二氧化碳利用技術潛力巨大

    “二氧化碳是‘壞’物質嗎？”在4月13日召開的香山科學會議第742次學術討論會上，科技部中國21世紀議程管理中心（以下簡稱21世紀中心）研究員黃晶提出一個簡單卻經常被忽視的問題。

 

    從自然屬性看，二氧化碳作為大氣的重要組成部分，并非有毒氣體等“壞”氣體。二氧化碳是溫室氣體，沒有它的地球平均氣溫將下降超30攝氏度。那么，除了被捕捉并關起來之外（捕集與封存），二氧化碳還能做什么？

 

    “到2050年，如果二氧化碳利用技術大規模推廣，不僅具有直接減排效應，還能實現可觀的二氧化碳替代減排量。”黃晶解釋，例如用二氧化碳合成的甲醇1噸能消耗約1.4噸二氧化碳，還能通過以可再生能源替代煤炭實現再減少4噸二氧化碳排放。

 

    “發展二氧化碳利用關鍵技術，在規模化消納二氧化碳的同時，還能帶動交通、化學工業等其他工業過程實現碳減排。”中國科學院院士、中科院大連化學物理研究所研究員李燦說。

 

    曾經因為4大缺陷被認為不可行

 

    既然二氧化碳可以被高效利用，為什么一直沒有受到業內的重視呢？

 

    21世紀中心社會事業處研究員張賢為科技日報記者梳理了發展脈絡。

 

    2007年前后，我國在應對氣候變化的相關“國家方案”中均強調了推動碳捕集與封存技術（CCS）與二氧化碳利用技術。國際上也開始重視二氧化碳利用技術，并把利用的“U”與CCS融合為CCUS。

 

    “在碳中和目標提出前，大家普遍認為二氧化碳利用技術存在4大缺陷，即封存期短、減排量小、額外耗能、技術經濟性不強。”張賢解釋，業界對二氧化碳利用技術的減排潛力和貢獻存在爭議。

 

    隨著技術不斷進步，目前的二氧化碳利用能耗、成本、體量均得到了很大幅度的改善，這些為二氧化碳利用技術帶來轉機。

 

    “規?；a開始落地，成本、能耗等普遍降低，項目規模也開始邁向萬噸級。”李燦說，越來越多團隊在催化劑等基礎研究方面取得突破，制備純度大幅提高，有的甚至達到99%。來自國內外的大量實踐表明，曾經困擾二氧化碳利用技術落地的缺陷已經得到逐步解決。

 

    “與此同時，碳中和目標提出后，我國確立了盡快由能耗雙控向碳排放雙控轉變的政策，也讓這類技術展現出巨大潛力。”張賢說，作為化學儲能的重要方式，二氧化碳利用為未來能源體系近零排放提供了條件，將逐步發展為“剛需”或相對便宜的技術，隨著碳市場的發展還有盈利可能。

 

    聚焦研究轉化，為“雙碳”目標達成釋放巨大潛力

 

    與會專家認為，發展二氧化碳利用技術在實現減排溫室氣體的同時，還可以抵消碳捕集過程的高昂成本、保障能源安全、促進低碳新業態孵化。

 

    那么，二氧化碳的有效利用潛力究竟有多大？

 

    有報告顯示，到2050年，僅利用二氧化碳制備合成氣和甲醇的產量就可能分別達到4000萬噸左右。數據顯示，截至2023年2月，我國已經投運和規劃中的二氧化碳利用技術示范項目為57個，將二氧化碳高效轉化為有價值的化工和生物產品的項目數量約為40%。

 

    “當前部分二氧化碳利用技術成熟度不高，還處于中試及以下水平。”黃晶說，產業化發展與技術成熟度和經濟可行性密切相關，當前在混凝土養護、高分子聚合物合成等少數幾類產品的工業化生產中，二氧化碳利用技術成本已經能夠低于傳統工藝，其他產品的研究仍需加強，以實現更高經濟可行性。

 

    “二氧化碳轉化利用涉及熱力學、動力學方面的一系列難題。”中國科學院化學研究所研究員韓布興表示，解決二氧化碳轉化中的科學難題，推動相關產業發展是一項長期課題。與會專家認為，國家層面應加強二氧化碳利用的科技戰略布局，抓緊部署該領域的前沿、顛覆性技術，加強技術儲備。相信隨著二氧化碳利用技術取得重大突破和利用部署，未來的減排和創造工業產值將是“步調一致”的，可有效化解當前階段“發展”與“減排”的矛盾。