助力碳达峰、碳中和，加强对二氧化碳的资源化利用

 

《财经国家周刊》：为什么要“捕集和封存二氧化碳”？

李阳：这也是我们一直研究的问题。众所周知，化石能源作为目前经济社会发展的主要动力，在利用过程中会产生大量的二氧化碳，这些排放源分布区域广，浓度差异大，而且以低浓度排放为主。研究认为，封存过程中需要提高二氧化碳的浓度，以提高效率，增加埋存量，降低成本；同时，大部分的利用场景也需要高浓度的二氧化碳，提高利用转化率。所以，在二氧化碳利用和封存过程中必须研究和发展捕集技术。

上世纪80年代，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）提出了CCS（Carbon Capture and Storage）技术，中文名是“碳捕集与封存”，主要由碳捕集、运输和封存三个环节组成，主要是将捕集的二氧化碳，通过一定的方式运输到合适的地点进行封存，使其与大气隔绝，减少了向大气中的二氧化碳排放，促使大气碳循环的再平衡。

在相当长一段时间里，国际公认这是大规模减少二氧化碳排放、减缓全球气候变暖最可行的方法。

 

《财经国家周刊》：这项技术后来发生了什么变化？

李阳：CCS的核心是碳封存，但CCS存在的最大问题是建设和运行成本高昂。据已运行项目分析，全球商业化运营的CCS项目成本约为60-90美元/吨碳，因此，直接封存将付出巨大的经济代价。

目前，最大的挪威Sleipner封存项目，自1996年开始每年封存100万吨二氧化碳，该项目作为天然气田重要组成部分，将高碳天然气脱除的二氧化碳进行封存，以避免支付税费（挪威政府为限制石油公司的碳排放量，对排放到大气中的每吨二氧化碳征收约50美元的排放税）。

我国一次能源结构中化石能源消费占比高，2020年达到84.3%，其中煤炭消费占比达到56.8%。据国际能源署预测，如果不采用CCUS技术，要实现长期气候目标需要完全关闭燃煤及天然气发电，而我国经济正处在发展阶段，这将给经济社会发展造成更加巨大的影响。

因此，在我国必须加强二氧化碳的资源化利用，也就是说，把二氧化碳作为一种“资源”转化为新的物质，减少排放；或是通过地质利用（驱油或驱水）进行封存，增加收益，降低成本，而不是简单的封存起来，这就大大地拓展了碳封存技术的发展空间，为CCS注入了新的活力。

所以说，CCUS是二氧化碳减排的必然路径，也得到了国际社会的广泛认可。从CCS技术到CCUS技术，实则是进一步强化了对化石燃料利用过程中排放的二氧化碳的资源化利用，推进了固碳和封存技术的发展。

《财经国家周刊》：从CCS到CCUS，多了一个“U”，也就是利用，那么目前二氧化碳可以怎样利用？

李阳：这正是我要补充的。确切来说，“U”被定义为对二氧化碳的资源化利用，包含地质资源利用、化工利用、生物利用等，这是当前CCUS技术发展的方向和前沿课题。

其中，化工利用是以化学转化为主要手段，将二氧化碳和共反应物转化成目标产物，不仅能实现二氧化碳减排，还可以创造收益，对传统产业的转型升级具有重要作用；

生物利用是以生物转化为主要手段，将二氧化碳用于生物质合成，主要产品有食品和饲料、生物肥料、化学品与生物燃料及气肥等。一般来说，生物利用技术的产品附加值较高，经济效益较好；

地质资源利用主要是利用二氧化碳驱油、驱水，增加原油产量，充分利用地下水资源。

截至到2020年底，全球正在运行的大型CCUS示范项目有26个，每年可捕集和永久封存约4000万吨二氧化碳，其中美国驱油利用二氧化碳已达到1000多万吨。

《财经国家周刊》：这么多的示范项目，如何评估项目的减排量和经济性？

李阳：对于这个问题，我们开展了相关的研究。应该说，CCUS的经济性决定着项目的可行性，也在一定程度上体现着CCUS技术和产业发展的活力，科学评估项目的减排量、经济性及各环节的耦合约束关系是重要的研究内容。

但与传统方法或常规产品评价不同，CCUS评估体系的研究对象是二氧化碳，二氧化碳既是产品又是封存和固碳考察指标，CCUS技术应用过程中要排放二氧化碳和消耗成本，对捕获的二氧化碳进行利用封存，又会产生一定经济收益。同时由于二氧化碳利用封存的时效性和长期性，特别是采用地质封存时，考虑到地质条件的差异性，全生命周期的关闭节点难以确定。因此，对碳减排量的评估目前常用的是全生命周期评价方法。

CCUS全生命周期评价体系是在传统产品全生命周期评价的基础上，增加能耗特性及经济特性两项重要评价内容，从而能够在全生命周期框架下对CCUS封存与固碳系统进行多目标综合性能评价，为不同时期固碳技术的合理选择和决策评价提供量化依据。

具体来说，对于CCS/CCUS项目的减排量既要考虑封存或固碳的二氧化碳量，又要考虑项目全生命周期中各环节因能耗和工艺产生的二次二氧化碳排放量；对于CCUS项目的效益评价，既考虑二氧化碳捕集、输送、转化利用和埋存过程中发生的成本，又考虑实现的碳减排和固碳量，产生的直接经济和社会效益。

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