稱為生物質能碳捕集、利用與封存）是一種能大規模實現淨零排放的技術，可用於現有的燃煤和燃氣發電廠，有助於在發電時降低碳排放量。除了為供電行業做出貢獻之外，對於在生產過程中會產生CO2的鋼鐵、水泥、玻璃、陶瓷、化學品製造等工業，要實現深脫碳，CCUS可能是唯一具有可擴展性和成本效益的選擇。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）和國際能源署（IEA）開展的分析表明，CCUS是實現2050年「淨零」（Net Zero）目標的關鍵；如《巴黎協定》所述，CCUS有助於減少1/6的全球CO2排放量，能將全球氣溫升幅控制在1.5 ℃以內。如果不能成功應用CCUS，應對氣候挑戰則會耗費更多財力。例如，在不應用CCUS的情況下，中國實現長期氣候變化緩解目標需要多花費25%的費用。
文章指出，大氣中CO2排放量增多成為主要的環境問題，引發全球變暖和氣候變化。就CO2捕集而言，化學吸收是可用作商用的潛在解決方案。但是，要求技術成本降至30~50 USD·t−1，捕集CO2的能耗大約低於0.21 MWh·tCO2−1。為實現這一目標，需要採用高效且再生成本低的吸收劑，以便在成功應用該技術時降低捕集成本。就CO2利用而言，電化學轉換具有將CO2轉換為有價值的化學品的潛力。未來該技術的發展方向是開發高活性、高選擇性和高穩定性的電催化劑，優化電解槽設計，在試點規模內推廣示範，有利於評估該過程的整體能源效率和成本。在地下封存CO2這一途徑極具潛力，其中CO2封存可與能源生產相結合，創造經濟效益。
以上內容來自：Qingyang Lin, Xiao Zhang, Tao Wang, Chenghang Zheng, Xiang Gao. Technical Perspective of Carbon Capture, Utilization, and Storage [J]. Engineering, 2022, 14 (7): 27-32.
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