11月7日立冬，北京制冷学会带领大家了解二氧化碳( CO₂)资源化利用，助力双碳目标。

立冬，是二十四节气之第十九个节气，也是冬季的起始。立，建始也；冬，终也，万物收藏也。立冬，意味着生气开始闭蓄，万物进入休养、收藏状态。其气候也由秋季少雨干燥向阴雨寒冻的冬季气候过渡。

随着冬季的到来，天气越来越冷，我国北方地区进入供暖季。北方供暖的主要热源有热电厂、集中供热锅炉房、分散供暖设备等，热源燃料以煤、天然气等化石能源为主，其排烟中含有大量二氧化碳，我国北方城镇供暖能耗约为2.12亿吨标煤、碳排放量约为5.5亿吨^[1]。化石能源清洁高效利用、节能提效、新能源开发利用、碳捕集封存及利用是减污降碳和实现碳达峰、碳中和目标的重要途径，而CO₂捕集提纯后资源化利用不仅是实现双碳目标的重要途径，还可为相关工业提供必要的生产原料或服务工艺过程，提高生产效益。

CO₂捕集方法有燃料燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集。燃料燃烧后CO₂捕集方法主要有：吸收法、吸附法、低温蒸馏、膜分离和微生物/海藻系统方法等^[2-4]，捕集得到纯度不高的 CO₂可在石油开采过程中用于地质驱油。

对捕集的 CO₂进行提纯，纯化后的CO₂可资源化利用，可为生产提供工业原料。 CO₂在农业植物化肥原料生产、食品制作、化工生产、日用品、地质利用、矿化固碳、生物利用等方面广泛应用^{[3, 5, 6]}，如图所示。CO₂在食品制作中的应用主要为面包和啤酒中添加；CO₂化工利用主要是通过化学反应将CO₂转化为有价值的目标产物，如 CO₂与甲烷重整、氢合成甲醇、合成碳酸二甲酯等化工利用技术；CO₂地质利用(CO₂驱油、驱煤层气、盐水层埋存)是指利用地下地质条件，将CO₂注入地下，生产有利用价值的产品；CO₂生物利用是通过植物光合作用，将 CO₂用于生物质的合成，从而实现 CO₂资源化利用^[2]。CO₂地质利用和生物利用可实现 CO₂净减排。

未来研发CO₂资源化利用的新技术、新工艺、新装备，用于CO₂驱油、驱煤层气、生物和化工利用等，降低资源化利用的成本，经济和社会效益潜力巨大。

CO₂利用途径图

[1] 清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告2020[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，2020

[2]张振冬, 杨正先, 张永华,等. CO₂捕集与封存研究进展及其在我国的发展前景[J]. 海洋环境科学, 2012(03):154-157.

[3]叶云云, 廖海燕, 王鹏,等. 我国燃煤发电CCS/CCUS技术发展方向及发展路线图研究[J]. 中国工程科学, 2018, 20(3):10.

[4]康丽娜, 尚会建, 郑学明. CO2的捕集封存技术进展及在我国的应用前景[J]. 化工进展, 2010(S1):4.

[5] Siyuan Chen, Jiangfeng Liu, Qi Zhang, Fei Teng, Benjamin C. McLellan, A critical review on deployment planning and risk analysis of carbon capture, utilization, and storage (CCUS) toward carbon neutrality[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews,2022,167,112537

[6] Kai Jiang, Peta Ashworth, Shiyi Zhang, Xi Liang, Yan Sun, Daniel Angus, China's carbon capture, utilization and storage (CCUS) policy: A critical review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2020,  119, 109601

撰稿人：北京建筑大学讲师鲁军辉（北京市科协2022-2024年度青年人才托举工程被托举人）