CCUS：产业化须翻四重“山”

在应对全球气候变化和推动能源转型的背景下，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术正逐渐成为实现碳中和目标的关键途径之一。近日，中国工程院院士，国际二氧化碳捕集利用封存技术创新合作组织（筹）秘书长李阳表示，当前我国CCUS开展如火如荼，CCUS也将在新型能源体系中占据一席之地，但其技术发展还面临成本高、效率低、效益差等挑战，对此李阳提出应加强我国技术创新，构建发展生态，制定政策法规，促进合作交流。

示范规模持续扩大

李阳指出，随着应对气候变化和碳中和行动的推进，CCUS技术体系不断丰富，且已形成三大趋势：从咸水层地质封存到驱油封存；从化学利用转向地质利用；从空气捕集或零散放源捕集转为排放源捕集。

基于此，全球CCUS已进入大规模应用阶段，并向工业行业深度延伸。截至2023年，世界各国均加快了CCUS项目布局，全球共有392个大型CCUS项目，年捕集能力达到3.61亿吨。同时，CCUS示范应用行业更加广泛，覆盖火电、炼化、钢铁、水泥、生物质发电等难以脱碳的行业。

与此同时，中国CCUS示范规模也在不断扩大。根据2023中国CCUS年度评估报告，到2023年9月，我国CCUS示范项目109个，捕集能力600万吨/年，注入能力400万吨/年。并且，已投运的和规划建设中的CCUS示范项目规模明显扩大，多个百万吨级以上项目正在规划或建设中。

“CCUS是新型能源体系的重要组成，未来能源体系将是化石能源+CCUS与新能源+储能的融合。”李阳指出，其中，CCUS支撑化石能源清洁低碳和低成本稳定供应，可再生能源推动CCUS低碳发展，能源系统+CCUS让“清洁低碳+低成本+充足稳定”和“大规模+低成本+低能耗”两个不可能三角可能化。即可以通过CCUS，减少化石能源过程和末端碳排放；利用CO₂强化化石能源开采；利用可再生能源零碳属性，为CCUS系统提供零碳能源；通过CCU消纳可再生能源，生产零碳能源产品或储能协同CO₂减排。

发展面临多重挑战

李阳指出，CCUS技术在实现碳中和目标的过程中面临多重挑战。

首先是规模化应用的挑战。据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的第六次评估报告，1850—2019年，人类活动历史累积CO₂净排放量23900亿吨。人为排放的二氧化碳，23%由海洋吸收，31%由陆地生态系统吸收，剩下的46%留存于大气中，导致大气二氧化碳浓度增加，严重影响全球碳循环。李阳指出，碳中和有助于保持生态系统中碳的自然循环平衡。实现碳中和目标需要规模化部署碳减排技术，这些技术将在全球碳循环和气候系统中发挥关键作用，形成人类活动与自然环境之间的动态互动和反馈机制。

其次是捕集效率低、能耗高。工业排放气源类型多，浓度差异大（CO₂含量5%～95%），组分复杂，捕集效率低，捕集能耗高、成本高。低浓度排放源捕集成本300-400元。李阳指出，为了提高碳捕集的效率并降低能源消耗，我们需要开发更高效的捕集材料和工艺。

再次，CCUS成本高、经济效益差。伍德麦肯兹报告显示，全球CCUS项目的捕集平均加权成本约58美元/CO₂，中国CCUS示范项目捕集成本在100-500元/吨CO₂，因此，降低成本、实现减排收益是产业化的关键。

最后是转化效率低。CO₂具有热力学稳定性、动力学惰性，难以转化，需要提高物质和能量的转化效率。李阳指出，为了提高转化效率，我们需要专注于开发新型催化剂，并探索更高效的转化路径，以便更有效地将CO₂转化为有价值的产品。

四方面推进高质量发展

“为了推动CCUS技术发展，我们需要采取一系列措施来降低成本、减少能源消耗、提高效率，并确保整个过程对环境友好且可靠。”对此，李阳给出以下建议。

一是加强技术创新与合作。需要在CCUS技术的化学和物理反应机制上进行创新，包括集成现有技术、优化工程设计，以及提高操作的灵活性和可调度性。此外，应该探索不同的应用场景，实施组合式项目，并促进区域间的协同合作。

二是构建技术和产业的发展生态。包括开发低能耗、低成本的捕集技术，优化驱油封存技术，以及提高转化技术的效率。同时，还应该关注系统集成和耦合技术的优化，以提高整体性能。在人才培养方面，需要加强学科建设，促进科研与教育的融合，以及产业与教育的结合。在技术与产业的融合方面，应推动区域CCUS产业的发展，重塑产业，构建低碳或零碳产业链，并在含油气盆地形成驱油和封存产业集群。

三是制定支持性政策和法规。建议政府制定相关政策，推动碳税、金融支持和投资多元化。建立碳交易市场，如中国核证减排量（CCER）机制，可以为CCUS项目提供经济激励。

四是促进合作与交流。打造国家创新高地，加强国内外的合作与交流，协同解决问题，共同推动CCUS技术的发展，使其成为实现碳中和目标的重要工具，在减少温室气体排放的同时促进经济可持续发展。