二氧化碳循环再利用之路能走通吗？

随着全国碳市场正式上线交易，二氧化碳排放管理进一步趋严。企业多排碳，意味着付出更高成本。除了花钱“买碳”，有没有其他办法实现减碳？

记者了解到，二氧化碳资源化利用正逐渐得到重视。除常规的驱油封存等方式，以二氧化碳为原料生产化学品、燃料，经净化提纯得到食品级、电子级二氧化碳，用作混凝土建筑材料等新型用途，吸引企业纷纷探索。二氧化碳循环再利用之路走得通吗？这些技术又能给碳减排带来多少贡献？

“相比捕集、封存，我们更应重视利用环节”

目前，我国年排放二氧化碳百亿吨级，其中80%以上来自能源生产消费。“2020年，我国化石能源占一次能源消费比重达84.1%。例如，石油和化学工业以油气、煤炭作为原料，具有资源型和能源型产业双重属性，但生产过程必然伴有二氧化碳排放。”中国石油和化学工业联合会副秘书长胡迁林表示，在推进源头减排的同时，实现二氧化碳“变废为宝”同样重要。“既要开展新一代大规模低能耗碳捕集技术、二氧化碳安全可靠封存与监测，以及运输技术等研究，也需重点开发二氧化碳化学转化利用技术。”

“即便实现了碳中和，化石能源消费仍将占据一定比重。”中国科学院院士包信和表示，先天含碳属性，决定了使用化石能源总要产生碳排放，如何消除已经排放的二氧化碳是一大现实问题。

在近日举行的2021年二氧化碳减排与资源化利用技术先锋论坛上，中国科学院院士李灿也称，并非所有行业终端都能使用电能替代，诸如化工、钢铁、水泥等领域，在很长时间内仍需使用能量密度更高的化学燃料。针对这部分难以消除的二氧化碳，就要采用碳捕捉、利用与封存技术（CCUS）。

“相比捕集、封存，我们更应重视利用环节。捕集二氧化碳之后，封存面临空间、泄漏、安全、成本等一系列制约，并不能从根本上解决排放问题。”李灿举例，二氧化碳作为一种驱油介质，可用于油气开采。开采完毕，这部分二氧化碳依然会大量释放，并不能实现完全封存。“类似情况还发生在农业领域。生产尿素可消纳一部分二氧化碳，但在使用尿素时，大部分二氧化碳还是白白排掉了。这些难以减排的二氧化碳，若能实现资源化利用，在减碳同时还可产生经济效益。”

“只有少数技术具有经济可行性和工业化放大的可拓展性”

较早参与研发的奥克控股集团董事局主席朱建民告诉记者，资源化利用包括以二氧化碳为原料生产化学品或燃料、利用微藻类进行生物转化，用作混凝土建筑材料，二氧化碳增强油田再生等10种途径。用途虽多，现阶段却存在不少瓶颈。

朱建民举例，理论上说，二氧化碳可制备多种化学品，“但目前，只有少数技术具有经济可行性和工业化放大的可拓展性。最大规模的化学利用途径是生产尿素，当前我国每年有1.4亿吨二氧化碳用于生产2亿吨尿素。下一步，生产燃料耗用的二氧化碳可能达到几亿吨，具有一定前景，但充满不确定性。”

记者还注意到，已有的二氧化碳资源化利用项目规模普遍较小。例如，中国石化胜利油田二氧化碳捕集驱油项目，每年预计减排仅3万多吨；华能北京高碑店热电厂将捕集的二氧化碳卖给食品店，年回收二氧化碳只有3000吨；山东能源集团利用化工装置产生的二氧化碳制备高价值化学品，年可减碳3.5万吨。

“我们接触了很多技术，不同技术各有先进性，研究探索值得鼓励。然而，一项技术到底能扩大到多大规模、成本是否可承受，可以为减碳作出多大贡献，同样很关键。对于企业真金白银投入而言，做好前瞻性考量十分必要。”一位业内资深人士向记者坦言。

包信和称，现有的二氧化碳转化利用还面临规模不对等问题。“比如，我国需求量最高的大宗化学品乙烯，目前年产量在6000万-7000万吨。即便拿出1亿吨二氧化碳用于制备，也只占到排放总量的百分之一。由于二氧化碳分子能量低，必须先活化、再利用，通过加氢反应才能完成。目前，氢能基本来自以煤为主的化石能源，注入的能量比释放的能量还要多。”

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“二氧化碳资源化利用是一种可行的减排思路，但必须找到正确途径。目前部分技术过于理想化，甚至存在一些错误方向。即便单个项目通了，要么难以从根本撬动减排，要么能耗过高、得不偿失。”上述人士进一步称。

包信和认为，有效的二氧化碳利用途径必须满足两个条件：一是保证持续的可再生能源供给，二是能从非碳资源获得氢气。“转化利用途径主要包括热催化、电催化及光化学过程。目前来看，前两者比较有希望，能够通过二氧化碳加氢反应得到我们需要的产品。而在此过程中，绿氢才是真正实现减排的关键。”

上述思路已有实践。“在自然界，植物能把空气中的水和二氧化碳转化成生物质、蔬菜等。借鉴这一思路，也可把二氧化碳和水变成我们所需的燃料。”李灿提出，利用太阳能等可再生能源实施电解水制氢，并将二氧化碳加氢转化为甲醇等液体燃料，即可实现有效资源化利用。“甲醇可替代汽油，也可用在化学工业领域。每吨甲醇可转化1.375吨二氧化碳，我国每年约有8000万吨甲醇产能，若能大规模推广，可以减排亿吨级二氧化碳。”

国家能源集团新能源研究院碳中和中心相关负责人徐冬表示，除了单个项目，国家能源集团还将开展原理验证与颠覆性技术研发、中试技术放大与验证、CCUS全流程检测评估平台建设。“目前，国内外尚无针对研发、试验及检测评估与认证的全流程平台。计划采用政策与环境结合、机体机制与制度结合、资料分析与调查分析相结合等方式，开展全流程标准制定、CCUS碳交易研究推广及战略规划服务，实现技术标准化建设、规模化发展。”