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绿色变革:碳捕集利用与封存(CCUS)——从“环境负担”到“战略资源”

时间: 2026/1/12 来源:本站 访问次数:

  你手中的矿泉水瓶,未来可能来自工厂捕集的碳。在我们印象中,工厂烟囱冒出的二氧化碳被视为导致气候变暖的“环境负担”。如今,以碳捕集、利用与封存技术(CCUS)为代表的技术革命,正在彻底改变这一认知:二氧化碳不再仅是需处理的废弃物,而是可捕获、可利用、可创造价值的新型“战略资源” ,实现了从“环境负债”到“经济资产”的关键一跃。这场变革的核心,在于CCUS构建了“捕集-运输-利用-封存”的全价值链闭环,为应对气候变化与推动工业绿色转型提供了至关重要的技术路径。

  一、技术全貌:CCUS的四大环节

  碳捕集、利用与封存CCUS是指对二氧化碳进行全程管理的技术体系,包含四个核心环节:

  1.捕集:从工业排放源(如电厂、钢铁厂、水泥厂)或空气中分离并提纯二氧化碳。

  2.运输:将压缩后的二氧化碳通过管道、船舶或车辆运至利用或封存地。

  3.利用:将二氧化碳作为原料,转化为具有经济价值的产品。

  4.封存:将二氧化碳安全、永久地注入并封存在深层地质构造中。

  二、关键技术突破与流程详解

  1.捕集技术:降低核心成本

  燃烧后捕集:从烟气中分离,技术成熟,适于现有设施改造。

  燃烧前捕集:在燃料燃烧前分离,常用于煤气化系统。

  富氧燃烧:用纯氧助燃,产生高浓度二氧化碳烟气,便于提纯。

  2.运输技术:构建输送网络

  主要通过管道大规模、长距离输送压缩或液态二氧化碳;船舶、罐车则提供灵活补充,适用于无管网或小规模场景。

  3.利用与封存技术:实现价值闭环

  地质封存:注入深层咸水层、枯竭油气藏等,实现永久封存。

  资源化利用:如

  (1)变身为塑料与化纤

  魔法公式:CO₂ + 氢气 → 甲醇 → 烯烃 → 聚酯塑料

  重庆长寿经开区化工企业正探索将捕集的CO₂与副产氢气结合,生产PET塑料瓶原料。

  (2)变身为合成燃料

  魔法公式:CO₂ + 绿色氢气 → 甲醇/柴油

  重庆两江新区氢能产业园可利用可再生能源制氢,与CO₂合成甲醇燃料。未来重庆的公交车、物流车,可能使用“碳回收”燃料驱动。

  (3)变身为建筑材料

  魔法公式:CO₂ + 钢渣/矿渣 → 碳酸钙建材

  重庆大学团队正研究将重钢集团的冶金废渣与CO₂反应,生产砖块、路基材料。重庆的道路和建筑,未来可能“吃掉”本地的工业碳排放。

  (4)变身为食品原料

  魔法路径:CO₂ → 微藻培养 → 蛋白质/饲料

  培养富含蛋白质的微藻,用于水产饲料或食品添加剂。未来餐桌上的鱼肉,可能由“碳喂养”的藻类转化而来。

  三、中国实践:从示范走向规模化引领

  中国CCUS项目正加速从示范阶段迈向大规模商业化应用,展现出强大的技术实力与产业潜力。

  1. 标志性工程引领产业化

  甘肃正宁电厂建成了全球规模最大的煤电碳捕集示范工程(2025年),年捕集能力150万吨,捕集率>90%,纯度>99%,核心技术装备全面国产化,标志着我国CCUS正式迈入工业化应用新阶段。

  吉林油田建成亚洲最大的全产业链CCUS国家级示范工程。截至2025年8月,累计注入二氧化碳能力80万吨/年,累计埋存量突破390万吨,相当于植树超3500万棵,并累计助力增产原油超100万吨。

  华能陇东能源基地作为另一座年捕集150万吨的示范工程稳定运行,成为中国绿色低碳发展的现实样板。

  前沿创新驱动降本增效

  中国科研机构在CCUS技术创新上持续突破,致力于降低成本和提升效率:

  大连理工大学开发基于可循环再生纳米材料的捕集技术,利用磁性纳米粒子流体构建动态氢键网络,使二氧化碳水合物生成诱导时间缩短90%以上。

  北京科技大学、中国科学院过程研究所、重庆大学等研究机构,创新性地将钢铁废料(高炉渣)转化为高效、低成本的二氧化碳捕集介质,并将其产物用于建材生产,形成了“以废治废、变废为宝”的循环经济模式。

  结论:重塑工业文明,通向碳中和未来

  当工厂的碳排放变为我们生活中的实用产品,当重庆的青山绿水与现代化产业和谐共生——这就是CCUS技术为我们描绘的真实可及的绿色未来。在汽车产业,CCUS技术为重庆智能网联新能源汽车提供“碳中和”供应链选项——使用CO₂合成的塑料内饰件、低碳钢材;在材料产业,CCUS技术为先进材料产业提供低碳原料,生产碳纤维复合材料等高端产品;在传统工业,CCUS技术帮助长安汽车、重钢等企业降低碳排放,满足国际绿色贸易要求,保住重庆制造的全球竞争力。

  CCUS技术的成熟与普及,正在催生一个“碳有所捕、碳有所用、碳有所归” 的循环经济新模式。它不仅是中国实现 “双碳”目标 不可或缺的技术拼图,更是推动传统产业绿色升级、培育新质生产力的关键引擎。支持这项技术,就是支持一个更清洁、更创新、更宜居的新重庆。