減少溫室氣體排放以應(yīng)對氣候風(fēng)險(xiǎn)已成為國際共識。當(dāng)前全球已有超過120個國家將2050年實(shí)現(xiàn)“凈零排放”作為長期目標(biāo)，我國于2020年提出“3060雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)。在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)進(jìn)程中，我國面臨碳排放強(qiáng)度高、脫碳時間短、技術(shù)起步晚等諸多挑戰(zhàn)，亟需強(qiáng)化全過程碳減排理念，攻克技術(shù)難題，明確并持續(xù)完善重點(diǎn)行業(yè)減碳技術(shù)路徑，加快碳捕集、利用和封存技術(shù)（CCUS）的研發(fā)、應(yīng)用和推廣，并逐步加強(qiáng)非二氧化碳溫室氣體管控，推動“雙碳”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。

01 重點(diǎn)碳排放行業(yè)的減排技術(shù)路徑

當(dāng)前我國正積極開展碳達(dá)峰行動，穩(wěn)妥有序推進(jìn)各行業(yè)各領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和工作。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院等機(jī)構(gòu)聯(lián)合預(yù)測，鋼鐵、水泥行業(yè)預(yù)計(jì)于“十四五”期間實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，石油化工行業(yè)于2030年左右實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。電力、鋼鐵、水泥等重點(diǎn)碳排放行業(yè)的減排技術(shù)路徑逐漸明晰，其中部分技術(shù)已進(jìn)入示范應(yīng)用階段，具體如表1所示：

表1. 重點(diǎn)行業(yè)減排技術(shù)路徑及部分技術(shù)應(yīng)用示范工程

考慮到行業(yè)碳排放涉及生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、產(chǎn)業(yè)鏈條長，各行業(yè)在減排過程中應(yīng)貫徹全過程碳減排理念，通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，從源頭控制CO2排放（提升傳統(tǒng)化石能源利用效率、終端用能電氣化、發(fā)展清潔能源）；全面開展鋼鐵、建材、有色、化工等工業(yè)領(lǐng)域減排行動（過程控制與工藝替代、優(yōu)化節(jié)能與深度減排）；發(fā)展應(yīng)用CCUS技術(shù)（化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化、碳固化儲存）等途徑實(shí)現(xiàn)行業(yè)全生命周期碳減排。

02 二氧化碳捕集與資源化利用技術(shù)研究進(jìn)展

CCUS技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的托底性技術(shù)，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)針對碳捕集技術(shù)和CO2資源化利用技術(shù)等兩個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)開展科學(xué)研究，取得了技術(shù)突破。

1、碳捕集技術(shù)

化學(xué)吸收法是碳捕集技術(shù)中最具應(yīng)用前景的技術(shù)之一，但該方法仍存在吸收負(fù)荷低、再生能耗高、腐蝕性強(qiáng)、易氧化損失等問題。為解決上述問題，研究團(tuán)隊(duì)建立了囊括新型吸收劑、催化解析材料、碳捕集設(shè)備、工藝流程模擬和碳捕集工藝包的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)平臺，確立以相變吸收劑耦合催化為主的第三代低能耗碳捕集技術(shù)研發(fā)思路，并取得了重要成果，包括：開發(fā)了系列物理溶劑-復(fù)合胺相變吸收劑、離子液體吸收劑與介孔固體酸催化劑等核心材料，研發(fā)高效傳熱傳質(zhì)與動態(tài)分相裝備，發(fā)明高效除霧耦合多級水洗胺逃逸深度控制工藝與富液耦和冷凝液分流節(jié)能工藝等（表2）。

目前上述材料和技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室研究進(jìn)入工業(yè)化示范應(yīng)用階段。研究團(tuán)隊(duì)搭建了2000噸/年碳捕集中試系統(tǒng)測試平臺，開展核心材料、關(guān)鍵裝備與先進(jìn)節(jié)能工藝綜合性能的放大測試。團(tuán)隊(duì)主持開展了20萬噸/年燃煤鍋爐全煙氣量碳捕集與循環(huán)利用示范工程項(xiàng)目建設(shè)，首次采用相變吸收劑實(shí)現(xiàn)低能耗碳捕集，捕集二氧化碳全部用作醋酸生產(chǎn)原料；目前該項(xiàng)目已經(jīng)順利經(jīng)過試生產(chǎn)，系統(tǒng)整體運(yùn)行并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表2. 低能耗碳捕集技術(shù)研究進(jìn)展

2、CO2資源化利用技術(shù)

CO2資源化利用是資源碳中和的重要途徑之一，其主要的方式有化學(xué)轉(zhuǎn)化、生化轉(zhuǎn)化和礦化利用等。針對這一研究領(lǐng)域，國內(nèi)外科學(xué)家和工業(yè)界在CO2催化轉(zhuǎn)化制備C2及以上化學(xué)品、CO2催化轉(zhuǎn)化為塑料、石墨烯及淀粉等、碳污協(xié)同資源化（化肥、蛋白質(zhì)、氨基酸等）等前沿方向取得科技進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)了CO2催化轉(zhuǎn)化制化學(xué)品（CO2加氫制甲醇、催化轉(zhuǎn)化制冰醋酸）及礦化固化（鋼渣石灰渣等工業(yè)固廢礦化CO2制備多孔材料）的工業(yè)化應(yīng)用。

03 非二氧化碳溫室氣體控制與資源化利用技術(shù)

除了CO2，CH4、N2O等非二氧化碳溫室氣體的減排同樣需要高度重視。表3總結(jié)了CH4和N2O的主要排放源、控制技術(shù)及資源化利用技術(shù)。以甲烷減排為例，甲烷催化燃燒技術(shù)是其關(guān)鍵的減排技術(shù)之一，可應(yīng)用于天然氣汽車尾氣處理、煤礦和油氣井通風(fēng)瓦斯氣處理，其中低成本、穩(wěn)定的貴金屬負(fù)載型催化劑的研發(fā)是其亟待攻克的技術(shù)難點(diǎn)。

表3. CH4和N2O主要排放源、控制技術(shù)及資源化利用技術(shù)

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、建設(shè)美麗中國是一個復(fù)雜性、系統(tǒng)性工程。未來，我國應(yīng)聚焦各行業(yè)全過程減排技術(shù)路徑的制定與優(yōu)化，創(chuàng)新清潔能源利用技術(shù)，持續(xù)研發(fā)減污降碳協(xié)同增效關(guān)鍵先進(jìn)工程材料與化學(xué)工藝，全面開展低能耗碳捕集技術(shù)和CO2利用與封存技術(shù)研究，大力推廣其工業(yè)化應(yīng)用，建立以CCU技術(shù)為基礎(chǔ)的人工碳循環(huán)，同時加強(qiáng)非二氧化碳溫室氣體控制與資源化利用技術(shù)的研究，通過科技創(chuàng)新推動實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。