海洋碳封存的案例
碳捕集與封存(CCS)是如何工作的？
世界上有一個碳問題。要解決這個問題，就需要停止燃料燃燒的碳排放，轉而依靠風力渦輪機和太陽能電池等更清潔的能源。
但是，對于空氣中已經存在的現有CO2，以及每天排放的數百萬噸CO2，我們能做些什么嗎？
自然保護協會副主任Rebecca Benner說：“在人類歷史的大部分時間里，碳排放都是由大自然平衡的，但現在我們產生CO2的速度比大自然回收CO2的速度快得多?！?碳捕集與封存是一個總括性的術語，其中一些技術是在20世紀80年代首次提出的，旨在將排放的CO2釋放到空氣中之前，將其捕集并封存起來。
雖然碳捕集與封存尚未大規模進行，但公司和政客正在推動碳捕集與封存，將其作為引導國家走向碳中和的未來計劃的關鍵部分。
在《通脹削減法案》中稅收激勵措施的鼓勵下，一些美國公司提出了捕集CO2并利用或將其封存在地下的項目。
然而，一些環保人士對這些提議持懷疑態度，他們表示，碳捕集與封存可能會分散人們對減排工作的注意力。
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究竟什么是碳捕集？
濕地和森林等自然生態系統從空氣中吸收碳并將其轉化為生物質，這是地球自然碳循環的一部分。
因此，植樹是一種低技術含量的碳捕集方法，而且我們知道這種方法可以大規模使用。
但隨著化石燃料的持續使用，大氣中CO2含量的上升速度超過了僅靠自然過程能夠抵消的速度，專家們已經在尋找方法來增強大自然的能力。
全國各地都在努力植樹和進行其他小規模試驗。目前正在開發兩種更大規模的方法：燃燒后捕集和直接空氣捕集。
展開 2022年中國碳捕集、利用與封存（CCUS）行業洞察報告
CCUS是溫室氣體減排的關鍵技術，其發展對于促進化石能源的高效利用、如期實現“雙碳”目標愿景具有重要意義。目前，我國CCUS仍處于發展早期，部分先進技術尚處于研究階段。未來，隨著政策支持不斷、關鍵技術逐步成熟以及各行業巨大減排需求拉動，我國CCUS將向著低成本、商業化、集群化方向發展，產值規模有望在2050年突破3,000億元。
發展概況
CCUS定義
碳捕集、利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，簡稱 CCUS）是指將CO2從工業過程、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地層以實現CO2永久減排的過程[1]。按照技術流程，CCUS主要分為碳捕集、碳運輸、碳利用、碳封存等環節。其中，碳捕集主要方式包括燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒等；碳運輸是將捕集的CO2通過管道、船舶等方式運輸到指定地點；碳利用是指通過工程技術手段將捕集的CO2實現資源化利用的過程，利用方式包括礦物碳化、物理利用、化學利用和生物利用等；碳封存是通過一定技術手段將捕集的CO2注入深部地質儲層，使其與大氣長期隔絕，封存方式主要包括地質封存和海洋封存。
政策環境：政策助力CCUS技術推廣和示范工程建設
CCUS是目前實現大規模溫室氣體減排的重要技術手段。短期內，我國以石油、煤炭等化石能源為主的能源結構難以改變，發展CCUS可促進化石能源的高效利用，加快傳統高排放行業的轉型發展，對我國實現“雙碳”戰略目標具有重要意義。近年來，我國出臺了一系列政策促進CCUS發展，具體內容包括推動CCUS示范工程建設、加強CCUS技術推廣示范、將CCUS納入綠色債券目錄等。
展開 碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈研究
本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈。文章詳細闡述了通過集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機，捕集、凈化及壓縮這些極具技術與經濟挑戰性的任務，是如何得以被優化的。
CCUS價值鏈
1.以CO2和氫氣為中心的能源基礎設施
MAN Energy Solutions致力于建立以CO2利用和可再生氫為中心的能源基礎設施。隨著可再生氫的增加，可銷售產品中CO2的使用也將隨之增加。這一新的基礎設施將在未來幾十年成為繁榮的源泉，即便日后我們實現了碳中和，CO2的捕集和分配仍將繼續。
發電廠、水泥廠、煉油廠、石化廠和鋼鐵廠等大型點污染源排放大量CO2。在捕集、凈化和壓縮后，CO2通過管道被傳送至工業生產商，后者將其作為原材料投入工藝流程。大部分CO2的直接利用都是臨時性的，因為在該產品被消耗時，CO2被釋放(如飲料、干冰、合成燃料和大多數化學品)。這些小型分散性碳排放無法以經濟的方式回收，會被重新釋放到大氣中。因此，這些使用CO2的合成產品的碳平衡至多只是循環性的。僅有少數用途的CO2會被永久消除，例如聚碳酸酯和混凝土養護。
大多數碳化物中的焓含量遠高于CO2含量，因此需要大量以氫氣形式存在的可再生能源，才能將CO2轉化為可銷售產品?？稍偕茉吹目捎眯栽礁?，避免碳排放或CO2轉化的可能性就越高，最終CO2封存量就越低。CO2的地質封存仍有其必要性，根據國際能源署設定的可持續發展情景要求，到2050年及以后，每年至少需要5.6Gt的碳封存容量。
圖1 CO2價值鏈及碳排放前的封存期 圖源/MAN Energy Solutions
2.捕集和凈化
大多數大型點污染源排放低濃度CO2煙氣。如下述全球碳捕集與封存研究院2021年的研究所示，隨著CO2濃度的降低，能耗以及設備大小均會增加。
展開 全球碳捕集與封存研究院：CCUS樞紐建設的優缺點
Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
作為“雙碳戰略”重要組成部分的CCUS為政府和工業界提供了重要的機會。近年來，幾十個新的CCUS項目處于正在建設或規劃中，越來越多的國家提供了成熟的政策支持。據全球碳捕集與封存研究院（Global CCS Institute）研究成果顯示，一個有效的政策解決方案是支持CCUS網絡和樞紐的形成。在此環境下，排放者、監管機構和CCUS樞紐開發人員合作，建立共享的基礎設施，實現規模經濟，并在一個新的工業價值鏈中開發實際可行的商業模式。隨著這些CCUS樞紐的發展，正在把越來越多的CCUS項目變成一個可擴展的現實。
展開 
深度解析：碳捕集、利用與封存（CCUS）技術工藝及其適用性
國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司10萬噸/年二氧化碳捕集和封存全流程示范項目
其他封存技術如CO?開發地熱、CO?強化開發煤層氣和頁巖氣、CO?玄武巖礦化封存、CO?水合物封存等，均處于研究階段。
（部分資料及圖片來自互聯網公開平臺，版權歸原作者所有，僅供學習和參考。）
（文章來源：洛卡碳科）
CCUS新技術：我國碳捕集利用與封存技術發展研究丨中國工程科學
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學》2021年第6期
作者：張賢，李陽，馬喬，劉玲娜
來源：我國碳捕集利用與封存技術發展研究[J].中國工程科學,2021,23(6):70-80.
編者按
碳捕集利用與封存是將二氧化碳從能源利用、工業過程等排放源或空氣中捕集分離，通過罐車、管道、船舶等輸送到適宜的場地加以利用或封存。碳捕集利用與封存技術，可以實現化石能源利用近零排放，促進鋼鐵、水泥等難減排行業的深度減排，而且在碳約束條件下，可以增強電力系統靈活性、保障電力安全穩定供應、抵消難減排的二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體排放，是實現碳中和目標不可或缺的重要技術選擇。
中國工程院李陽院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2021年第6期發表《我國碳捕集利用與封存技術發展研究》一文，對我國碳捕集利用與封存技術水平、示范進展、成本效益、潛力需求等進行了全面評估。文章指出，我國碳捕集利用與封存技術發展迅速，與國際整體發展水平相當，目前處于工業化示范階段，但部分關鍵技術落后于國際先進水平。在工業示范方面，我國具備了大規模捕集利用與封存的工程能力，但在項目規模、技術集成、海底封存、工業應用等方面與國際先進水平還存在差距。在減排潛力與需求方面，我國理論封存容量和行業減排需求極大，考慮源匯匹配之后不同地區陸上封存潛力差異較大。
展開 保證人類零碳未來的托底技術 ——碳捕集利用與封存（CCUS）技術路線利弊分析
01
前言
減碳不僅是國家政策規劃承諾的問題，也是關系到我們人類賴以生存的環境問題。IPCC（政府間氣候變化專門委員會）關于全球變暖1.5℃的特別報告指出，CCUS（碳捕集利用與封存）技術可以有效改善全球氣候變化，并明確指出CCUS技術對于在2050年實現零碳排放具有重要意義。
根據2015的巴黎氣候大會披露的減碳圖表，可以看出CCUS技術主要是在2030年之后全球將逐漸發力于二氧化碳的移除，而這與中國2030碳達峰的目標不謀而合。
來源：Rhodes CJ. The 2015 Paris Climate Change Conference: Cop21. Science Progress 2016;99(1):97-104.
02
主流減碳技術總結
碳減排首先第一步是將二氧化碳捕集，后續可將捕集的二氧化碳直接封存也就是CCS，或是把二氧化碳能源化或資源化也就是CCU。在這些步驟中，二氧化碳捕獲是最關鍵的技術，因為它占整個CCS運營成本的70%以上。
展開 CCUS新技術--礦化：跟我一起探索碳捕集利用與封存方向的突破性技術！
解決方案
在與客戶討論后，豪瑞集團成員 LafargeHolcim Morocco 提供了 5,000 噸 ECOPlanet，這是世界上范圍最廣的綠色水泥，碳排放量至少減少 30%，性能同樣出色。
“客戶需要一種耐用的水泥，即使在海洋環境中也能承受。此外，客戶的目標是獲得 LEED 和 HQE 認證，因此廠家建議使用 ECOPlanet 綠色水泥，其 CO 2含量可降低 30% 以上，而且性能不會受到影響。”
結果
得益于 ECOPlanet，迄今為止，Mohammed VI Tower 的建設已經減少了 1,000 噸 CO 2（與參考 OPC 相比），排放量減少了 32%。ECOPlanet 已用于該項目大部分基礎設施的建設，提供了更低的碳足跡和更高的性能。
建成后，該塔樓將擁有 55 層樓，包括豪華酒店、辦公室、高端公寓和頂部的觀景臺，所有這些都可通過 40 部獨立電梯中的一部抵達。它還將成為布爾格雷格河谷開發項目的高潮，而該項目又是拉巴特項目的主要部分，拉巴特已正式成為非洲文化之都。這包括主要的結構性城市計劃，包括拉巴特大劇院和藝術與文化之家。
文章來源：碳中和學習與實踐
展開 航空航天、海洋工程裝備、醫療器械……這些行業這樣使用碳纖維
國外將碳纖維/環氧和碳纖維/雙馬復合材料應用在戰機機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明顯的減重作用,大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能，數據顯示采用復合材料結構的前機身段，可比金屬結構減輕質量31.5%，減少零件61.5%，減少緊固件61.3%；復合材料垂直安定面可減輕質量32.24%。
高模碳纖維質輕，剛性，尺寸穩定性和導熱性好，因此很早就應用于人造衛星結構體、太陽能電池板和天線中?，F今的人造衛星上的展開式太陽能電池板多采用高模碳纖維復合材料制作，而太空站和天地往返運輸系統上的一些關鍵部件也往往采用高模碳纖維復合材料作為主要材料。
3、海洋工程裝備、高技術船舶
《通知》要求大力發展深海探測、資源開發利用、海上作業保障裝備及其關鍵系統和專用設備。碳纖維材料已成為深海探測及深海油田氣開發中必不可少的材料，碳纖維臍帶管加強桿、錨泊系纜、采油立管、柔性立管等結構件在深海石油平臺上的應用越來越多
油氣田生產深度一般在3000m 以上，勘探深度在4000m 以上，油氣田結構件設計必須達到25年免維護的標準。傳統海上油氣田相關用材為鋼材，如將平臺錨固到海底的系纜和連接油井口到平臺的管纜。鋼制繩索和管子的重量增大了平臺的漂浮尺寸，增加能耗。鋼材在海水的浸泡下也極易腐蝕，工作壽命只有兩到三年，周期性檢修和管纜維護成本極高。相比之下，碳纖維材料的性能具有明顯的優越性，例如一個1500m水深的作業平臺，鋼制繩索重約6000t，而改用碳纖維復合材料質量僅有1000t。另外，其高強度、高模量、優異的抗疲勞性和耐腐蝕性，使其工作壽命可超過25年，極大地減少了維護成本。在高技術船舶中，碳纖維材料的應用也在逐步發展，如碳纖維艏側推水密蓋板等碳纖維船舶結構件的開發和利用，對船舶在速度和能耗方面都有顯著的影響。
展開 行業熱點 ｜ 石化行業的CCUS技術
碳利用和封存技術
從國內外項目經驗看，地下封存、驅油和食品級利用，是當前較主流的方向。
碳利用
CCUS-EOR (Enhanced oil recovery，強化采油)技術可以通過CO2把煤化工或天然氣化工產生的碳源和油田聯系起來，有較好的收益，該技術通過把捕集來的CO2注入到油田中，使即將枯竭的油田再次采出石油的同時，也將CO2永久地貯存在地下。CO2驅油的主要原理是降低原油粘度、增加原油內能，從而提高原油流動性并增加油層壓力。CO2制化肥和食品級CO2商業利用也是目前較成熟的碳利用項目。
國外近年來碳利用有很多新興的利用方向，如荷蘭和日本均有較大規模的將工業產生的CO2送到園林，作為溫室氣體來強化植物生長的項目。包括溫室氣體利用技術在內，國外處于示范項目階段碳利用技術有CO2制化肥、油田驅油、食品級應用等;正處于發展階段的有CO2制聚合物、CO2甲烷化重整、CO2加氫制甲醇、海藻培育、動力循環等;尚處于理論研究階段的方向有CO2制碳纖維和乙酸等。
國內新興的碳利用方向主要有CO2加氫制甲醇、CO2加氫制異構烷烴、CO2加氫制芳烴、CO2甲烷化重整等，如山西煤化所、大連化物所、中科院上海研究院、大連理工大學等，對這些技術進行了研究，但大多都處在催化劑研究的理論研究階段或中試階段。
碳封存
CO2捕集后，可以通過泵送到地下、海底長期儲存，或直接通過強化自然生物學作用把CO2儲存在植物、土地和地下沉積物中。當前的碳封存技術主要分為以下2種:
第一種是將CO2高壓液化注入海洋底。
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