目前，大幅降低二氧化碳排放的思路無非有二：一是對可能產生大量碳排放的設備進行節能改造，二是對已排放的二氧化碳進行捕集和利用。

就第一種思路來看，我國已取得了不小的成績。2020年我國碳排放強度比2005年下降48.4%, 超過了此前做出的降低40%～45%的國際承諾；每萬元GDP的能源消耗，從20世紀70年代的17噸標準煤已降至目前的1.5噸標準煤。但發達國家的這一指標僅為0.1～0.2 噸標準煤，未來，我國尚有很大的節能空間。

而第二種思路又分為兩條途徑：一是人為措施，即對化石能源應用中產生的大量二氧化碳予以捕集和封存（簡稱為CCS），或捕集、利用和封存（以下簡稱為CCUS）；二是對自然環境中已經存在的碳匯效應實施更加有效的利用和開發。目前，以上兩種途徑雖都已走出實驗室，但離規模化的商業開發還有一段路要走。

那么就現有的資源和技術，CCS和CCUS的路要怎么走，才能在碳減排上做到降本增效？

目前，人們對CCS或CCUS的討論已相當多，并且在實踐中產生了許多行之有效的措施，但還是要指出CCS和CCUS的實施除了技術性困難外，還必須付出高昂的經濟代價。據中國國際經濟交流中心副理事長魏建國透露，為了實現碳中和，2030年前，中國每年需在CCS和CCUS領域投入2.2萬億元， 2030～2060年前需每年投入3.9萬億元。

我國當前每噸二氧化碳平均捕集成本為300～900元，封存技術的成本差異較大，顯然，完成整個CCUS產業鏈需要相當大的資金投入。

為了解決碳中和目標的資金困難問題，提高企業效益，應盡量加強二氧化碳捕集下的利用，即CCUS。

目前應用最多的是將二氧化碳注入油氣（包括頁巖氣、煤層氣）田和地浸式鈾礦以提高其采收率。按照中國石油天然氣集團公司的評估，其已動用的探明石油儲量中適于二氧化碳儲存埋藏的儲量為83億噸，按照提高采收率10％預測，可增加可采儲量8.3億噸。這種實例老油氣區較多。

我國吉林油田2008年建成了中國第一個二氧化碳提高采收率示范項目，年埋存二氧化碳能力可達30萬噸，累計注氣212萬噸，封存192萬噸。長慶油田在超低滲透油層的黃3井區進行了先導性試驗，4年來累計封存液態二氧化碳超過12萬噸，增油1.3萬噸，預計比水驅提高采收率15.1%，使二氧化碳“上天為害，入地為寶”。

7月，中國首個百萬噸級CCUS項目在齊魯石化—勝利油田開工，標志著我國已經具備了建設大型CCUS工程的能力。齊魯石化將二氧化碳提純到99%以上，運用超臨界二氧化碳易與原油混相的原理輸至勝利油田無人值守站注入油層。預計未來15年可累計注二氧化碳1068萬噸、增油296.5萬噸。

我國以產學研相結合的方式在延安國家級陸相頁巖氣示范區進行了超臨界二氧化碳強化頁巖氣開采及地質封存一體化（CO2－ESGR）研究的試驗，取得了增產幅度達50%以上的效果。特別是為超臨界二氧化碳的攜沙壓裂開辟了道路。該項研究可利用在其他非常規油氣乃至地熱干熱巖開發上。四川盆地東南部已形成了CCUS開發大面積提高頁巖氣采收率的部署。上述研究甚至可實現區域內頁巖氣生產過程中的負碳排放。此外，我國高含二氧化碳氣田正在利用提純后的二氧化碳制造干冰和用于食品的保鮮。

近年來，國內外都注意到從基礎性和原創性的研究入手，加強對二氧化碳利用的探索，這是化害為利、降低成本的必要措施。

目前，國內外利用催化劑助力二氧化碳加氫制甲醇的研究取得重要進展。如瑞士利用鈀鋅合金通過醋酸酯橋絡合物制甲醇、天津大學通過氧化銦負載銀催化使二氧化碳加氫制甲醇，都取得實驗成功；青島生物能源與過程研究所利用海洋中的某種“工業產油微藻”在光能驅動下將二氧化碳和水規模轉化成各種鏈長的脂肪酸以供工業使用；華東理工大學等研究團隊的科技成果“實現二氧化碳高溫捕集和原位轉化”的工業性試生產引起人們關注。它利用高溫煙道氣合成具有吸附、催化雙功能的復合材料，將碳循環和逆水煤氣變換反應相結合，進行二氧化碳高溫捕集和原位轉化。二氧化碳的原位轉化率接近90%，捕集和轉化在同一塔內完成，大幅度降低了基建和操作的成本。該技術所產生的合成氣為后續生產甲醇、乙醇等高附加值產品提供了原料氣。

此外，國內外對“等離激元”技術的應用更引人關注，該技術大大降低了傳統催化反應的輸入能量要求（可利用太陽能或廢熱），提高了能量轉化效率，實現了二氧化碳轉化為汽油、柴油、氫等能源，在一個反應設備中同步完成所有工業步驟，更加節能和降低成本。

等離激元技術實際上復刻了整個光合作用。該技術已走出了實驗室，2020年在黑龍江七臺河市建成了中試基地，利用當地煤電廠的余熱和二氧化碳實現了年產6噸的合成天然氣和合成汽油，其離大規模商業生產僅差最后一公里。

當人們關注化石能源中的碳被大規模利用產生的負面效應時，往往忽略了地球表層生物圈、水圈中自然存在的碳中和綜合效應。

科學研究表明，直到工業革命前，人類面對的都是一個富氧卻低含二氧化碳的大氣圈。如果說人類對自然環境的破壞降低了自然界中的碳中和作用，助長了溫室氣體的快速增長，那么也必須承認，人類對自然環境的恢復和改造也可以加強其碳匯作用。

有資料顯示，2019年全球二氧化碳的排放量為401億噸，其中86%源自化石燃料的利用、14%由土地利用變化產生。與此同時，被排放的二氧化碳有31%、26%分別被陸地、海洋碳匯吸收。

除了森林、草原、濕地對二氧化碳有吸收、儲存作用外，近年來，越來越多的人開始認識到海洋在碳匯方面所起的巨大作用，其所捕獲并儲存的二氧化碳被稱為藍碳。海洋通過生物泵、微生物泵、溶解度泵，碳酸鹽泵等機制將海洋中的二氧化碳由表層向深層、由溶解態向顆粒態、由活性向惰性轉化并長期封存在海洋中。

而上述海洋的自然固碳作用主要發生在占全球海域面積8%的邊緣海，其吸收的二氧化碳量占全球海洋的80%，相當于凈吸收全球20%的二氧化碳。目前海上人工儲碳的主要方式是將其注入深部咸水層和海底淺層砂質儲層。此外，近期以二氧化碳注入海上油氣田以提高采收率等工作也都發生在邊緣海之內。

2009年聯合國《藍碳：健康海洋固碳作用評估報告》指出，如果充分利用海洋的碳匯作用，可望在2030年、2050年分別產生近40億噸、110億噸碳匯。為此，我國大力推進所鄰的4個邊緣海的環境保護工作，強調在濱海地區恢復和新造“綠色海灘”。如海南省在“十三五”期間完成退塘還濕（地）4.4萬畝、新造紅樹林1.2萬畝，爭取在“十四五”期間再新增紅樹林2.6萬畝，修復退化紅樹林濕地4.8萬畝。

此外，近年來國外比較重視農牧業生產在碳中和中的作用研究，但也有一定的爭論：有人強調農牧業也是重要的溫室氣體排放源，但也有人指出農牧業生產活動中的總效應是碳減排。我國華中農業大學有關團隊以稻作系統為對象進行了十余年的研究，出版了《低碳稻作理論與實踐》等論著，總體認為，免耕、秸稈還田、氮肥減施、間歇灌溉及稻田種養等農藝措施可實現碳吸收盈余，合適的耕作模式可提高水稻生產的碳中和水平。

為了確切地評價某一企業、國家是否達到了碳中和、確定應如何交納碳稅和進行碳排放交易，必須有全國、全球承認的標準，用數據來說明在陸地和海上實際達到的碳排放和儲存、吸收量，這就需要我們更加重視對自然界碳中和效應的跨國基礎性綜合研究和應用研究，進而實施有商業推廣價值的示范工程。 

（作者系中國能源研究會常務理事，曾任中國石化石油勘探開發研究院總工程師、技術咨詢委員會副主任）

文章來源：能源評論 首席能源官