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01.現(xiàn)狀及發(fā)展歷程
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的《氣候變化2023》報告中指出，全球溫室氣體排放需在2025年前達峰，確保1.5°C溫控目標(biāo)實現(xiàn)。根據(jù)《2024年世界能源統(tǒng)計年鑒》報告，能源部門的溫室氣體排放量超過其他任何部門，石油和煤炭仍然是主要的排放來源。
CCUS技術(shù)包括碳捕集、運輸、利用與封存等多個環(huán)節(jié)，其中碳捕集技術(shù)是基礎(chǔ)。在減緩全球變暖的斗爭中，碳捕集技術(shù)被視為一種補充可再生能源和提高能效的重要手段。碳捕集技術(shù)是指一系列旨在減少大氣中CO?濃度的技術(shù)和方法，主要包括燃燒前捕集、富氧燃燒和燃燒后捕集等，這些技術(shù)通過不同的方式從工業(yè)排放源或大氣中分離出CO?，以減少其在大氣中的排放。
碳捕集技術(shù)的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時主要是為了緩解化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO?排放問題。隨著近些年來全球氣候變化問題的日益嚴(yán)峻，碳捕集技術(shù)也得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。早期的碳捕集技術(shù)主要集中在提高捕集效率和降低成本上，而近年來，隨著技術(shù)的進步，碳捕集技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從工業(yè)排放源中高效分離CO?，并探索了多種利用和封存途徑。
我國于2006年在北京香山會議上首次提出CO?捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS），引入了CO?資源化利用技術(shù)。CCUS技術(shù)把捕集的CO?提純后，投入新的生產(chǎn)過程進行循環(huán)再利用，將CO?資源化，不僅可以實現(xiàn)碳減排，還能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。經(jīng)過多年的發(fā)展，CCUS技術(shù)已在全球范圍內(nèi)得到推廣與應(yīng)用。
02.當(dāng)前技術(shù)及商業(yè)應(yīng)用
隨著技術(shù)的不斷進步，碳捕集技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷擴大，從傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電廠到新興的直接空氣捕集系統(tǒng)，都在為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)貢獻力量。
燃燒后捕集技術(shù)可以直接從燃燒后的煙氣中分離出CO?，雖然投資較少，但由于煙氣中CO?分壓較低，捕集能耗和成本相對較高。而富氧燃燒技術(shù)則使用純氧作為氧化劑，能夠捕集高濃度的CO?，簡化了分離過程，但這需要額外的制氧系統(tǒng)，增加了能耗和投資成本。
除了傳統(tǒng)的碳捕集技術(shù)，直接空氣捕集（DAC）技術(shù)尤其引人注目。DAC技術(shù)能夠直接從周圍空氣中捕集CO?，無需依賴特定的排放源。這種技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，因為它可以在幾乎任何地方部署，從而為偏遠地區(qū)或難以減排的行業(yè)提供解決方案。
此外，點源捕集技術(shù)則專注于工業(yè)排放，通過在排放源處捕集CO?，減少工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫室氣體排放。而生物質(zhì)能碳捕集與封存（BECCS）技術(shù)則結(jié)合了生物質(zhì)能源和碳捕集的優(yōu)勢，通過種植和利用生物質(zhì)，同時捕集和儲存CO?，實現(xiàn)負(fù)排放，為碳循環(huán)提供了一種可持續(xù)的解決方案。
在商業(yè)應(yīng)用方面，碳捕集技術(shù)已在多個行業(yè)實踐。在全球范圍內(nèi)，瑞士Climeworks公司的冰島“Mammoth”項目是世界上最大的空氣碳捕集工廠，能夠從大氣中直接吸收CO?。該技術(shù)使用化學(xué)方法捕集空氣中的CO?，然后將其注入地下實現(xiàn)永久封存，并且通過利用冰島豐富的地?zé)崮茉矗故玖颂疾都夹g(shù)與可再生能源結(jié)合的潛力。美國得克薩斯州的Stratos項目由Occidental公司支持，每年計劃捕集50萬噸CO?，并且捕集的CO?注入油田中進行驅(qū)油利用，進而提高石油的采收率并增加化石燃料的生產(chǎn)。
而我國當(dāng)前的碳捕集商業(yè)應(yīng)用主要集中在高濃度的煙氣尾氣捕集方面。華能上海石洞口第二電廠的碳捕集項目通過采用先進的碳捕集技術(shù)，成功實現(xiàn)了從燃煤電廠煙氣中分離出高純度的CO?。這一項目不僅有助于減少電廠的碳排放，也為其他工業(yè)領(lǐng)域提供了可行的碳捕集解決方案。華潤集團海豐超臨界燃煤電廠的碳捕集項目，作為亞洲首個多線程碳捕集測試平臺，不僅展示了碳捕集技術(shù)在電力行業(yè)的實際應(yīng)用，還為未來技術(shù)放大、進行碳捕集技術(shù)驗證和優(yōu)化提供了示范平臺。華潤電力在深圳公司建成了年捕集2萬噸的CCUS測試平臺，這是亞洲首個多線程CCUS技術(shù)測試平臺。該平臺不僅能夠捕集高純度的CO?，還開展了微藻固碳、干冰轉(zhuǎn)化等利用項目的研究，探索CO?的生物質(zhì)利用方式，實現(xiàn)對捕集后CO?資源的有效利用。
03.面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
當(dāng)前碳捕集技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)在于經(jīng)濟成本、技術(shù)成熟度、以及規(guī)?；瘧?yīng)用等方面。
盡管碳捕集技術(shù)被認(rèn)為是實現(xiàn)深度減排的關(guān)鍵技術(shù)之一，但發(fā)展多年來，高昂的投資和運營成本仍然是其大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙。當(dāng)前燃煤電廠所應(yīng)用的許多碳捕集項目，雖然展示了技術(shù)的可行性，但這些項目的成本效益仍然是一個問題。此外，碳捕集技術(shù)的能量消耗問題也不容忽視，它會帶來額外能耗，從而影響整體能效。
為了提高碳捕集效率并降低能耗，研究人員正在開發(fā)新型的碳捕集材料，如吸附劑和膜材料，以及改進現(xiàn)有的化學(xué)吸收法。例如，利用金屬有機骨架材料（MOF）或者活性炭等多孔介質(zhì)材料的吸附效果進行碳捕集，亦或是采用離子液體、相變?nèi)芤汉兔肝辗ǖ刃滦突瘜W(xué)吸收技術(shù)，以及高溫熔鹽碳捕集法等。此外，電化學(xué)法和水合物法等也在探索之中。這些創(chuàng)新技術(shù)有望降低碳捕集的成本和能耗，提高其經(jīng)濟性和可行性。
除了經(jīng)濟成本和技術(shù)成熟度之外，碳捕集技術(shù)還可能對環(huán)境造成一定的影響。例如，大規(guī)模的碳捕集可能對生態(tài)系統(tǒng)和水資源產(chǎn)生影響。碳捕集技術(shù)涉及多個環(huán)節(jié)，包括捕集、運輸、利用和封存，這些環(huán)節(jié)需要高度集成和協(xié)同工作。CO?的運輸和封存過程中可能存在泄漏風(fēng)險，這也需要進行嚴(yán)格的環(huán)境影響評估和管理。將捕集到的CO?轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品或服務(wù)是CCUS技術(shù)的重要組成部分。然而，目前CO?的資源化利用途徑相對有限，且多數(shù)技術(shù)尚未成熟，需要進一步研究和開發(fā)。
04.未來展望
碳捕集技術(shù)在不同行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊，正逐漸成為實現(xiàn)全球氣候目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。
電力行業(yè)是碳捕集技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，通過燃燒后捕集技術(shù)，直接從燃煤電廠的煙氣中分離CO?，這種技術(shù)已經(jīng)相對成熟并有多個示范項目在運行。水泥和鋼鐵行業(yè)是CO?排放的重點行業(yè)，碳捕集技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要，這些行業(yè)生產(chǎn)活動的碳排放可以通過燃燒前捕集或富氧燃燒技術(shù)來實現(xiàn)捕集。
未來的碳捕集技術(shù)應(yīng)用場景還將探索更多的CO?利用途徑，如化工原料、建筑材料、食品添加劑等，以實現(xiàn)CO?的資源化利用，從而創(chuàng)造經(jīng)濟價值并推動技術(shù)的商業(yè)化。例如，二氧化碳地下驅(qū)油技術(shù)不僅可以提高石油采收率，還能實現(xiàn)CO?的地質(zhì)封存。同時，高附加值碳基材料、化工利用、人工生物合成等方向的CO?轉(zhuǎn)化利用也將是未來研究的重點。碳捕集技術(shù)在不同行業(yè)中的應(yīng)用前景多樣且充滿潛力。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，預(yù)計這些技術(shù)將在未來的碳減排和氣候變化應(yīng)對中發(fā)揮更加重要的作用。
碳捕集技術(shù)的未來發(fā)展趨勢將著重于降低成本、提高技術(shù)效率以及推動政策和法規(guī)的支持。技術(shù)的進步有望降低碳捕集的成本和能耗并推動規(guī)?；膽?yīng)用。同時，政府的政策支持和激勵措施也將對碳捕集技術(shù)的發(fā)展起到關(guān)鍵作用，這包括財政激勵、稅收優(yōu)惠、碳排放權(quán)交易等，以降低企業(yè)采用這些技術(shù)的成本，同時需要明確的法規(guī)來指導(dǎo)和監(jiān)督碳捕集項目的實施。
我國政府通過直接投入、稅收優(yōu)惠等多種財政投入方式，引導(dǎo)金融機構(gòu)加大支持碳中和相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的力度，激勵企業(yè)增加生態(tài)環(huán)境科技研發(fā)經(jīng)費。例如，深圳和北京等地已經(jīng)實施了財政補貼政策，對CCUS項目投資進行補貼，獎勵額度分別占總投資的20%和25%，最高上限分別是1000萬元和3000萬元。
此外，國家還出臺了相關(guān)的稅收優(yōu)惠政策，對企業(yè)從事《環(huán)境保護、節(jié)能節(jié)水項目企業(yè)所得稅優(yōu)惠目錄》規(guī)定符合條件的項目所得，可享受企業(yè)所得稅“三免三減半”稅收優(yōu)惠，CCUS相關(guān)項目已列入目錄。在增值稅方面，對納稅人提供技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)開發(fā)和與之相關(guān)的技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)，也能免征增值稅。
而相應(yīng)的《碳排放權(quán)交易管理暫行條例》的實施，為碳排放權(quán)交易提供了法規(guī)基礎(chǔ)，通過市場機制控制溫室氣體排放，通過科研促進綠色低碳發(fā)展。在研發(fā)示范方面，科技部通過國家重點研發(fā)計劃等項目，支持CCUS技術(shù)研發(fā)與示范，推動全流程、集成化、規(guī)?；腃CUS示范項目落地，也推進了高校機構(gòu)對于碳補集技術(shù)的深入研發(fā)與應(yīng)用。
