碳捕集技術能否成為實現(xiàn)碳中和目標的關鍵？

　　

　　在全球追求減排與應對氣候變化的背景下，碳捕集、利用與儲存技術的重要性日益凸顯。國際能源署發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2023年，全球碳捕集的能力主要集中在美國和中國這兩個國家。美國以絕對的碳捕集總量居全球首位，而中國則在增量方面表現(xiàn)突出，成為全球增速最快的碳捕集國。

　　2023年，全球的碳捕集與存儲能力達到5500萬噸，其中美國和巴西占據(jù)了60%的市場份額。盡管巴西的碳捕集能力主要來源于1座工廠，但美國憑借其多樣化的獨立設施，展現(xiàn)出其在碳捕集技術方面的強大實力。具體而言，美國的多座發(fā)電廠運用燃燒后捕集技術，極大地提高了其碳捕集能力。美國在碳捕集與封存領域投入較大，或?qū)⒊蔀樘疾都c儲存這項新生技術的重要試驗場。相關數(shù)據(jù)顯示，2020年，全球CCUS產(chǎn)能規(guī)模因加拿大某二氧化碳項目投運明顯擴大，而美國已運行和規(guī)劃中的碳捕集項目數(shù)量也較多，目前已有24個，其和加拿大正在發(fā)展的項目主要都是利用所捕集的碳恢復石油開采活動。于2017年啟動、2020年關停的佩特拉諾瓦（Petranova）項目曾是美國唯一的煤電廠碳捕集項目，每年可以捕集140萬噸二氧化碳并運輸?shù)接吞锛右岳谩?023年，美國西北大學研究的“濕度擺動”技術，利用一系列離子在低濕度時捕集二氧化碳、在高濕度時釋放二氧化碳，為直接空氣捕集提供了一種比傳統(tǒng)技術更節(jié)能的碳捕集方法。這種方法結合了創(chuàng)新的動力學方法和多種離子，幾乎可以從任何地方去除碳。同年，美國西北大學的科研人員在濕法再生碳捕集的基礎上，還提出了5種新型陰離子（正硅酸鹽、硼酸鹽、焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽和二堿性磷酸鹽），將這些陰離子引入離子交換膜時，可實現(xiàn)在干燥條件下捕集二氧化碳，在潮濕條件下也可以釋放二氧化碳。

　　加拿大政府計劃為CCUS項目及用于生產(chǎn)低碳能源的設備支付補貼，以推動相關技術的發(fā)展。其中，2014年運行至今的邊界大壩能源（Boundary Dam Power）項目每年能夠捕集約100萬噸二氧化碳，捕集率較高，對減少發(fā)電廠的碳排放具有重要意義；2015年運行的Quest項目將原油制氫過程產(chǎn)生的二氧化碳注入咸水層封存，是加拿大在碳封存領域的重要實踐，為減少工業(yè)碳排放提供了可行的解決方案。

　　英國制定了相關政策推動碳捕集技術發(fā)展，比如設立了碳捕集與封存技術基礎設施基金。英國國家CCUS研究中心致力于提高工業(yè)生產(chǎn)中二氧化碳的捕集率，正尋求從工業(yè)生產(chǎn)中捕集大量的二氧化碳，并努力將工業(yè)生產(chǎn)中二氧化碳的捕集率提高至95%或更高。2021年，英國境內(nèi)運行的塔塔鋼鐵碳捕集示范項目每年可以捕集4萬噸二氧化碳，約占當?shù)厝細怆娬究偱欧帕康?1%。

　　澳大利亞擁有多個碳捕集與封存項目，比如“碳網(wǎng)”計劃，計劃每年在澳大利亞東南沿海的巴斯海峽封存500萬噸二氧化碳，預計到2030年投入使用。皇家墨爾本理工大學2019年公布的室溫轉化固態(tài)碳技術利用液態(tài)金屬做催化劑，首次實現(xiàn)在室溫下將空氣中的二氧化碳持續(xù)有效轉變成固體碳。預計到2030年投入使用（目前處于規(guī)劃和推進階段）的“碳網(wǎng)”計劃（CarbonNet）將在澳大利亞東南沿海的巴斯海峽進行，每年預計封存500萬噸二氧化碳。

　　日本基于異佛爾酮二胺（IPDA）的碳捕集技術由日本東京都立大學科研團隊發(fā)現(xiàn)，相關論文于2022年發(fā)表在《環(huán)境》（《ACS Environmental Au》）期刊，其可直接從環(huán)境中捕集二氧化碳，能夠去除超過99%濃度為400ppm（約為大氣中的濃度水平）的二氧化碳，效率至少是現(xiàn)階段其他直接空氣捕集（DAC）系統(tǒng)的兩倍。其反應產(chǎn)物以固體形式從溶液中轉化出來，避免了產(chǎn)物在液相中積累導致反應速度降低的問題。2023年4月份，巴斯夫及其工程伙伴日揮株式會社共同開發(fā)的高壓再生二氧化碳捕集技術——HiPACT®技術，是日本首個以當?shù)靥烊粴馍a(chǎn)藍氫和藍氨的示范項目，氫氣生產(chǎn)設施預計于2025年投產(chǎn)。2019年，日本CCUS調(diào)查公司在北海道苫小牧市附近海底進行了二氧化碳海底封存試驗，將北海道一處煉油廠排放的二氧化碳壓縮后封存到海底，目前已封存了30萬噸二氧化碳。

　　挪威2021年發(fā)布的由挪威工業(yè)技術研究院（SINTEF）主持研發(fā)的SARC CO2捕集技術采用真空熱泵技術，僅需電力無需燃燒，相比目前最經(jīng)濟的碳捕集方法成本降低約12.5％，并且使水泥、化肥等工廠的碳捕集技術改造更加容易。

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