減少碳排放，實(shí)現(xiàn)碳中和，是應(yīng)對(duì)氣候變化、實(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

不久前，我國(guó)提出，“將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。

“在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)下，以化石能源結(jié)構(gòu)為主的能源結(jié)構(gòu)必然發(fā)生革命性的變化。”中國(guó)石油大學(xué)（北京）教授、溫室氣體封存和石油開(kāi)采利用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任彭勃告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“在能源結(jié)構(gòu)由化石能源向可再生能源，以及更高效能源體系轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，CCUS（碳捕集利用與封存）技術(shù)意味著更多的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。”

碳中和帶來(lái)挑戰(zhàn)與機(jī)遇

氣候變化是21世紀(jì)人類(lèi)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，是影響人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的共性問(wèn)題，積極應(yīng)對(duì)氣候變化已成為全球普遍的共識(shí)和大勢(shì)所趨。

在近日由中國(guó)石油大學(xué)（北京）、中國(guó)環(huán)境學(xué)會(huì)碳捕集利用與封存專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主辦的“2060碳中和：碳捕集利用與封存機(jī)遇與挑戰(zhàn)”會(huì)議上，中國(guó)工程院院士、中國(guó)石油大學(xué)（北京）副校長(zhǎng)李根生表示，我國(guó)宣布2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，體現(xiàn)了我國(guó)實(shí)施的積極應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略，彰顯了我國(guó)負(fù)責(zé)任大國(guó)形象，同時(shí)也預(yù)示著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的歷史性機(jī)遇。

碳中和是指通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等形式，以抵消產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

“實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，對(duì)于當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平具有挑戰(zhàn)性。”中國(guó)環(huán)境學(xué)會(huì)碳捕集利用與封存專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張九天表示，碳達(dá)峰和碳中和對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、能源體系和科學(xué)基礎(chǔ)的要求截然不同，碳達(dá)峰的實(shí)現(xiàn)需要現(xiàn)有發(fā)展路徑的調(diào)整，而碳中和則完全需要經(jīng)濟(jì)和能源系統(tǒng)的重構(gòu)。

歐亞科學(xué)院院士何建坤也指出，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰目標(biāo)和2060年碳中和的愿景，任務(wù)緊迫、挑戰(zhàn)嚴(yán)峻。“實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)將倒逼我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，引領(lǐng)世界經(jīng)濟(jì)技術(shù)變革的潮流。”

“‘十四五’時(shí)期將是我國(guó)加快氣候行動(dòng)的關(guān)鍵期，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的氣候政策部署刻不容緩。”國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化中心副主任馬愛(ài)民強(qiáng)調(diào)，在政策激勵(lì)的同時(shí)，加強(qiáng)低碳發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)、前沿技術(shù)創(chuàng)新，擴(kuò)大低碳技術(shù)應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期目標(biāo)的關(guān)鍵。

推進(jìn)CCUS技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

碳捕集利用與封存（CCUS）是指將二氧化碳從排放源中分離后，或轉(zhuǎn)化利用，或直接封存，以實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的技術(shù)過(guò)程。碳捕集利用與封存技術(shù)是國(guó)際公認(rèn)的能夠?qū)崿F(xiàn)化石能源大規(guī)模直接減排和低碳利用的技術(shù)，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)技術(shù)組合中的重要構(gòu)成部分，是各國(guó)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要支撐。

彭勃介紹，目前CCUS技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，重點(diǎn)是將捕集的二氧化碳與提高石油采收率相結(jié)合，即把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行提純，繼而投入到采油等新的生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)再利用，而不是簡(jiǎn)單地對(duì)二氧化碳進(jìn)行封存。與此前的技術(shù)相比，CCUS技術(shù)可以將二氧化碳資源化，并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，因而更具有現(xiàn)實(shí)操作性。

同時(shí)，隨著技術(shù)的進(jìn)展，將CCUS技術(shù)應(yīng)用與非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣資源綠色開(kāi)發(fā)；將CCUS技術(shù)與氫能技術(shù)結(jié)合，可提升藍(lán)氫的比例。這些都是CCUS技術(shù)創(chuàng)新的方向。

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主，2019年煤炭占能源總量的58%左右，二氧化碳減排壓力巨大；從發(fā)展趨勢(shì)看，雖然非化石能源的能源占比逐漸加大，但以煤為主的化石能源仍然具有重要作用，預(yù)測(cè)到2050年，占比仍然在10-20%，只有通過(guò)CCUS才能實(shí)現(xiàn)這部分化石能源的凈零排放。

“開(kāi)展CCUS大規(guī)模部署應(yīng)用，有利于二氧化碳減排和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”彭勃表示，CCUS的規(guī)模化部署，在實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排效益的同時(shí)，還將為能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和綠色低碳轉(zhuǎn)型提供緩沖時(shí)間，并且也將開(kāi)拓新的就業(yè)領(lǐng)域，推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)綠色低碳發(fā)展。

油氣行業(yè)是國(guó)家重要的減排行業(yè)之一。在油氣勘探開(kāi)發(fā)、管輸儲(chǔ)運(yùn)、煉制化工等環(huán)節(jié)開(kāi)展CCUS技術(shù)應(yīng)用，將使CCUS產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)突破。此外，火電、鋼鐵、水泥等行業(yè)，CCUS也有非常大的應(yīng)用前景。

目前，彭勃帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正立足CCUS技術(shù)在油氣行業(yè)的研發(fā)和應(yīng)用，積極推動(dòng)CCUS在典型行業(yè)和區(qū)域和的發(fā)展。“二氧化碳捕集后，可以注注入油藏驅(qū)油，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用水驅(qū)油的方式，且二氧化碳驅(qū)油在一些方面具有更好的特性。特別是在低滲和頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)中，二氧化碳能較常規(guī)水驅(qū)更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用的需求更為迫切。”

彭勃介紹，二氧化碳驅(qū)油，既可以提高油田的采收率，也可以創(chuàng)造社會(huì)效益、增加經(jīng)濟(jì)效益，是CCUS技術(shù)應(yīng)用的代表性場(chǎng)景。

不過(guò)，CCUS技術(shù)目前還存在技術(shù)單元多、路線(xiàn)長(zhǎng)、成本高等局限，亟待更多的政策支持、技術(shù)研發(fā)和優(yōu)化，以及體制和機(jī)制的創(chuàng)新。

目前，彭勃團(tuán)隊(duì)在CCUS領(lǐng)域的研究，覆蓋基礎(chǔ)理論、技術(shù)研發(fā)和工業(yè)示范等，形成了二氧化碳鋪集、運(yùn)輸、利用、封存的各技術(shù)單元以及全鏈條技術(shù)積累，并實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的示范應(yīng)用。

例如，在二氧化碳捕集方面，彭勃團(tuán)隊(duì)與新疆油田等企業(yè)合作，設(shè)計(jì)建設(shè)了二氧化碳排放收集設(shè)施，為CCUS技術(shù)在鋼鐵和化工行業(yè)應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。在二氧化碳驅(qū)油方面，彭勃團(tuán)隊(duì)與吉林油田、勝利油田等合作，利用二氧化碳驅(qū)油提高采收率。

受油氣應(yīng)對(duì)氣候變化倡議組織（OGCI）委托，中國(guó)石油大學(xué)（北京）和英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)合作完成了“OGCI CCUS商業(yè)化白皮書(shū)（II）”。在“2060碳中和：碳捕集利用與封存機(jī)遇與挑戰(zhàn)”會(huì)議上，彭勃教授和合作者梁希教授共同發(fā)布了白皮書(shū)相關(guān)內(nèi)容。

“這份白皮書(shū)評(píng)估了當(dāng)前氣候變化背景和油氣行業(yè)發(fā)展背景下的中國(guó)發(fā)展CCUS的角色與重要性，分析中國(guó)CCUS發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，對(duì)下一步推動(dòng)中國(guó)CCUS的部署給出行動(dòng)建議并形成了中國(guó)CCUS商業(yè)化路線(xiàn)圖。”彭勃介紹。

強(qiáng)化CCUS技術(shù)重點(diǎn)難題攻關(guān)

“CCUS技術(shù)目前已經(jīng)開(kāi)展相關(guān)的研發(fā)和示范，但大規(guī)模的推廣與應(yīng)用仍然面臨政策、技術(shù)、機(jī)制等多方面的挑戰(zhàn)，需要各方面共同努力進(jìn)行推動(dòng)。”馬愛(ài)民表示。

例如，CCUS在油氣行業(yè)應(yīng)用，也存在如何降低成本、如何提升和評(píng)估二氧化碳封存安全性、如何實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源化轉(zhuǎn)變等難題。

“二氧化碳在捕集時(shí)，其實(shí)也是一個(gè)耗能的過(guò)程，如何降低能耗和成本？二氧化碳封存到地下，其安全性如何，有什么手段來(lái)評(píng)估安全性？二氧化碳封存到地下，不是CCUS技術(shù)的目標(biāo)，我們的目標(biāo)是希望二氧化碳封存后能轉(zhuǎn)化成對(duì)人類(lèi)有用的資源。”彭勃說(shuō)，這些重點(diǎn)關(guān)鍵問(wèn)題，都需要開(kāi)展基礎(chǔ)性、前沿性的研究攻關(guān)。

彭勃團(tuán)隊(duì)正瞄準(zhǔn)“二氧化碳地下封存和驅(qū)油地質(zhì)理論和技術(shù)”、“二氧化碳驅(qū)油過(guò)程中的油藏工程學(xué)理論和技術(shù)”、“二氧化碳在封存與驅(qū)油過(guò)程中物理化學(xué)理論和技術(shù)”、“CCUS在非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)”以及“CCUS與氫能技術(shù)的耦合”等開(kāi)展深入研究。

“中國(guó)石油大學(xué)（北京）將積極發(fā)揮在CCUS領(lǐng)域長(zhǎng)期學(xué)術(shù)積累與成果、學(xué)科優(yōu)勢(shì)與特色，推進(jìn)我國(guó)CCUS技術(shù)的發(fā)展。”李根生說(shuō)，中國(guó)石油大學(xué)將按照“搭建大平臺(tái)、承擔(dān)大項(xiàng)目、凝聚大團(tuán)隊(duì)、取得大成果、做出大貢獻(xiàn)”的思路，不斷提高科技創(chuàng)新能力和綜合科研水平。

科技部中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心社會(huì)處副處長(zhǎng)張賢強(qiáng)調(diào)：“在2060碳中和目標(biāo)下，CCUS技術(shù)發(fā)展，需要將科研工作與國(guó)家重大需求緊密結(jié)合，并充分發(fā)揮科技創(chuàng)新的推動(dòng)作用。”

“在2060碳中和目標(biāo)下，國(guó)家將進(jìn)一步加強(qiáng)碳CCUS政策頂層設(shè)計(jì)。”生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對(duì)氣候司綜合處處長(zhǎng)丁輝表示，下一步我國(guó)將進(jìn)一步規(guī)范CCUS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不斷加強(qiáng)CCUS技術(shù)研發(fā)和儲(chǔ)備，鼓勵(lì)和支持CCUS大型項(xiàng)目的建設(shè)和示范推廣，廣泛開(kāi)展CCUS領(lǐng)域國(guó)際交流和務(wù)實(shí)合作，推進(jìn)綠色金融與CCUS結(jié)合和CCUS商業(yè)化部署。