在應(yīng)對全球氣候變化和推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的背景下，碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)正逐漸成為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵途徑之一。近日，中國工程院院士，國際二氧化碳捕集利用封存技術(shù)創(chuàng)新合作組織（籌）秘書長李陽表示，當(dāng)前我國CCUS開展如火如荼，CCUS也將在新型能源體系中占據(jù)一席之地，但其技術(shù)發(fā)展還面臨成本高、效率低、效益差等挑戰(zhàn)，對此李陽提出應(yīng)加強(qiáng)我國技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建發(fā)展生態(tài)，制定政策法規(guī)，促進(jìn)合作交流。

示范規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大

李陽指出，隨著應(yīng)對氣候變化和碳中和行動(dòng)的推進(jìn)，CCUS技術(shù)體系不斷豐富，且已形成三大趨勢：從咸水層地質(zhì)封存到驅(qū)油封存；從化學(xué)利用轉(zhuǎn)向地質(zhì)利用；從空氣捕集或零散放源捕集轉(zhuǎn)為排放源捕集。

基于此，全球CCUS已進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，并向工業(yè)行業(yè)深度延伸。截至2023年，世界各國均加快了CCUS項(xiàng)目布局，全球共有392個(gè)大型CCUS項(xiàng)目，年捕集能力達(dá)到3.61億噸。同時(shí)，CCUS示范應(yīng)用行業(yè)更加廣泛，覆蓋火電、煉化、鋼鐵、水泥、生物質(zhì)發(fā)電等難以脫碳的行業(yè)。

與此同時(shí)，中國CCUS示范規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。根據(jù)2023中國CCUS年度評估報(bào)告，到2023年9月，我國CCUS示范項(xiàng)目109個(gè)，捕集能力600萬噸/年，注入能力400萬噸/年。并且，已投運(yùn)的和規(guī)劃建設(shè)中的CCUS示范項(xiàng)目規(guī)模明顯擴(kuò)大，多個(gè)百萬噸級以上項(xiàng)目正在規(guī)劃或建設(shè)中。

“CCUS是新型能源體系的重要組成，未來能源體系將是化石能源+CCUS與新能源+儲能的融合。”李陽指出，其中，CCUS支撐化石能源清潔低碳和低成本穩(wěn)定供應(yīng)，可再生能源推動(dòng)CCUS低碳發(fā)展，能源系統(tǒng)+CCUS讓“清潔低碳+低成本+充足穩(wěn)定”和“大規(guī)模+低成本+低能耗”兩個(gè)不可能三角可能化。即可以通過CCUS，減少化石能源過程和末端碳排放；利用CO?強(qiáng)化化石能源開采；利用可再生能源零碳屬性，為CCUS系統(tǒng)提供零碳能源；通過CCU消納可再生能源，生產(chǎn)零碳能源產(chǎn)品或儲能協(xié)同CO?減排。

發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)

李陽指出，CCUS技術(shù)在實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的過程中面臨多重挑戰(zhàn)。

首先是規(guī)?；瘧?yīng)用的挑戰(zhàn)。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的第六次評估報(bào)告，1850—2019年，人類活動(dòng)歷史累積CO?凈排放量23900億噸。人為排放的二氧化碳，23%由海洋吸收，31%由陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收，剩下的46%留存于大氣中，導(dǎo)致大氣二氧化碳濃度增加，嚴(yán)重影響全球碳循環(huán)。李陽指出，碳中和有助于保持生態(tài)系統(tǒng)中碳的自然循環(huán)平衡。實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)需要規(guī)模化部署碳減排技術(shù)，這些技術(shù)將在全球碳循環(huán)和氣候系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，形成人類活動(dòng)與自然環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)互動(dòng)和反饋機(jī)制。

其次是捕集效率低、能耗高。工業(yè)排放氣源類型多，濃度差異大（CO?含量5%～95%），組分復(fù)雜，捕集效率低，捕集能耗高、成本高。低濃度排放源捕集成本300-400元。李陽指出，為了提高碳捕集的效率并降低能源消耗，我們需要開發(fā)更高效的捕集材料和工藝。

再次，CCUS成本高、經(jīng)濟(jì)效益差。伍德麥肯茲報(bào)告顯示，全球CCUS項(xiàng)目的捕集平均加權(quán)成本約58美元/CO?，中國CCUS示范項(xiàng)目捕集成本在100-500元/噸CO?，因此，降低成本、實(shí)現(xiàn)減排收益是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

最后是轉(zhuǎn)化效率低。CO?具有熱力學(xué)穩(wěn)定性、動(dòng)力學(xué)惰性，難以轉(zhuǎn)化，需要提高物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化效率。李陽指出，為了提高轉(zhuǎn)化效率，我們需要專注于開發(fā)新型催化劑，并探索更高效的轉(zhuǎn)化路徑，以便更有效地將CO?轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品。

四方面推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展

“為了推動(dòng)CCUS技術(shù)發(fā)展，我們需要采取一系列措施來降低成本、減少能源消耗、提高效率，并確保整個(gè)過程對環(huán)境友好且可靠?！睂Υ耍铌柦o出以下建議。

一是加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與合作。需要在CCUS技術(shù)的化學(xué)和物理反應(yīng)機(jī)制上進(jìn)行創(chuàng)新，包括集成現(xiàn)有技術(shù)、優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，以及提高操作的靈活性和可調(diào)度性。此外，應(yīng)該探索不同的應(yīng)用場景，實(shí)施組合式項(xiàng)目，并促進(jìn)區(qū)域間的協(xié)同合作。

二是構(gòu)建技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展生態(tài)。包括開發(fā)低能耗、低成本的捕集技術(shù)，優(yōu)化驅(qū)油封存技術(shù)，以及提高轉(zhuǎn)化技術(shù)的效率。同時(shí)，還應(yīng)該關(guān)注系統(tǒng)集成和耦合技術(shù)的優(yōu)化，以提高整體性能。在人才培養(yǎng)方面，需要加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)，促進(jìn)科研與教育的融合，以及產(chǎn)業(yè)與教育的結(jié)合。在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合方面，應(yīng)推動(dòng)區(qū)域CCUS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重塑產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建低碳或零碳產(chǎn)業(yè)鏈，并在含油氣盆地形成驅(qū)油和封存產(chǎn)業(yè)集群。

三是制定支持性政策和法規(guī)。建議政府制定相關(guān)政策，推動(dòng)碳稅、金融支持和投資多元化。建立碳交易市場，如中國核證減排量（CCER）機(jī)制，可以為CCUS項(xiàng)目提供經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。

四是促進(jìn)合作與交流。打造國家創(chuàng)新高地，加強(qiáng)國內(nèi)外的合作與交流，協(xié)同解決問題，共同推動(dòng)CCUS技術(shù)的發(fā)展，使其成為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要工具，在減少溫室氣體排放的同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。