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11月7日立冬，北京制冷學會帶領(lǐng)大家了解二氧化碳(CO2)資源化利用，助力雙碳目標。

立冬，是二十四節(jié)氣之第十九個節(jié)氣，也是冬季的起始。立，建始也；冬，終也，萬物收藏也。立冬，意味著生氣開始閉蓄，萬物進入休養(yǎng)、收藏狀態(tài)。其氣候也由秋季少雨干燥向陰雨寒凍的冬季氣候過渡。

隨著冬季的到來，天氣越來越冷，我國北方地區(qū)進入供暖季。北方供暖的主要熱源有熱電廠、集中供熱鍋爐房、分散供暖設(shè)備等，熱源燃料以煤、天然氣等化石能源為主，其排煙中含有大量二氧化碳，我國北方城鎮(zhèn)供暖能耗約為2.12億噸標煤、碳排放量約為5.5億噸[1]。化石能源清潔高效利用、節(jié)能提效、新能源開發(fā)利用、碳捕集封存及利用是減污降碳和實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要途徑，而CO2捕集提純后資源化利用不僅是實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑，還可為相關(guān)工業(yè)提供必要的生產(chǎn)原料或服務工藝過程，提高生產(chǎn)效益。

(資料圖片僅供參考)

CO2捕集方法有燃料燃燒前捕集、富氧燃燒捕集和燃燒后捕集。燃料燃燒后CO2捕集方法主要有：吸收法、吸附法、低溫蒸餾、膜分離和微生物/海藻系統(tǒng)方法等[2-4]，捕集得到純度不高的CO2可在石油開采過程中用于地質(zhì)驅(qū)油。

對捕集的CO2進行提純，純化后的CO2可資源化利用，可為生產(chǎn)提供工業(yè)原料。CO2在農(nóng)業(yè)植物化肥原料生產(chǎn)、食品制作、化工生產(chǎn)、日用品、地質(zhì)利用、礦化固碳、生物利用等方面廣泛應用[3, 5, 6]，如圖所示。CO2在食品制作中的應用主要為面包和啤酒中添加；CO2化工利用主要是通過化學反應將CO2轉(zhuǎn)化為有價值的目標產(chǎn)物，如CO2與甲烷重整、氫合成甲醇、合成碳酸二甲酯等化工利用技術(shù)；CO2地質(zhì)利用(CO2驅(qū)油、驅(qū)煤層氣、鹽水層埋存)是指利用地下地質(zhì)條件，將CO2注入地下，生產(chǎn)有利用價值的產(chǎn)品；CO2生物利用是通過植物光合作用，將 CO2用于生物質(zhì)的合成，從而實現(xiàn)CO2資源化利用[2]。CO2地質(zhì)利用和生物利用可實現(xiàn)CO2凈減排。

未來研發(fā)CO2資源化利用的新技術(shù)、新工藝、新裝備，用于CO2驅(qū)油、驅(qū)煤層氣、生物和化工利用等，降低資源化利用的成本，經(jīng)濟和社會效益潛力巨大。

CO2利用途徑圖

[1] 清華大學建筑節(jié)能研究中心. 中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2020[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2020

[2]張振冬, 楊正先, 張永華,等. CO2捕集與封存研究進展及其在我國的發(fā)展前景[J]. 海洋環(huán)境科學, 2012(03):154-157.

[3]葉云云, 廖海燕, 王鵬,等. 我國燃煤發(fā)電CCS/CCUS技術(shù)發(fā)展方向及發(fā)展路線圖研究[J]. 中國工程科學, 2018, 20(3):10.

[4]康麗娜, 尚會建, 鄭學明. CO2的捕集封存技術(shù)進展及在我國的應用前景[J]. 化工進展, 2010(S1):4.

[5]Siyuan Chen, Jiangfeng Liu, Qi Zhang, Fei Teng, Benjamin C. McLellan, A critical review on deployment planning and risk analysis of carbon capture, utilization, and storage (CCUS) toward carbon neutrality[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2022,167,112537

[6] Kai Jiang, Peta Ashworth, Shiyi Zhang, Xi Liang, Yan Sun, Daniel Angus, China"s carbon capture, utilization and storage (CCUS) policy: A critical review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2020, 119, 109601

撰稿人：北京建筑大學講師魯軍輝（北京市科協(xié)2022-2024年度青年人才托舉工程被托舉人）

來源：“北京制冷學會”公眾號