浙江大学研究团队：二氧化碳捕集、利用与封存技术 | Engineering
浙江大学研究团队：二氧化碳捕集、利用与封存技术 | Engineering
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从政策建议、从业规范、交流合作、能力培训以及标准制定等多方面落实国家“碳达峰碳中和”战略目标，积极参与全国碳排放权交易市场建设工作，助推企业低碳发展能力的不断提升
以下文章来源于Engineering ，作者林青阳 等
Engineering是中国工程院院刊主刊，中国科技期刊卓越行动计划领军期刊，OA出版，月刊。SCI、EI、Scopus、DOAJ、CSCD等收录，IF 12.8，工程综合领域Q1区。CN 10-1244/N，ISSN 2095-8099。
人类活动造成的二氧化碳（CO 2 ）排放是引起全球变暖和气候变化的主要原因之一。绝大部分CO 2 的排放来源于化石燃料燃烧，以及钢铁和水泥生产等工业过程。CO 2 的排放会导致气候变化，而CO 2 捕集、利用与封存（CCUS）是一种可持续性技术，在减排方面具有前景。CCUS用于捕集发电厂、工业厂房等排放源以及大气中的CO 2 。捕集的CO 2 可用作原料，或者注入地表深处，被永久地安全封存。如果不能成功应用CCUS，应对气候挑战则会耗费更多财力。
浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室高翔院士团队在中国工程院院刊 Engineering 2022年7月刊发表了题目为《二氧化碳捕集、利用与封存技术》的综述性文章，对各种化学溶剂吸收二氧化碳的能力和速率进行了总结。二氧化碳的利用重点在于电化学转化途径，即将二氧化碳转化为具有潜在价值的化学品，这一途径已经备受关注。通过不同二氧化碳减排产品的法拉第转换效率，可对效率的改善情况进行说明。为了成功应用二氧化碳封存技术，需要更好地了解流体力学、地质力学以及反应运移，文章详细讨论了这几点。
图 二氧化碳封存机制以及地质地层中已封存二氧化碳的润湿状态。
从科学的角度而言，虽然CO 2 封存概念和机制已经得到证实，但是按照预想将CO 2 注入地下后的封存效率及其长期命运仍是令人关注的问题。CO 2 地质利用和封存相关的问题仍然存在：如何将CO 2 圈闭在孔隙中以及圈闭会如何造成沉积盆地、枯竭油田或疏水层等地质系统以及页岩、煤层和破碎岩石等非常规环境的变化？物化非均匀性对封存有何影响？如何设计CO 2 注入使封存安全性最大化？CO 2 封存如何与提高石油采收率技术和提高气采收率技术相结合，以便被永久封存并且有效、经济实惠地生产燃料？若要获得问题的答案，需要良好地了解下述三个重要方面：①应力状态和上覆压力等地质力学对孔隙结构和流动特性（如渗透性）变化的影响；②反应运移（例如，在储层条件下，孔隙中若存在CO 2 时岩石会溶解）及孔隙结构、流动路径和流动特性变化对其产生的影响；③孔隙中多个流体相的复杂流体力学，这三个方面有助于设计提高封存效率的注入和封存策略。
文章表明，就CO 2 捕集而言，化学吸收是可用作商用的潜在解决方案。但是，要求技术成本降至30~50 USD·t −1 ，捕集CO 2 的能耗大约低于0.21 MWh·tCO 2 −1 。为实现这一目标，需要采用高效且再生成本低的吸收剂，以便在成功应用该技术时降低捕集成本。就CO 2 利用而言，电化学转换具有将CO 2 转换为有价值的化学品的潜力。未来该技术的发展方向是开发高活性、高选择性和高稳定性的电催化剂，优化电解槽设计，在试点规模内推广示范，有利于评估该过程的整体能源效率和成本。在地下封存CO 2 这一途径极具潜力，其中CO 2 封存可与能源生产相结合，创造经济效益。
引用信息：Qingyang Lin, Xiao Zhang, Tao Wang, Chenghang Zheng, Xiang Gao. Technical Perspective of Carbon Capture, Utilization, and Storage [J]. Engineering, 2022, 14(7): 27-32.
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原文链接：http://doi.org/10.1016/j.eng.2021.12.013
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