二氧化碳利用技术潜力巨大

“二氧化碳是‘坏’物质吗?”在4月13日召开的香山科学会议第742次学术讨论会上，科技部中国21世纪议程管理中心(以下简称21世纪中心)研究员黄晶提出一个简单却经常被忽视的问题。

从自然属性看，二氧化碳作为大气的重要组成部分，并非有毒气体等“坏”气体。二氧化碳是温室气体，没有它的地球平均气温将下降超30摄氏度。那么，除了被捕捉并关起来之外(捕集与封存)，二氧化碳还能做什么?

“到2050年，如果二氧化碳利用技术大规模推广，不仅具有直接减排效应，还能实现可观的二氧化碳替代减排量。”黄晶解释，例如用二氧化碳合成的甲醇1吨能消耗约1.4吨二氧化碳，还能通过以可再生能源替代煤炭实现再减少4吨二氧化碳排放。

“发展二氧化碳利用关键技术，在规模化消纳二氧化碳的同时，还能带动交通、化学工业等其他工业过程实现碳减排。”中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所研究员李灿说。

曾经因为4大缺陷被认为不可行

既然二氧化碳可以被高效利用，为什么一直没有受到业内的重视呢?

21世纪中心社会事业处研究员张贤为科技日报记者梳理了发展脉络。

2007年前后，我国在应对气候变化的相关“国家方案”中均强调了推动碳捕集与封存技术(CCS)与二氧化碳利用技术。国际上也开始重视二氧化碳利用技术，并把利用的“U”与CCS融合为CCUS。

“在碳中和目标提出前，大家普遍认为二氧化碳利用技术存在4大缺陷，即封存期短、减排量小、额外耗能、技术经济性不强。”张贤解释，业界对二氧化碳利用技术的减排潜力和贡献存在争议。

随着技术不断进步，目前的二氧化碳利用能耗、成本、体量均得到了很大幅度的改善，这些为二氧化碳利用技术带来转机。

“规模化生产开始落地，成本、能耗等普遍降低，项目规模也开始迈向万吨级。”李灿说，越来越多团队在催化剂等基础研究方面取得突破，制备纯度大幅提高，有的甚至达到99%。来自国内外的大量实践表明，曾经困扰二氧化碳利用技术落地的缺陷已经得到逐步解决。

“与此同时，碳中和目标提出后，我国确立了尽快由能耗双控向碳排放双控转变的政策，也让这类技术展现出巨大潜力。”张贤说，作为化学储能的重要方式，二氧化碳利用为未来能源体系近零排放提供了条件，将逐步发展为“刚需”或相对便宜的技术，随着碳市场的发展还有盈利可能。

聚焦研究转化，为“双碳”目标达成释放巨大潜力

与会专家认为，发展二氧化碳利用技术在实现减排温室气体的同时，还可以抵消碳捕集过程的高昂成本、保障能源安全、促进低碳新业态孵化。

那么，二氧化碳的有效利用潜力究竟有多大?

有报告显示，到2050年，仅利用二氧化碳制备合成气和甲醇的产量就可能分别达到4000万吨左右。数据显示，截至2023年2月，我国已经投运和规划中的二氧化碳利用技术示范项目为57个，将二氧化碳高效转化为有价值的化工和生物产品的项目数量约为40%。

“当前部分二氧化碳利用技术成熟度不高，还处于中试及以下水平。”黄晶说，产业化发展与技术成熟度和经济可行性密切相关，当前在混凝土养护、高分子聚合物合成等少数几类产品的工业化生产中，二氧化碳利用技术成本已经能够低于传统工艺，其他产品的研究仍需加强，以实现更高经济可行性。

“二氧化碳转化利用涉及热力学、动力学方面的一系列难题。”中国科学院化学研究所研究员韩布兴表示，解决二氧化碳转化中的科学难题，推动相关产业发展是一项长期课题。与会专家认为，国家层面应加强二氧化碳利用的科技战略布局，抓紧部署该领域的前沿、颠覆性技术，加强技术储备。相信随着二氧化碳利用技术取得重大突破和利用部署，未来的减排和创造工业产值将是“步调一致”的，可有效化解当前阶段“发展”与“减排”的矛盾。