二氧化碳捕集、利用与封存技术 | Engineering
在工业化和城市化进程中，将温室气体排入大气已经导致全球变暖、造成气候变化。二氧化碳（CO2）是温室气体的主要来源，2018年，全球CO2排放量达到33.1 Gt，大约占温室气体排放量的67%。因此，大气中CO2的浓度显著增加（大约为412 ppm）。二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）是潜在的颠覆性技术，有助于应对气候变化挑战。CCUS用于捕集发电厂、工业厂房等排放源以及大气中的CO2。捕集的CO2可用作原料，或者注入地表深处，被永久地安全封存。
浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室高翔院士团队在中国工程院院刊《Engineering》2022年7期刊发表了题目为《Technical Perspective of Carbon Capture, Utilization, and Storage（二氧化碳捕集、利用与封存技术）》的研究性文章，指出人类活动造成的二氧化碳（CO2）排放是引起全球变暖和气候变化的主要原因之一。绝大部分二氧化碳的排放来源于化石燃料燃烧，以及钢铁和水泥生产等工业过程。二氧化碳的排放会导致气候变化，而CCUS是一种可持续性技术，在减排方面具有前景。从这个角度而言，二氧化碳捕集着重于化学吸收技术，主要原因在于其商业化潜力。
文章对各种化学溶剂吸收二氧化碳的能力和速率进行了总结。二氧化碳的利用重点在于电化学转化途径，即将二氧化碳转化为具有潜在价值的化学品，这一途径已经备受关注。通过不同二氧化碳减排产品的法拉第转换效率，可对效率的改善情况进行说明。为了成功应用二氧化碳封存技术，需要更好地了解流体力学、地质力学以及反应运移，文章详细的讨论这几点。
文章报道了CCUS（使用生物质时，也称为生物质能碳捕集、利用与封存）是一种能大规模实现净零排放的技术，可用于现有的燃煤和燃气发电厂，有助于在发电时降低碳排放量。除了为供电行业做出贡献之外，对于在生产过程中会产生CO2的钢铁、水泥、玻璃、陶瓷、化学品制造等工业，要实现深脱碳，CCUS可能是唯一具有可扩展性和成本效益的选择。
文章指出，大气中CO2排放量增多成为主要的环境问题，引发全球变暖和气候变化。就CO2捕集而言，化学吸收是可用作商用的潜在解决方案。但是，要求技术成本降至30~50 USD·t−1，捕集CO2的能耗大约低于0.21 MWh·tCO2−1。为实现这一目标，需要采用高效且再生成本低的吸收剂，以便在成功应用该技术时降低捕集成本。就CO2利用而言，电化学转换具有将CO2转换为有价值的化学品的潜力。未来该技术的发展方向是开发高活性、高选择性和高稳定性的电催化剂，优化电解槽设计，在试点规模内推广示范，有利于评估该过程的整体能源效率和成本。在地下封存CO2这一途径极具潜力，其中CO2封存可与能源生产相结合，创造经济效益。
以上内容来自：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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原文链接：http://www.engineering.org.cn/en/10.1016/j.eng.2021.12.013
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