碳捕集利用與封存大有可為
減少碳排放，實現碳中和，是應對氣候變化、實現人類可持續發展的重要舉措。我國已經提出“2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和”的目標愿景。近日，在中國石油大學（北京）、中國環境學會碳捕集利用與封存專業委員會主辦的“2060碳中和：碳捕集利用與封存機遇與挑戰”會議上，中國工程院院士、中國石油大學（北京）
減少碳排放，實現碳中和，是應對氣候變化、實現人類可持續發展的重要舉措。我國已經提出“2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和”的目標愿景。
近日，在中國石油大學（北京）、中國環境學會碳捕集利用與封存專業委員會主辦的“2060碳中和：碳捕集利用與封存機遇與挑戰”會議上，中國工程院院士、中國石油大學（北京）副校長李根生表示，“碳中和”目標的提出，預示著新一輪科技革命和產業變革的歷史性機遇即將到來。
在這一宏偉目標下，以化石能源結構為主的能源結構也將發生革命性變化。中國石油大學（北京）教授、溫室氣體封存和石油開采利用北京市重點實驗室主任彭勃告訴《中國科學報》，在能源結構由化石能源向可再生能源及更高效能源體系轉換的過程中，意味著CCUS（碳捕集利用與封存）技術有更多機會和挑戰。
推進CCUS技術創新應用
CCUS技術是指將二氧化碳從排放源中分離后，或轉化利用，或直接封存，以實現二氧化碳減排。它是國際公認的能夠實現化石能源大規模直接減排和低碳利用的技術，是我國實現“碳中和”目標技術組合重要構成部分，也是各國實現“碳中和”目標的重要支撐。
彭勃介紹，目前CCUS技術規模化應用重點是將捕集的二氧化碳與提高石油采收率相結合，即把生產過程中排放的二氧化碳進行提純，繼而投入采油等新生產過程中，實現二氧化碳循環再利用，而不是簡單對二氧化碳進行封存。
“與此前技術相比，CCUS技術可以將二氧化碳資源化，并產生一定經濟效益，因而更具現實操作性。”彭勃表示，將CCUS技術應用與非常規油氣資源開發相結合，可實現非常規油氣資源綠色開發；將CCUS技術與氫能技術相結合，還可提升“藍氫”比例。這些都是CCUS技術創新方向。
當前，我國能源結構仍然以煤為主，2019年煤炭占能源總量約58%，二氧化碳減排壓力巨大。從發展趨勢看，雖然非化石能源占比逐漸增加，但以煤為主的化石能源仍具重要作用——到2050年，其占比仍在10%~20%，只有通過CCUS才能實現這部分化石能源的凈零排放。
“開展CCUS大規模部署應用，有利于二氧化碳減排和碳中和目標的實現。”彭勃表示，CCUS規模化部署在實現二氧化碳減排效益的同時，還將為能源結構調整和綠色低碳轉型提供緩沖時間，并開拓新的就業領域。
油氣是重要減排行業之一，特別是在油氣勘探開發、管輸儲運、煉制化工等環節，亟須開展CCUS技術應用。目前，彭勃團隊在積極推動CCUS技術在油氣行業及其他典型行業、區域的應用與發展。
“二氧化碳捕集后，可以注入油藏驅油，代替傳統水驅油方式。特別是在低滲和頁巖油氣開發上，二氧化碳驅油較常規水驅更具優勢，應用需求極為迫切。”彭勃介紹，二氧化碳驅油既可以提高油田采收率，也可以創造社會效益、增加經濟效益，是CCUS技術應用的代表性場景。
不過，CCUS技術目前還存在技術單元多、路線長、成本高等局限，亟待更多政策支持和技術研發與優化，以及體制和機制創新。
目前，彭勃團隊在CCUS領域的研究覆蓋基礎理論、技術研發和工業示范等，已形成二氧化碳捕集、運輸、利用、封存各技術單元及全鏈條技術積累，并實現了示范應用。
例如，該團隊與新疆油田等企業合作，設計建設了二氧化碳排放收集設施，為CCUS技術在鋼鐵和化工行業的應用提供經驗，同時還與吉林油田、勝利油田等合作，利用二氧化碳驅油提高采收率。
受油氣應對氣候變化倡議組織委托，中國石油大學（北京）還與英國愛丁堡大學合作完成了“OGCI CCUS商業化白皮書（II）”。會上，彭勃與合作者共同發布相關內容。
“這份白皮書評估了當前氣候變化和油氣行業發展背景下，中國發展CCUS的角色與重要性，并分析了中國CCUS發展現狀與挑戰，對下一步推動中國CCUS部署給出行動建議并形成中國CCUS商業化路線圖。”彭勃介紹說。
強化技術重點難題攻關
“目前，CCUS技術已經開展相關研發和示范，但大規模推廣與應用仍面臨政策、技術、機制等多方面挑戰，需要各方共同努力加以推動。”國家應對氣候變化中心副主任馬愛民表示。例如，CCUS技術應用于油氣行業存在降低成本、提升和評估二氧化碳封存安全性、實現二氧化碳資源化轉變等難題。
“二氧化碳捕集其實是一個耗能過程，如何降低能耗和成本？二氧化碳封存到地下，用什么手段評估安全性？”彭勃說，CCUS技術目標不是只將二氧化碳封存到地下，而是希望封存后能轉化成對人類有用的資源。這些重點關鍵問題，都需要開展基礎性、前沿性研究攻關。
目前。彭勃團隊正瞄準“二氧化碳地下封存和驅油地質理論和技術”“二氧化碳驅油過程中的油藏工程學理論和技術”“二氧化碳在封存與驅油過程中物理化學理論和技術”“CCUS在非常規油氣開發”及“CCUS與氫能技術的耦合”等開展深入研究。
“中國石油大學（北京）將充分利用在CCUS領域長期學術積累與成果、學科優勢與特色，推進我國CCUS技術發展。”李根生說，中國石油大學將按照“搭建大平臺、承擔大項目、凝聚大團隊、取得大成果、做出大貢獻”的思路，不斷提高科技創新能力和綜合科研水平。
科技部中國21世紀議程管理中心社會處副處長張賢強調，“在2060碳中和目標下，CCUS技術發展需要將科研工作與國家重大需求緊密結合，并充分發揮科技創新的推動作用。”
生態環境部應對氣候變化司綜合處處長丁輝則表示，下一步我國將進一步規范CCUS技術標準，不斷加強CCUS技術研發和儲備，鼓勵和支持CCUS大型項目建設和示范推廣，廣泛開展CCUS領域國際交流和務實合作，推進綠色金融與CCUS結合，推動CCUS商業化部署等。
作者：鄭金武 來源：中國科學報 責任編輯：jianping
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