□ 段跃初

　　

　　国家能源集团江苏泰州电厂二氧化碳捕集利用与封存项目完成满负荷试运行后正式投产。 新华社发 汤德宏 摄

　　国际能源署3月1日发布《2023年二氧化碳排放》报告指出，2023年全球与能源相关的二氧化碳排放量达到创纪录的374亿吨，较上一年增加4.1亿吨，增幅为1.1%。

　　二氧化碳在我们的生活和工业活动中扮演着重要的角色。当我们消耗煤炭、石油、天然气等能源时，就会释放大量的二氧化碳。这种现象主要出现在电力生产、交通运输，以及工业生产等领域。农业活动也是二氧化碳的来源，比如砍伐森林、开荒、草原变成耕地等。尽管植物可以通过光合作用吸收一部分二氧化碳，但过度砍伐森林和大规模消耗木材会导致二氧化碳的净排放。各种工业生产过程，比如玻璃、钢铁、化学品、水泥、食品等，都会排放二氧化碳。采矿和矿物加工，尤其涉及碳酸盐矿物的开采和处理过程，也是二氧化碳的来源之一。此外，海洋生物通过呼吸和代谢过程释放二氧化碳，同时海水会吸收大气中的二氧化碳，然后随着时间的推移以溶解碳的形式释放出来。

　　为了应对气候变化，很多国家正在采取措施减少二氧化碳的排放，并研究碳捕获和封存技术，以减少这些排放对环境的影响。碳捕获、利用和封存技术（CCUS）被形象地比喻为“温室效应警察”，有望解决这一难题。

　　CCUS技术是一种综合利用碳的技术，可分为碳捕获、碳利用和碳封存三个步骤。

　　碳捕获是指将工业排放的二氧化碳气体从大气中分离出来，最常见的方法是通过化学吸收、物理吸附、膜分离等工艺来实现。化学吸收是利用吸收剂对二氧化碳进行吸附，然后再进行脱附和回收；物理吸附则是利用固体吸附剂对二氧化碳进行吸附，通过改变温度或压力来进行脱附；而膜分离则是利用半透膜对二氧化碳进行筛选，从而实现分离。这些方法可以高效地将二氧化碳从废气中分离出来，为后续的利用和封存提供可靠的来源。

　　碳利用是将捕获的二氧化碳转化为有用的化学品或材料的过程。目前，碳利用技术主要包括合成燃料、化学品生产、材料加工等方面。合成燃料是将二氧化碳与水利用电力或其他能源进行电解反应，生成碳氢化合物，如甲烷或甲烯，从而实现能源的再利用和储存。化学品生产则是利用二氧化碳合成有机物，如醇、醚、酮等，广泛应用于化工领域。而材料加工则是利用碳纳米管、碳纳米片等碳材料，生产具有导电、导热、高强度等优良性能的新型材料。

　　碳封存是将捕获的二氧化碳永久储存在地下或海底，以防止其再次释放到大气中的过程。目前，主要的碳封存方法包括陆上封存和海底封存。陆上封存主要通过将二氧化碳注入地下的盐穴或岩石层中，利用地层封闭性来长期储存二氧化碳。而海底封存则是将二氧化碳输送到海底，通过水合物形成和溶解的方式，将二氧化碳稳定储存在海底。封存的目标主要是通过地质储存将大气中的二氧化碳，长期储存起来以减少温室效应。

　　沙特阿拉伯阿美石油公司是世界最大的石油生产公司。该公司在碳捕获技术方面不断优化化学吸收、物理吸附、膜分离等工艺，提高二氧化碳的分离效率和能耗控制。阿美石油公司的前沿探索为CCUS技术的发展和应用提供了可靠的技术支持和实践经验。

　　随着全球碳中和目标的提出，CCUS技术在全球减排中具有重要的应用前景。作为一种能够将工业废气中的二氧化碳进行捕获、利用和封存技术，不仅可以降低工业的碳排放量，还可以为碳资源的合理利用和能源转型提供技术支持。

　　据报道，全球有25个国家正在开展CCUS技术。2023年，我国油气田CCUS项目二氧化碳注入量超200万吨。这意味着我国二氧化碳地质封存取得巨大进展。

　　作为一种综合利用碳的技术方案，CCUS技术在全球应对气候变化和减排目标中具有重要的地位和作用。随着技术的不断突破和应用的不断拓展，相信CCUS技术将为全球气候治理带来更多的希望与可能。

　　（作者系中国科普作家协会会员）

原文链接：https://kjt.hebei.gov.cn/www/kxpj22/kxbl56/300718/index.html
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