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本文目录一览：
发展低碳经济的重要性
本文核心观点：空气直接捕集技术可捕集分布源排放CO2，作为二氧化碳捕集技术的一种，发展前景较好。
政策加快制定碳中和行动方案，推动碳捕集技术发展
碳中和指通过植树造林、节能减排等方法增加碳吸收量，将碳吸收量与碳排放量抵消，实现碳中和。碳达峰就是二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去，是碳中和前必须经过的阶段。2022 年9月，在第75届联合国大会上，我国提出二氧化碳排放力争在2030年前达峰，努力争取2060年实现碳中和。2022 年12月，中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”列为2022 年的重点任务之一。2022 年3月，政府工作报告中指出将制定2030年前碳排放达峰行动方案，推进优化产业结构和能源结构，大力发展新能源。
碳中和目标背景下，我国加快低碳技术的发展和应用推广。其中，二氧化碳碳捕集、利用与封存技术(Carbon Capture，Utilization and
Storage，CCUS)，是指把CO2从工业或相关能源的源分离出来，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。
空气直接捕集CO2技术可捕集分布源排放CO2
从捕集环节来看，根据碳捕集与燃烧过程的先后顺序，传统碳捕获方式主要包括燃烧前捕获、富氧燃烧和燃烧后捕获等。空气直接捕集CO2(Direct air
capture，DAC)技术指利用化学吸附剂，以空气作为CO2的输运媒介，直接从低浓度的气体分压(40Pa)下富集CO2的技术。近年来，随着科研人员不断研发DAC的方法和材料，目前DAC技术已被视为一种可行的CO2减排技术。
目前碳捕集与封存主要对工业固定源排放的CO2进行处置捕集，而对占CO2总排放近50%的分布源CO2关注度不高。空气直接捕集CO2技术不仅可对数以百万计的小型化石燃料燃烧装置以及数以亿计的交通工具等分布源排放的CO2进行捕集处理，还可有效降低大气中CO2浓度。
吸附系统为DAC技术重要环节，初创企业加速研发
目前，DAC工艺一般由空气捕捉模块、吸收剂或吸附剂再生模块、CO2储存模块3部分组成。空气中CO2通过吸附剂进行捕集，完成捕集后的吸附剂通过改变热量、压力或温度进行吸附剂再生，再生后的吸附剂再次用于CO2捕集，而纯CO2则被储存起来。
目前，全球有30余家初创公司、科研机构、研发联合体正在对DAC技术进行研究，初创公司建立了19个试验场为研究提供试验数据，修正研发方向。其中Climeworks公司、Global
Thermostat公司、Carbon Engineering公司技术领先，拥有自己的试验场，已经初步商业化。Carbon
Engineering公司吸附剂类型为液体吸附，Climeworks和Global Thermostat为固体吸附剂。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国碳中和产业投资机会与投融资策略建议分析报告》。
什么叫做碳螯合？
碳螯合,也有说法叫碳汇。地球生物圈本身具有碳汇能力，主要的形式包括海洋碳汇、森林碳汇、土壤碳汇等。这些自然方式在一定程度上平衡着地球的碳排放。不过由于工业革命以来人类大量使用以煤炭、石油为主的化石燃料造成大量温室气体排放，使地球碳平衡面临严重挑战，不能以自然碳汇方式抵消的温室气体直接排放到大气中，引起温室效应。
因此，近年来减少温室气体排放的呼声越来越高，而业界认为最主要的方式是碳螯合，碳捕集和封存，英文表达为Carbon Capture and Storage/Sequestration，简称CCS，是国际能源署倡导的应对气候变化的众多技术之一。
碳捕集，顾名思义就是将本来会排放到大气中的碳氧化物（主要是CO2）收集起来，而不排放到大气中;封存则是指将收集到的CO2，以液态的形式存放在地下。这项技术主要用于火电厂。
CCS技术有很大的潜力，可以实现大规模的减排。不过也有不少障碍，比如成本、不确定性等。通常一个中型300MW的CCS电厂就需要几十亿元的投资，很多企业共负担不起；另外CCS技术还没在实际的大规模项目中得到验证，很多技术细节上仍然存在不确定性，其中最大的不确定性是能否保证永久封存，因为一旦产生泄露，那所做的努力将全部白费。
不过CCS技术理论上绝对是可行的。能源守恒定律说：能量不会消失，只能转移！以前，化石燃料，包括煤、石油、天然气等，虽然能量来自于太阳，但都长在地下，以前我们将燃烧化石燃料产生的CO2排放到大气中。现在将这些燃料的伴生物“还”回土地，本就是合情合理。CO2会与周围的岩层发生化学反应，永久沉积下来。所以只要技术处理得到，完全可行。
提供几个网站，上面说得很详细， ；（中文）
碳螯合有专门的国际组织，称为碳螯合领导人论坛（Carbon Sequestration Leadership Forum）。
二氧化碳下降会导致植物造氧能力下降，从而导致全球氧气下降？
二氧化碳在空气中的作用，通俗点说，是增加太阳能量的吸收并阻碍太阳能量的释放，也就是让地球获得更多的热能。二氧化碳越多，就为地球增加更多的热能。大气变热了，而我们的地球是一个整体，海水和陆地也会跟着变热一点点。
海水变热，蒸发增多，水蒸气的漂移，陆地也跟着降水增多，会导致有些地方洪水增多，是坏事；有些干旱的地方则受益，是好事。至于海平面上升淹没的部分城市和土地，只占很小很小的比例，城市往内陆迁移点儿就是了。科学家们担心的是，这一系列的连锁反应，会导致某些区域的极端天气增多，如龙卷风，热浪等等。另外，这个温度增加，在全球并不是平均分布的，因为地貌和洋流的影响，有些区域受影响更大，有些区域则不那么大。比如两极的温度上升，可能就大于赤道附近的增量。
植物的生长会变快，因为光合作用里，二氧化碳能原料，二氧化碳越多，温度越高，植物长得越多。近些年，粮食增产，与此也有关系。
将大量的二氧化碳变回碳比较难。但是可以将原本要排放到大气中的二氧化碳储存起来。这种回收二氧化碳技术称为“碳捕集”。
碳捕集技术的背景
碳捕集的英文是 Carbon Capture and Storage，简称 CCS。化石燃料燃烧产生的二氧化碳是全球变暖的主要推动力。碳捕集技术的核心是将二氧化碳从废气中分离，再加以储存，避免废气中含有的二氧化碳直接排放到大气中。
科学家为了减少碳排放做出了大量的努力。从宏观的能源结构改善，到具体某型催化剂的研发。就目前来看，太阳能、风能、氢能等清洁能源的成本非常高昂。在经济性上考虑的话，数十年内都难以实现清洁能源的大量取代。人类目前超过 85% 的电力是通过化石能源燃烧获得的 。碳捕集既能保证人类对于能源的需求，也能满足对二氧化碳排放削减的环境目标。因此在可预见的未来，碳捕集成为一项性价比极高的技术 。
碳捕集包含分离（Capture）和封存（Storage）两个环节。下面我会简要的介绍这两个环节中所涉及到的技术。
二氧化碳分离技术
目前针对二氧化碳的分离技术主要包括以下四类 ：
吸附
吸收
膜分离
低温分离
这些技术各有优劣，有兴趣的可以查阅参考文献，这里不再赘述。
同时，根据分离流程设计的不同，可以分为燃烧前分离和燃烧后分离等。
燃烧前分离：指煤、石油、天然气等化石燃料在燃烧放热前就已完成二氧化碳的分离。煤气化联合循环发电 (IGCC) 就是一个典型的例子。煤在燃烧前与高温水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，一氧化碳和水蒸气再反应生成二氧化碳和氢气。这样煤就转换为了氢气，大部分二氧化碳在氢气燃烧前就已经实现了分离。
煤气化联合循环发电站流程图
燃烧后分离：燃料已经燃烧发电，再从燃烧的尾气中分离出二氧化碳。这里以一乙醇胺（Monoethanolamine，MEA）吸收烟道气中二氧化碳为例。下图是 MEA 吸收二氧化碳的工艺流程图。烟道气经蓝色吸收塔与 MEA 充分接触，烟道气中大部分的二氧化碳被吸收。含有二氧化碳的 MEA 再经由黄色解吸塔，经过吹脱等操作再生吸收剂。再生的 MEA 可以再次运输到蓝色吸收塔中进行二氧化碳的分离。
乙醇胺吸收烟道气中的二氧化碳
当然目前还有如纯氧燃烧的技术。纯氧燃烧后的烟道气中不含氮气，二氧化碳浓度高，更有利于气体成分的分离。
二氧化碳的分离技术种类繁多，每个技术又有其各自的优缺点。针对不同、结构、燃料的发电厂，应该合理考虑其差异，选用最合适的分离技术。
二氧化碳的封存
从烟道气或原料中分离二氧化碳是碳捕集的关键，但还没有完成全部碳捕集的任务。分离出来的二氧化碳该怎么办？如果不能妥善的储存分离出来的二氧化碳，那么它们还会再次泄露到大气层中。因此分离二氧化碳后的封存往往是碳捕集中更为关键的一环。与多样的分离技术相同，二氧化碳的封存方式也多种多样。
目前主要的储存方式包括地质封存和海洋封存，下图左侧皆为地质封存，右侧为海洋封存：
二氧化碳的各种封存方式
目前主要的储存方式是用管道将二氧化碳压入地下岩层，地下含水层等。有时还可以将二氧化碳导入枯竭的油田，二氧化碳会占据石油的位置，从而将石油挤出，提高产油率。
海洋封存则利用是密度差异。当二氧化碳被送到约 4000 m 下时，液态二氧化碳的密度会大于海水，因此会沉积在海底。另一种效率较低的方式是将二氧化碳气体鼓入海洋，让海水溶解一部分二氧化碳。
无论是地质封存还是海洋封存都可能存在着潜在的环境风险。地质封存可能会导致地质变化、海洋封存则可能导致海洋酸化。此外，地质活动也会导致封存的二氧化碳泄露。我们对于这两者的研究还并不深入，因此我们还需谨慎对待碳捕集的封存技术，以等待更完美解决方案的到来。
什么是CCS
汪时锋CCS是指通过碳捕集技术将工业和相关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳封存手段将其输送到一个封存地点，并且长期与大气隔绝的一个过程。一般而言，如果安装上CCS装置，采用现有技术在新建发电厂中捕集二氧化碳，其二氧化碳排放将减少85%～90%。
国际能源署对这一技术较为看好，并预测说，到2050年，CCS可以减少全球20%的碳排放。联合国气候变化委员会已将针对燃煤电厂的CCS技术作为2050年温室气体减排目标最重要的技术方向。
燃煤电厂实施CCS技术一般是通过两大手段，一是对于现有电站进行改造加装捕集二氧化碳的装置，第二类是建立更为清洁的整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）并安装CCS装置。
但不管适用何种方式，CCS技术都有明显的缺陷。一是其自身就是一项高耗能的技术，而应用在发电厂的CCS装置则将缩减发电厂的发电效率，提升发电成本。
按照绿色煤电有限公司的测算，对于不同的发电技术，仅捕集二氧化碳的工序，其对发电成本增加的幅度不尽一致，天然气联合循环电站增加35%～70%，超临界煤粉电站增加40%～85%，IGCC电站增加20%～55%。
以国内唯一一个在热电厂实现工业级应用碳捕集技术的项目——华能北京热电厂为例，其每年约排放400万吨二氧化碳，碳捕集系统能够捕集其中的0.075%，约3000吨，而捕集能耗占电厂能耗则在30%以上。
另一问题是CCS还没有明确的商业应用模式，即对捕捉到的二氧化碳商业应用手段有限，而如果封存又成本高昂。
就二氧化碳的利用来说，可以利用其物理特性作为碳酸饮料添加剂、焊接保护气、空调保鲜剂、烟丝膨胀剂或依据化学特性制作含碳化学品等。但值得注意的是，对二氧化碳的利用其实并不一定会减少二氧化碳的排放。
发展中国家没有强制减排义务，可以做这方面的探索，但美国作为发达国家，如果美国总统奥巴马提出的到2050年减排80%的目标能够获得国会通过，那么对二氧化碳的利用将受到很多限制。
而如果对二氧化碳进行封存，由于其分子结构十分稳定故而难以分解，所以通常只能作为强化石油开采驱油剂或者做深海封存，不仅封存成本十分高昂，而且在海洋封存中，对于二氧化碳降低海洋酸碱度的所带来的后果人们还没有全面的认识。
碳汇和碳捕集利用与封存
碳汇（Carbon Sink）：一般是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。主要是指森林吸收并储存二氧化碳的多少，或者说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。
研究数据表明，我国的碳汇能力逐步提升，通过大力培育和保护人工林， 2010-2016 年我国陆地生态系统年均吸收约11.1 亿吨碳，吸收了同时期人为碳排放的 45%， 可见林业碳汇在碳中和愿景中扮演重要角色，碳汇项目将助力我国实现碳中和目标。
什么是碳捕集利用与封存（CCUS）？
碳捕集利用与封存简称CCUS，是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。其中，碳捕集是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存，以避免其排放到大气中。
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