二氧化碳捕集、利用与封存环境风险

二氧化碳的捕集、封存与综合利用前言近年来，温室效应加剧问题使环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。

因此，引起温室效应和全球气候变化的二氧化碳的减排技术成为各国关注的焦点，如何从源头减少二氧化碳排放和降低大气中二氧化碳的含量成为挑战人类智慧的难题。

中国作为一个发展中国家，主要以煤炭的消费为主，主要的CO2排放源为燃煤的发电厂。

从总量上看，目前我国的二氧化碳排放量已位居世界第二，预计到2025年，我国的CO2总排放量很可能超过美国，位居世界第一。

因此，我国急需对所排放的二氧化碳进行捕获研究，以缓解我国的空气污染压力。

目前CO2的应用领域得到了广泛开拓，除了众所周知的碳酸饮料、消防灭火外，工业、农业、国防、医疗等部门都在使用CO2。

科学研究己经证明，CO2具有较高的民用和工业价值:以CO2为原料可合成基本化工原料；以CO2为溶剂进行超临界萃取；还可应用于食物工程、激光技术、核工业等尖端高科技领域；近年来开发出的新用途如棚菜气肥、保鲜、生产可降解塑料等也展现出良好发展前景。

[1]1.CO2捕集系统CO2捕获技术发展的方向是降低技术的投资费用和运行能耗。

依据捕获系统的技术基础和适用性，通常将火电厂CO2的捕集系统分为以下4种：燃烧后脱碳、燃烧前脱碳、富氧燃烧技术以及化学链燃烧技术。

1.1 燃烧后脱碳燃烧后脱碳是指采用适当的方法在燃烧设备后，如电厂的锅炉或者燃气轮机，从排放的烟气中脱除CO2的过程。

在燃烧后捕集技术中，由于烟气中CO2分压通常小于0. 15个大气压，因此需要与CO2结合力较强的化学吸收剂分离捕集CO2，用于CO2捕集的化学吸收剂主要是能与CO2反应生成水溶性复合物的有机醇胺类。

目前在CO2捕集方面研究和采用较多是醇胺法(MEA法)。

[2]燃烧后捕集技术是一种成熟的技术，这种技术的主要优点是适用范围广，系统原理简单，对现有电站继承性好。

但捕集系统因烟气体积流量大、CO2的分压小，脱碳的捕集成本较高。

我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议碳捕集、利用和封存（以下简称“CCUS”）技术是未来全球实现大规模减排的关键技术之一，也是我国实现长期绝对减排和能源系统深度低碳转型的重要技术选择。

2016年10月，国务院发布了《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，提出“在煤基行业和油气开采行业开展碳捕集、利用和封存的规模化产业示范”、“推进工业领域碳捕集、利用和封存试点示范”，为我国下一步发展CCUS指明了方向。

本文在深入研究和调研的基础上，总结评估了“十一五”以来我国CCUS的发展状况，分析了我国推动CCUS发展面临的挑战，提出了中长期推动我国CCUS发展的思路和政策建议。

一、我国发展CCUS的重要意义CCUS是实现我国长期低碳发展的重要选择。

国际上将碳捕集与封存（以下简称“CCS”）1作为实现长期绝对减排的重要措施。

在国际能源署（IEA）的2℃情景下，到2050年，CCS将贡献1/6的减排量；2015-2050年间，CCS累计减排占全球总累计减排量的14%，其中中国CCS的减排贡献约占1/3。

根据西北太平洋实验室及中国科学院武汉岩土力学研究所的测算，中国当前有超过1600个大型CO2排放源，包括火电厂、水泥厂、钢铁厂等，技术上可实现的碳捕集量超过1 CCS与CCUS称呼略有不同但实质基本相同。

国际上常用CCS，主要包括三个环节，即对二氧化碳进行捕集、运输和地质封存；中国在此基础上，结合本国实际提出CCUS，在原有三个环节基础上增加了CO2利用环节，可将CO2资源化利用并产生经济效益，在现有技术发展阶段更具有实际操作性。

38亿吨CO2，而通过强化采油、驱煤层气和盐水层封存等方式可封存的容量分别为10、10和1000亿吨CO2。

此外，中国源汇匹配条件好，90%以上的大型碳源距潜在封存地在200公里以内。

CCUS是实现我国煤基能源系统低碳转型的必然选择。

我国能源结构以煤为主，虽然近些年国家已经采取了极为严格的控煤措施并取得了显著成效，但预计在未来相当长时间内，煤炭消费总量仍将维持相当规模。

碳捕获和封存(CCS)和碳捕获、利用和封存(CCUS)的技术经济和部分环境分析——以榆林市为例摘要：碳中和是目前工业发展的焦点。

毫无疑问，所需要的不仅仅是减少技术领域的二氧化碳排放量（一般是温室气体），还需要将大气中的二氧化碳人为地转移到岩石圈、技术圈、水圈和生物圈的“陷阱”中。

本文中的案例研究侧重榆林市二氧化碳捕集与封存CCUS工程技术研究中心，该中心正在进行二氧化碳捕集与封存CCUS工程技术研究，构建全市统一碳减排技术研究服务平台，并积极将技术进行引进推广、应用示范区用，打造榆林市碳减排技术成果转移转化的载体平台。

本文从技术经济和环境角度，将CCS与CCU进行了比较。

除其他外，对比分析表明，混合方法——CCS和CCU的组合，即CCU/S——值得投资。

作者认为，环境意愿和鼓励、补贴和退税的支持对于激励对此类开创性技术的投资，以及摆脱支付碳税或购买排放权的更容易的途径是必不可少的。

关键词：碳捕获和封存，碳捕获、利用和封存，碳中和，经济和环境一、研究背景[1]2015年，在巴黎举行的联合国气候大会上，达成了一项协议，其中成员国承诺致力于实现共同目标，即将全球气温相对于前工业时代的上升幅度限制在2℃（在最乐观的情况下，1.5℃）。

虽然实现各国为自己制定的气候目标需要减少技术领域的温室气体[1]，但这是必要的，但还不够。

到2050年，工业化国家必须将其温室气体排放量相对于1990年的水平减少85-95%。

有或没有能量回收的焚烧厂是CO2排放的主要点源。

当释放速率远大于吸收速率时，CO2确实会再循环回地球（生物圈和水圈），但大气中的浓度会随着时间的推移而上升。

这将导致全球气温上升。

烟囱的CO2排放量与工厂产生的能量以及所用燃料混合物的排放强度成正比[2]。

因此，必须投资于CO2的捕获和储存，从而将温室气体永久封存在地下地质汇中[3]，这是工业和火力发电厂可以采用的有效方法，以应对当前的气候变化挑战[4]。

二氧化碳捕集利用与封存
随着全球气候变化的日益严峻，减少二氧化碳排放成为了全球关注的热点话题。

然而，仅仅减少二氧化碳排放远远不足以应对全球气候变化的挑战。

这时，二氧化碳捕集利用与封存技术被提出，成为了解决全球气候变化的一项重要措施。

二氧化碳捕集利用与封存技术可以大大减少大气中的二氧化碳含量，从而减缓全球气候变化的速度。

该技术主要分为三个步骤：捕集、利用和封存。

首先，将二氧化碳从工业排放源、燃烧排放源或大气中捕集出来。

然后，将捕集的二氧化碳进行有效利用，例如用于生产有机化学品、肥料、塑料等。

最后，将未被利用的二氧化碳进行安全地封存，例如将其储存在地下岩层或海底。

二氧化碳捕集利用与封存技术的应用有很多优势。

首先，它可以减少二氧化碳排放，从而降低全球气候变化的速度。

其次，通过二氧化碳的利用，可以刺激经济增长，创造就业机会。

最后，该技术可以促进可持续发展，使得工业化的过程更加环保。

然而，二氧化碳捕集利用与封存技术也有一些挑战。

首先，大规模地应用该技术需要大量的资金和技术支持。

其次，二氧化碳的有效利用仍需要更多的研究和开发。

最后，封存二氧化碳也需要高度的安全措施，以避免二氧化碳泄漏带来的环境和健康风险。

总之，二氧化碳捕集利用与封存技术是解决全球气候变化的一项重要措施。

随着技术的不断改进和政策的不断推动，相信该技术将会得到更广泛的应用和发展。

二氧化碳捕集、利用与封存技术
首先，让我们来谈谈二氧化碳的捕集。

二氧化碳捕集是指从工业排放或其他源头捕集二氧化碳，防止其进入大气。

捕集二氧化碳的方法包括化学吸收、物理吸收和膜分离等技术。

化学吸收是通过将二氧化碳溶解在特定溶剂中来捕集它，而物理吸收则是利用物理吸附剂来捕集二氧化碳。

膜分离则是利用半透膜来分离二氧化碳和其他气体。

这些方法可以在发电厂、工厂和其他排放源头处实施。

其次，我们来谈谈二氧化碳的利用。

捕集到的二氧化碳可以被用于生产合成燃料、化学品和其他产品。

例如，通过将二氧化碳与氢反应，可以生产甲醇或其他燃料。

此外，二氧化碳还可以用于增强油田采油，促进石油的开采。

这些利用方法有助于减少二氧化碳的排放，并为其赋予经济价值。

最后，我们来谈谈二氧化碳的封存。

二氧化碳封存是指将捕集到的二氧化碳储存在地下或其他地方，防止其再次进入大气。

地下封存通常是将二氧化碳注入地下岩层或空旷地下盐蓄中。

此外，二氧化碳还可以被封存在海底或其他地方。

封存二氧化碳有助于长期减少大气中的二氧化碳浓度。

总的来说，二氧化碳捕集、利用与封存技术是一项重要的环保技术，可以帮助减少大气中的二氧化碳浓度，减缓气候变化。

通过综合利用这些技术，我们可以更好地应对气候变化挑战，保护地球环境。

1 引言碳捕集、利用与封存（carboncapture，utilizationandstorage，CCUS）是将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，并直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）、国际能源署（IEA）、国际可再生能源机构（IRENA）等国际机构的研究报告均指出CCUS是未来应对气候变化、实现巴黎协定目标以及碳中和的重要减排技术。

随着全球主要国家碳中和目标的提出及碳减排工作的加快推进，CCUS的研发和部署受到主要国家的高度重视。

2030年实现碳达峰和2060年实现碳中和的战略目标已经成为我国重大国家战略。

作为当前仍旧以煤炭为主要消费能源的国家，在我国未来实现碳达峰与碳中和目标的进程中，CCUS将发挥关键作用。

科技创新和进步将是实现碳中和的核心驱动力，也是战略目标实现的根本保障。

把握国内外CCUS技术发展的特点和战略布局，对于我国部署CCUS发展重点、确定发展方向和制定相关政策具有重要意义。

因此，本文将通过分析全球主要国家的CCUS战略与技术布局，并结合全球CCUS专利的计量分析，探究全球CCUS研发态势，以期对中国CCUS技术创新战略的制定以及加快研发与产业化进程提供参考。

2全球主要国家和地区促进CCUS技术发展的战略规划与部署2.1美国：全球CCUS示范项目领先者美国的碳捕集与封存（carboncaptureandstorage，CCS）商业设施数量全球领先，全球第一个CCS设施于1972年在美国得克萨斯州建立。

截至2021年9月，全球碳捕集与封存大规模全流程商业设施总计135个（包括正在运行、早期开发、在建等项目），其中70个位于美国，且CCUS项目应用广泛，涉及水泥制造、燃煤发电、燃气发电、垃圾发电、化学工业等行业，这主要得益于美国对CCUS技术的政策支持。

在CCUS技术领域，美国从早期侧重CCUS研发与示范（RD&D）逐渐过渡到RD&D与市场开发、基础设施建设协同促进CCUS的发展。

碳中和背景下二氧化碳封存研究进展与展望一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少大气中二氧化碳（CO₂）的浓度已成为全球关注的热点问题。

在这一背景下，碳中和成为了各国政府和国际组织共同追求的目标。

碳中和是指通过节能减排、能源替代、碳封存等手段，实现人为排放的二氧化碳与通过自然过程或技术手段吸收的二氧化碳达到平衡。

其中，二氧化碳封存技术作为实现碳中和的重要手段之一，近年来受到了广泛关注。

本文旨在综述当前碳中和背景下二氧化碳封存技术的研究进展，分析不同封存技术的优缺点，探讨其在实际应用中的挑战与前景。

文章首先介绍了碳中和与二氧化碳封存的基本概念，然后从封存技术的分类、原理、研究进展等方面进行了详细阐述。

接着，文章重点分析了二氧化碳封存技术在地质封存、海洋封存和生物封存等领域的研究现状，并指出了存在的问题与困难。

文章展望了二氧化碳封存技术的发展趋势，提出了促进二氧化碳封存技术进一步发展的建议。

通过本文的综述，希望能够为相关领域的研究人员和政策制定者提供有益的参考，推动二氧化碳封存技术的创新与应用，为实现全球碳中和目标贡献力量。

二、二氧化碳封存技术研究现状随着全球气候变暖的加剧，减少大气中的二氧化碳浓度已成为迫在眉睫的任务。

二氧化碳封存技术作为实现这一目标的重要手段，近年来得到了广泛的研究和关注。

当前，二氧化碳封存技术主要分为地质封存、海洋封存和生物封存三类。

地质封存是目前技术最成熟、应用最广泛的一种二氧化碳封存方式。

这主要包括将二氧化碳注入地下深部的咸水层、枯竭油气田和不可开采的煤层等。

通过高压注入，二氧化碳可以在地下形成超临界状态，进而被岩石和地层吸附或溶解，实现长期封存。

然而，地质封存也面临着一系列技术挑战，如注入过程中的泄露风险、地下岩石的吸附能力差异以及长期封存的安全性等。

海洋封存则是将二氧化碳转化为液态或固态后，通过海底管道或船只直接排放到深海底部。

海洋作为地球上最大的碳汇之一，具有巨大的封存潜力。

二氧化碳捕集与封存技术当前状况回望及展望二氧化碳是主要的温室气体之一，对全球气候变化和环境影响具有重要作用。

为了应对二氧化碳排放的问题，二氧化碳捕集与封存技术成为了许多国家的研究和开发的重点。

本文将回顾二氧化碳捕集与封存技术的当前状况，并展望未来的发展趋势。

当前，二氧化碳捕集与封存技术已经取得了一定的进展。

首先，二氧化碳捕集技术主要包括化学吸收法、膜分离法和吸附法等。

化学吸收法是目前应用最广泛的技术之一，通过将二氧化碳与一种吸收剂接触并吸附，然后再通过加热或降压来释放二氧化碳。

膜分离法则是利用特殊的薄膜材料实现二氧化碳的选择性分离，从而实现捕集过程。

此外，吸附法则是通过与固体吸附剂接触来捕集二氧化碳，并通过加热或压缩来释放二氧化碳。

其次，二氧化碳封存技术主要包括储存和利用两个方面。

储存技术主要有地层封存、海洋封存和矿物封存等方法。

地层封存是将捕集到的二氧化碳储存在地下的地质层中，目前已有一些商业化的项目在进行中。

海洋封存则是将二氧化碳封存在海洋中的深海或藻类等生物中。

矿物封存则是将二氧化碳与矿物反应，并将其转化为稳定的矿物形式。

而利用方面则包括将二氧化碳利用于工业生产、化学合成和燃料生产等领域，以实现资源的回收利用。

虽然二氧化碳捕集与封存技术在近年来取得了一定的进展，但仍面临一些挑战。

首先，成本仍然是一个重要的问题。

目前，二氧化碳捕集与封存技术的成本相对较高，限制了其在商业化应用的推广。

其次，安全性也是一个关注的问题。

地层封存和海洋封存等技术都涉及到与环境的长期交互作用，可能会带来环境风险。

此外，二氧化碳的长期储存和封存也需要长期监测和管理，需要建立完善的监测体系和管理机制。

未来，二氧化碳捕集与封存技术仍然有许多发展的空间和机会。

首先，技术的进一步改进和成本的降低将促进其商业化应用。

随着工业互联网和人工智能等新技术的不断发展，二氧化碳捕集与封存技术的效率和成本控制将得到显著提升。

其次，国际合作也将推动该领域的进一步发展。

碳捕集与封存面临的问题简介碳捕集与封存是一种减缓气候变化的方法，它涉及将二氧化碳从高排放源处捕集并将其封存于土壤或海底，已被广泛认为是降低大气CO2浓度的一种可能的方法。

然而，该技术目前仍然面临许多技术和环境上的问题。

本文将对这些问题进行探讨。

技术上的问题成本问题碳捕集与封存需要大量的能源来把二氧化碳从气体中分离出来并将其封存，这导致该技术的成本很高。

虽然目前已经开发出一些更便宜的捕集技术，但封存的成本仍然很高。

因此，这种技术无法与其他降低温室气体排放的方案竞争。

碳泄漏由于钻井或封存设备的泄漏，可能会导致封存的二氧化碳泄漏到大气中，这将导致二氧化碳的排放量增加，从而增大全球变暖的风险。

因此，管道和设备的监测和维护是至关重要的。

地质条件限制二氧化碳需要被封存在深层岩石中，因此需要找到足够深的地质条件来实施封存。

这使得很难在全球范围内推广该技术，因为只有部分地区具备这种地质条件。

环境问题地质灾害碳封存地点往往位于地震、火山和地质滑坡等风险高的区域。

如果封存的二氧化碳泄漏，将有可能引发地质灾害，给周围环境带来严重后果。

海洋酸化封存技术所涉及的二氧化碳封存在海底，而且物质会向上弥散，逐渐向海平面上部移动。

这会导致海洋酸化，对海洋生态系统造成严重的破坏。

而且，与陆地相比，海上气体接触面积大，意味着封存的CO2排放的速度会更快，从而增加海洋酸化的风险。

未来的不确定性当前正在研究如何长期地封存二氧化碳，仍然面临着许多未知因素。

随着时间的推移，可能会出现新的问题和挑战，对封存技术可能产生影响。

这需要长期的监测和评估。

结论由于碳捕集与封存面临的技术和环境问题，其实现并不良好。

然而，尽管它面临重大的困难，但它仍然是一个有前途的解决方案，因为气候变化已经越来越严重。

因此，在不断努力克服这些问题的同时，继续进行更深入的研究并推动这项技术的实现是至关重要的。