二氧化碳是主要的溫室氣體之一，對氣候和環境有很大的影響。二氧化碳捕集、利用與封存技術是近年來備受矚目的一項減碳技術，即把生產過程中排放的二氧化碳捕集提純，繼而投入新的生產過程再利用、封存，可直接減少二氧化碳排放，也被形象地稱為“碳捕手”。“碳捕手”如何捕捉二氧化碳？捕捉之后的二氧化碳又去了哪里，如何被利用？

在陜西延長石油榆林煤化公司，剛剛被捕集并液化的二氧化碳正被注入運輸槽車，隨后要送往150公里外的采油廠，通過注氣井口注入到深約1300米以下的地下油層，從而被永久地封存起來。這就是英文縮寫為CCUS的二氧化碳捕集、利用與封存技術，也是公認的實現化石能源低碳化利用的最有效手段之一。

CCUS可將二氧化碳從工業、能源生產等排放源或空氣中捕集分離，并加以利用或輸送到適宜場地封存，最終實現二氧化碳的減排，是實現碳達峰碳中和的重要技術手段。

中國21世紀議程管理中心和國際能源署聯合發布的《中國CCUS與氫能耦合報告》指出，過去十年，我國在發展和部署CCUS方面取得顯著進展，目前的在運商業和示范項目每年可捕集近300萬噸的二氧化碳。

陜北地區有大量的油氣和煤化工企業，碳排放源十分集中，也成為CCUS項目較多的地區。煤化工企業往往需要大量的氫氣作為原料氣體，但生成氫氣的同時會產生二氧化碳，二者比例幾乎是1:1，這也就是煤化工企業成為碳排放“大戶”的主要原因。有了“碳捕手”，就能有效解決這一問題。二氧化碳是如何捕集的？以這家企業為例，化工流程里有一個凈化裝置，在這個裝置里，通過特定的技術工藝，先將工業廢氣中的二氧化碳溶解、解析出來。

在現代化的煤化工企業，這一系列復雜的化工流程都是在封閉的鍋爐和管道內進行的，完全不用人工介入，工程師們只需通過中央控制室的一塊塊屏幕，24小時監測設備運轉就可以了。目前，榆林煤化公司已建成投產年30萬噸二氧化碳捕集裝置。以一棵樹每年吸收二氧化碳18.3公斤計算，該裝置相當于1640萬棵樹1年所能吸收的二氧化碳量。

CCUS是實現碳中和的關鍵核心技術

自“雙碳”目標提出以來，我國正在擠進一場深刻的、經濟社會系統性的變革；而CO2捕集利用與封存（CCUS）正是實現這一目標不可或缺的手段。

CCUS是指將CO2從工業、能源生產等CO2排放源或空氣中捕集分離，并加以利用或輸送到適宜的場地封存，從而實現CO2減排。該技術可將一向被視為有害氣體的CO2轉化為一種資源，故對促進化石能源的高效利用、能源行業的轉型具有很重要的意義。

當前，CCUS技術體系龐雜，各環節根據其原理差異還可進一步細分。僅二氧化碳的燃燒后捕集技術就可通過吸收、吸附、膜分離、低溫分餾、富氧燃燒等技術來實現，而二氧化碳的利用則根據工程技術手段的不同，分為地質利用、化工利用、生物利用等。近兩年CCUS技術更新速度很快，“2020年‘雙碳’目標提出之后，CCUS又有了更多發展空間，難度更大但更為靈活的空氣直接捕集等新型負碳技術也有了新突破。”

到2050年，在我國的能源結構中，化石能源仍將扮演重要角色。采用CCUS與火電結合可實現火電行業的近零排放，特別是碳捕集封存與生物質耦合技術（BECCS）可實現負碳排放，是在強減排條件下實現碳中和目標的重要選擇。

我國的CCUS技術目前仍然處于示范階段，技術成熟度低、經濟性不高、商業模式缺失制約著CCUS產業化的進程。中國CCUS技術發展2019版路線圖預測，到本世紀中葉，CCUS技術的能耗和成本問題將得到根本改善，不僅可以推動化石能源高效低碳利用，空氣直接捕集技術和BECCS甚至可以實現負排放。

碳捕集利用與封存（CCUS）的理念不斷更新，技術快速迭代，示范工程加速推進，20多年的跟蹤與積累，為我國CCUS規模化工程應用積蓄力量。2020年，國家提出碳達峰碳中和遠景目標，為CCUS大規模工程化注入了強大動能。

海外CCUS項目

海外CCUS項目起步早，規模較大，國外報道的第一個大型CCUS項目是1972年美國建造的Ter-rell項目，CO2捕集能力達4×105～5×105t/a。之后，挪威、美國、加拿大、澳大利亞、日本及阿聯酋等國家加快了CO2捕集項目的工業化進程，碳捕集能力達到了1×106t/a。

國內CCUS項目

國內CCUS項目起步較晚，各環節技術均取得顯著進展，但大部分尚處在基礎研究、中試或工業示范階段，已投運或建設中的CCUS示范項目多以石油、煤化工、電力行業小規模的捕集驅油示范為主，鮮見大規模多種技術組合的全流程工業化示范。

2022年8月25日，由中國石油化工集團有限公司（以下簡稱中國石化）建設的全國最大CCUS全產業鏈示范基地、首個百萬噸級CCUS項目——齊魯石化—勝利油田CCUS示范工程在山東淄博投產，標志著我國CCUS產業開始進入技術示范中后段——成熟的商業化運營，也將為我國大規模開展CCUS項目建設提供更豐富的工程實踐經驗和技術數據。

據CCUS減排貢獻需求數據預計，如果要達到2060年碳中和與全球1.5℃溫控目標，CCUS至少需要貢獻1.41×108t/a的減排需求。相較于已投運或建設中的CCUS示范項目數量，我國CCUS尚有很大的發展空間。
“碳捕手”如何將二氧化碳變廢為寶？

CCUS是二氧化碳捕集、利用與封存技術，是我國減少二氧化碳排放的重要戰略儲備技術。加快推進CCUS技術應用和產業鏈發展，是能源行業實現“雙碳”目標的現實需要和重要路徑。捕集并制成液態二氧化碳只是CCUS的第一步，接下來，這些煤化工企業所產生的“廢氣”，將在采油廠發揮意想不到的作用。

陜甘寧盆地，在地質學上又被稱為鄂爾多斯盆地，蘊藏著豐富的煤炭和油氣資源。然而，這里地下油層滲透性差、地層壓力較小，很多油田鉆井之后，油往往無法自然流出，以往大多需要通過注水的方式，來達到驅油效果，但這樣既增加了開采成本，又要消耗大量水資源。如今，通過技術攻關，將液態二氧化碳注入到采油廠進行驅油，就巧妙地解決了這個難題。

在延安的一處采油廠，記者看到，零下20℃的液態二氧化碳被注入油井，低溫讓管道閥門外側常年處于結冰狀態。目前，這里已經投運了年10萬噸二氧化碳驅油和封存項目。為確保安全和封存效果，工程師每天都會對來自空中、地面及地下的監測數據進行分析。而少數隨著石油一起采出的二氧化碳，還會通過循環利用系統重新注入地下。