木材碳封存的案例
碳捕集與封存(CCS)是如何工作的？
世界上有一個(gè)碳問(wèn)題。要解決這個(gè)問(wèn)題，就需要停止燃料燃燒的碳排放，轉(zhuǎn)而依靠風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能電池等更清潔的能源。
但是，對(duì)于空氣中已經(jīng)存在的現(xiàn)有CO2，以及每天排放的數(shù)百萬(wàn)噸CO2，我們能做些什么嗎？
自然保護(hù)協(xié)會(huì)副主任Rebecca Benner說(shuō)：“在人類歷史的大部分時(shí)間里，碳排放都是由大自然平衡的，但現(xiàn)在我們產(chǎn)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(gè)總括性的術(shù)語(yǔ)，其中一些技術(shù)是在20世紀(jì)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(lái)。
雖然碳捕集與封存尚未大規(guī)模進(jìn)行，但公司和政客正在推動(dòng)碳捕集與封存，將其作為引導(dǎo)國(guó)家走向碳中和的未來(lái)計(jì)劃的關(guān)鍵部分。
在《通脹削減法案》中稅收激勵(lì)措施的鼓勵(lì)下，一些美國(guó)公司提出了捕集CO2并利用或?qū)⑵?em>封存在地下的項(xiàng)目。
然而，一些環(huán)保人士對(duì)這些提議持懷疑態(tài)度，他們表示，碳捕集與封存可能會(huì)分散人們對(duì)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(tài)系統(tǒng)從空氣中吸收碳并將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，這是地球自然碳循環(huán)的一部分。
因此，植樹是一種低技術(shù)含量的碳捕集方法，而且我們知道這種方法可以大規(guī)模使用。
但隨著化石燃料的持續(xù)使用，大氣中CO2含量的上升速度超過(guò)了僅靠自然過(guò)程能夠抵消的速度，專家們已經(jīng)在尋找方法來(lái)增強(qiáng)大自然的能力。
全國(guó)各地都在努力植樹和進(jìn)行其他小規(guī)模試驗(yàn)。目前正在開(kāi)發(fā)兩種更大規(guī)模的方法：燃燒后捕集和直接空氣捕集。
展開(kāi) 2022年中國(guó)碳捕集、利用與封存（CCUS）行業(yè)洞察報(bào)告
CCUS是溫室氣體減排的關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展對(duì)于促進(jìn)化石能源的高效利用、如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)愿景具有重要意義。目前，我國(guó)CCUS仍處于發(fā)展早期，部分先進(jìn)技術(shù)尚處于研究階段。未來(lái)，隨著政策支持不斷、關(guān)鍵技術(shù)逐步成熟以及各行業(yè)巨大減排需求拉動(dòng)，我國(guó)CCUS將向著低成本、商業(yè)化、集群化方向發(fā)展，產(chǎn)值規(guī)模有望在2050年突破3,000億元。
發(fā)展概況
CCUS定義
碳捕集、利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，簡(jiǎn)稱 CCUS）是指將CO2從工業(yè)過(guò)程、能源利用或大氣中分離出來(lái)，直接加以利用或注入地層以實(shí)現(xiàn)CO2永久減排的過(guò)程[1]。按照技術(shù)流程，CCUS主要分為碳捕集、碳運(yùn)輸、碳利用、碳封存等環(huán)節(jié)。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(yùn)輸是將捕集的CO2通過(guò)管道、船舶等方式運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)；碳利用是指通過(guò)工程技術(shù)手段將捕集的CO2實(shí)現(xiàn)資源化利用的過(guò)程，利用方式包括礦物碳化、物理利用、化學(xué)利用和生物利用等；碳封存是通過(guò)一定技術(shù)手段將捕集的CO2注入深部地質(zhì)儲(chǔ)層，使其與大氣長(zhǎng)期隔絕，封存方式主要包括地質(zhì)封存和海洋封存。
政策環(huán)境：政策助力CCUS技術(shù)推廣和示范工程建設(shè)
CCUS是目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模溫室氣體減排的重要技術(shù)手段。短期內(nèi)，我國(guó)以石油、煤炭等化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)難以改變，發(fā)展CCUS可促進(jìn)化石能源的高效利用，加快傳統(tǒng)高排放行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。近年來(lái)，我國(guó)出臺(tái)了一系列政策促進(jìn)CCUS發(fā)展，具體內(nèi)容包括推動(dòng)CCUS示范工程建設(shè)、加強(qiáng)CCUS技術(shù)推廣示范、將CCUS納入綠色債券目錄等。
展開(kāi) 碳捕集、利用與封存(CCUS)價(jià)值鏈研究
本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價(jià)值鏈。文章詳細(xì)闡述了通過(guò)集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機(jī)，捕集、凈化及壓縮這些極具技術(shù)與經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)性的任務(wù)，是如何得以被優(yōu)化的。
CCUS價(jià)值鏈
1.以CO2和氫氣為中心的能源基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施。隨著可再生氫的增加，可銷售產(chǎn)品中CO2的使用也將隨之增加。這一新的基礎(chǔ)設(shè)施將在未來(lái)幾十年成為繁榮的源泉，即便日后我們實(shí)現(xiàn)了碳中和，CO2的捕集和分配仍將繼續(xù)。
發(fā)電廠、水泥廠、煉油廠、石化廠和鋼鐵廠等大型點(diǎn)污染源排放大量CO2。在捕集、凈化和壓縮后，CO2通過(guò)管道被傳送至工業(yè)生產(chǎn)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(shí)性的，因?yàn)樵谠摦a(chǎn)品被消耗時(shí)，CO2被釋放(如飲料、干冰、合成燃料和大多數(shù)化學(xué)品)。這些小型分散性碳排放無(wú)法以經(jīng)濟(jì)的方式回收，會(huì)被重新釋放到大氣中。因此，這些使用CO2的合成產(chǎn)品的碳平衡至多只是循環(huán)性的。僅有少數(shù)用途的CO2會(huì)被永久消除，例如聚碳酸酯和混凝土養(yǎng)護(hù)。
大多數(shù)碳化物中的焓含量遠(yuǎn)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(zhuǎn)化為可銷售產(chǎn)品。可再生能源的可用性越高，避免碳排放或CO2轉(zhuǎn)化的可能性就越高，最終CO2封存量就越低。CO2的地質(zhì)封存仍有其必要性，根據(jù)國(guó)際能源署設(shè)定的可持續(xù)發(fā)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(jià)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(shù)大型點(diǎn)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(shè)備大小均會(huì)增加。
展開(kāi) 全球碳捕集與封存研究院：CCUS樞紐建設(shè)的優(yōu)缺點(diǎn)
Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
作為“雙碳戰(zhàn)略”重要組成部分的CCUS為政府和工業(yè)界提供了重要的機(jī)會(huì)。近年來(lái)，幾十個(gè)新的CCUS項(xiàng)目處于正在建設(shè)或規(guī)劃中，越來(lái)越多的國(guó)家提供了成熟的政策支持。據(jù)全球碳捕集與封存研究院（Global CCS Institute）研究成果顯示，一個(gè)有效的政策解決方案是支持CCUS網(wǎng)絡(luò)和樞紐的形成。在此環(huán)境下，排放者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和CCUS樞紐開(kāi)發(fā)人員合作，建立共享的基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并在一個(gè)新的工業(yè)價(jià)值鏈中開(kāi)發(fā)實(shí)際可行的商業(yè)模式。隨著這些CCUS樞紐的發(fā)展，正在把越來(lái)越多的CCUS項(xiàng)目變成一個(gè)可擴(kuò)展的現(xiàn)實(shí)。
展開(kāi) 
深度解析：碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)工藝及其適用性
國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油分公司10萬(wàn)噸/年二氧化碳捕集和封存全流程示范項(xiàng)目
其他封存技術(shù)如CO?開(kāi)發(fā)地?zé)帷O?強(qiáng)化開(kāi)發(fā)煤層氣和頁(yè)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(lái)自互聯(lián)網(wǎng)公開(kāi)平臺(tái)，版權(quán)歸原作者所有，僅供學(xué)習(xí)和參考。）
（文章來(lái)源：洛卡碳科）
CCUS新技術(shù)：我國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究丨中國(guó)工程科學(xué)
本文選自中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2021年第6期
作者：張賢，李陽(yáng)，馬喬，劉玲娜
來(lái)源：我國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究[J].中國(guó)工程科學(xué),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(yè)過(guò)程等排放源或空氣中捕集分離，通過(guò)罐車、管道、船舶等輸送到適宜的場(chǎng)地加以利用或封存。碳捕集利用與封存技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)化石能源利用近零排放，促進(jìn)鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)的深度減排，而且在碳約束條件下，可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活性、保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)、抵消難減排的二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體排放，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)不可或缺的重要技術(shù)選擇。
中國(guó)工程院李陽(yáng)院士研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2021年第6期發(fā)表《我國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究》一文，對(duì)我國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)水平、示范進(jìn)展、成本效益、潛力需求等進(jìn)行了全面評(píng)估。文章指出，我國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展迅速，與國(guó)際整體發(fā)展水平相當(dāng)，目前處于工業(yè)化示范階段，但部分關(guān)鍵技術(shù)落后于國(guó)際先進(jìn)水平。在工業(yè)示范方面，我國(guó)具備了大規(guī)模捕集利用與封存的工程能力，但在項(xiàng)目規(guī)模、技術(shù)集成、海底封存、工業(yè)應(yīng)用等方面與國(guó)際先進(jìn)水平還存在差距。在減排潛力與需求方面，我國(guó)理論封存容量和行業(yè)減排需求極大，考慮源匯匹配之后不同地區(qū)陸上封存潛力差異較大。
展開(kāi) 保證人類零碳未來(lái)的托底技術(shù) ——碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)路線利弊分析
01
前言
減碳不僅是國(guó)家政策規(guī)劃承諾的問(wèn)題，也是關(guān)系到我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境問(wèn)題。IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）關(guān)于全球變暖1.5℃的特別報(bào)告指出，CCUS（碳捕集利用與封存）技術(shù)可以有效改善全球氣候變化，并明確指出CCUS技術(shù)對(duì)于在2050年實(shí)現(xiàn)零碳排放具有重要意義。
根據(jù)2015的巴黎氣候大會(huì)披露的減碳圖表，可以看出CCUS技術(shù)主要是在2030年之后全球?qū)⒅饾u發(fā)力于二氧化碳的移除，而這與中國(guó)2030碳達(dá)峰的目標(biāo)不謀而合。
來(lái)源：Rhodes CJ. The 2015 Paris Climate Change Conference: Cop21. Science Progress 2016;99(1):97-104.
02
主流減碳技術(shù)總結(jié)
碳減排首先第一步是將二氧化碳捕集，后續(xù)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(guān)鍵的技術(shù)，因?yàn)樗颊麄€(gè)CCS運(yùn)營(yíng)成本的70%以上。
展開(kāi) CCUS新技術(shù)--礦化：跟我一起探索碳捕集利用與封存方向的突破性技術(shù)！
碳捕獲、利用和儲(chǔ)存 (CCUS) 是我們尋找的產(chǎn)品組合中最重要的技術(shù)之一。今天介紹的這個(gè)技術(shù)來(lái)自國(guó)外，這是在30多個(gè)CCUS項(xiàng)目正在進(jìn)行實(shí)踐中，廠家也正在測(cè)試的技術(shù)將為2030年以后的業(yè)務(wù)脫碳奠定基礎(chǔ)。
最令人興奮的 CCUS 技術(shù)之一被稱為“礦化”，或?qū)?CO 2鎖定在礦物質(zhì)中。研發(fā)單位正在與意大利能源公司 Eni 合作，推進(jìn)他們的碳捕獲產(chǎn)品組合，將人們運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生的 CO 2重新用于生產(chǎn)的綠色水泥。Eni 正在將其碳捕獲和礦化專業(yè)知識(shí)用于將 CO 2儲(chǔ)存到橄欖石中，橄欖石是一種廣泛使用的礦物。研發(fā)單位的創(chuàng)新中心的研究人員正在探索使用這種碳酸化橄欖石作為一種新的低排放原材料來(lái)配制我們的綠色水泥。
創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展是成功應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略關(guān)鍵，它將利用 Eni 的研發(fā)專業(yè)知識(shí)和 Holcim 的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)為難以減排的行業(yè)提供合適的解決方案，這項(xiàng)技術(shù)使人們能夠加快脫碳進(jìn)程。Holcim 和 Eni 的全球運(yùn)營(yíng)，加上 olivine 在全球范圍內(nèi)的廣泛可用性，將使該 CCUS 解決方案具有高度可擴(kuò)展性。它將使 CO 2永久封存 到建筑材料中以實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的建筑，從而增加我們范圍廣泛的創(chuàng)新低排放原材料。研發(fā)廠家的團(tuán)隊(duì)目前正在繪制歐洲最相關(guān)的地點(diǎn)，以進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的試點(diǎn)。這種伙伴關(guān)系符合人們的凈零旅程以及埃尼對(duì)其行業(yè)脫碳的承諾。
世界需要變革性技術(shù)來(lái)加速人們向凈零排放的過(guò)渡。通過(guò)將 CO 2儲(chǔ)存 在橄欖石等新礦物中，廠家正在擴(kuò)大我們的綠色水泥解決方案范圍，使可持續(xù)建筑在全球成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)減少企業(yè)運(yùn)營(yíng)的足跡。該單位與 Eni 的合作符合他們開(kāi)放的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，與志同道合的組織合作，從初創(chuàng)公司到跨國(guó)公司，共同創(chuàng)造更大的不同。
展開(kāi) 【杜巴在線專家講座】中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)由木材制備超細(xì)碳納米纖維氣凝膠
碳納米纖維材料因具有高的比表面、優(yōu)異的機(jī)械性能及高電導(dǎo)率等優(yōu)異的物理性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注，在能源、催化、環(huán)境、聚合物等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前針對(duì)特定應(yīng)用的功能化碳納米纖維材料的理性設(shè)計(jì)合成及性能優(yōu)化，仍然是制約其實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。特別是，廉價(jià)、宏量、可持續(xù)制備碳納米纖維氣凝膠尚未實(shí)現(xiàn)。
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏研究團(tuán)隊(duì)提出了一種催化熱解的方法來(lái)改變木質(zhì)納米纖維素的熱解過(guò)程，首次以廉價(jià)的木材為原材料制備了高質(zhì)量的超細(xì)碳納米纖維氣凝膠材料，該成果以“Wood-Derived Ultrathin Carbon Nanofiber Aerogels”為題，發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志上（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 7085-7090）。論文的第一作者是博士生李思成。
基于木質(zhì)納米纖維素制備超細(xì)碳納米纖維氣凝膠材料
纖維素材料廣泛存在于自然界的植物中，由于其廣泛的來(lái)源、低成本以及對(duì)環(huán)境的友好，木質(zhì)纖維素材料是一種理想的制備碳納米纖維氣凝膠的前驅(qū)物。但是，因?yàn)槟举|(zhì)纖維素納米纖維極小的尺寸使其在熱解制備碳纖維過(guò)程中劇烈收縮而無(wú)法保持纖維的形態(tài)，迄今為止尚沒(méi)有使用木材為原材料成功制備碳納米纖維氣凝膠的先例。為此，研究人員提出了一種催化熱解的方法，通過(guò)使用對(duì)甲苯磺酸催化木質(zhì)納米纖維素在熱解前期迅速脫水，并改變其熱解過(guò)程和中間產(chǎn)物，使得納米纖維素在熱解后具有高的碳產(chǎn)率的同時(shí)，還能夠保持很好的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該催化熱解轉(zhuǎn)化方法可將廉價(jià)豐富的自然界中的前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)化為高附加值的碳納米纖維材料，對(duì)于發(fā)展可再生材料的綠色化學(xué)合成具有指導(dǎo)意義。
由該方法制備的超細(xì)碳納米纖維平均直徑僅為6 nm, 具有很高的電導(dǎo)率（710.9 S m-1）和比表面積 (553~689 m2 g-1)。
展開(kāi) 