科技日報記者?張佳星

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“二氧化碳是‘壞’物質(zhì)嗎？”在4月13日召開的香山科學(xué)會議第742次學(xué)術(shù)討論會上，科技部中國21世紀(jì)議程管理中心（以下簡稱21世紀(jì)中心）研究員黃晶提出一個簡單卻經(jīng)常被忽視的問題。

從自然屬性看，二氧化碳作為大氣的重要組成部分，并非有毒氣體等“壞”氣體。二氧化碳是溫室氣體，沒有它的地球平均氣溫將下降超30攝氏度。那么，除了被捕捉并關(guān)起來之外（捕集與封存），二氧化碳還能做什么？

“到2050年，如果二氧化碳利用技術(shù)大規(guī)模推廣，不僅具有直接減排效應(yīng)，還能實現(xiàn)可觀的二氧化碳替代減排量。”黃晶解釋，例如用二氧化碳合成的甲醇1噸能消耗約1.4噸二氧化碳，還能通過以可再生能源替代煤炭實現(xiàn)再減少4噸二氧化碳排放。

“發(fā)展二氧化碳利用關(guān)鍵技術(shù)，在規(guī)模化消納二氧化碳的同時，還能帶動交通、化學(xué)工業(yè)等其他工業(yè)過程實現(xiàn)碳減排。”中國科學(xué)院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦說。

曾經(jīng)因為4大缺陷被認(rèn)為不可行

既然二氧化碳可以被高效利用，為什么一直沒有受到業(yè)內(nèi)的重視呢？

21世紀(jì)中心社會事業(yè)處研究員張賢為科技日報記者梳理了發(fā)展脈絡(luò)。

2007年前后，我國在應(yīng)對氣候變化的相關(guān)“國家方案”中均強調(diào)了推動碳捕集與封存技術(shù)（CCS）與二氧化碳利用技術(shù)。國際上也開始重視二氧化碳利用技術(shù)，并把利用的“U”與CCS融合為CCUS。

“在碳中和目標(biāo)提出前，大家普遍認(rèn)為二氧化碳利用技術(shù)存在4大缺陷，即封存期短、減排量小、額外耗能、技術(shù)經(jīng)濟性不強。”張賢解釋，業(yè)界對二氧化碳利用技術(shù)的減排潛力和貢獻(xiàn)存在爭議。

隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，目前的二氧化碳利用能耗、成本、體量均得到了很大幅度的改善，這些為二氧化碳利用技術(shù)帶來轉(zhuǎn)機。

“規(guī)模化生產(chǎn)開始落地，成本、能耗等普遍降低，項目規(guī)模也開始邁向萬噸級。”李燦說，越來越多團(tuán)隊在催化劑等基礎(chǔ)研究方面取得突破，制備純度大幅提高，有的甚至達(dá)到99%。來自國內(nèi)外的大量實踐表明，曾經(jīng)困擾二氧化碳利用技術(shù)落地的缺陷已經(jīng)得到逐步解決。

“與此同時，碳中和目標(biāo)提出后，我國確立了盡快由能耗雙控向碳排放雙控轉(zhuǎn)變的政策，也讓這類技術(shù)展現(xiàn)出巨大潛力。”張賢說，作為化學(xué)儲能的重要方式，二氧化碳利用為未來能源體系近零排放提供了條件，將逐步發(fā)展為“剛需”或相對便宜的技術(shù)，隨著碳市場的發(fā)展還有盈利可能。

聚焦研究轉(zhuǎn)化，為“雙碳”目標(biāo)達(dá)成釋放巨大潛力

與會專家認(rèn)為，發(fā)展二氧化碳利用技術(shù)在實現(xiàn)減排溫室氣體的同時，還可以抵消碳捕集過程的高昂成本、保障能源安全、促進(jìn)低碳新業(yè)態(tài)孵化。

那么，二氧化碳的有效利用潛力究竟有多大？

有報告顯示，到2050年，僅利用二氧化碳制備合成氣和甲醇的產(chǎn)量就可能分別達(dá)到4000萬噸左右。數(shù)據(jù)顯示，截至2023年2月，我國已經(jīng)投運和規(guī)劃中的二氧化碳利用技術(shù)示范項目為57個，將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為有價值的化工和生物產(chǎn)品的項目數(shù)量約為40%。

“當(dāng)前部分二氧化碳利用技術(shù)成熟度不高，還處于中試及以下水平。”黃晶說，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與技術(shù)成熟度和經(jīng)濟可行性密切相關(guān)，當(dāng)前在混凝土養(yǎng)護(hù)、高分子聚合物合成等少數(shù)幾類產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)中，二氧化碳利用技術(shù)成本已經(jīng)能夠低于傳統(tǒng)工藝，其他產(chǎn)品的研究仍需加強，以實現(xiàn)更高經(jīng)濟可行性。

“二氧化碳轉(zhuǎn)化利用涉及熱力學(xué)、動力學(xué)方面的一系列難題。”中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員韓布興表示，解決二氧化碳轉(zhuǎn)化中的科學(xué)難題，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一項長期課題。與會專家認(rèn)為，國家層面應(yīng)加強二氧化碳利用的科技戰(zhàn)略布局，抓緊部署該領(lǐng)域的前沿、顛覆性技術(shù)，加強技術(shù)儲備。相信隨著二氧化碳利用技術(shù)取得重大突破和利用部署，未來的減排和創(chuàng)造工業(yè)產(chǎn)值將是“步調(diào)一致”的，可有效化解當(dāng)前階段“發(fā)展”與“減排”的矛盾。

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