2025年碳捕集与封存技术的现状与发展分析.docx

研究报告

PAGE

1-

2025年碳捕集与封存技术的现状与发展分析

一、碳捕集与封存技术概述

1.碳捕集技术分类

碳捕集技术根据其捕集对象和原理的不同，主要分为直接空气捕集（DAC）、燃烧后捕集（Post-CombustionCapture）和氧化吸收捕集（Oxy-FuelCapture）三大类。直接空气捕集技术是直接从大气中捕集二氧化碳，其原理是通过物理吸附或化学吸收的方式将二氧化碳从空气中分离出来。目前，DAC技术的研究和应用还处于初级阶段，但其巨大的潜力吸引了众多研究机构的关注。例如，美国能源部资助的“直接空气捕集技术示范项目”已成功从空气中捕集了超过100吨的二氧化碳。

燃烧后捕集技术主要应用于燃煤电厂等固定排放源，通过在燃烧过程中将二氧化碳捕集出来。该技术通常采用胺类溶剂或碳酸酐作为吸收剂，将烟气中的二氧化碳吸收并转化为碳酸氢铵或碳酸铵。据统计，全球已有超过100个燃煤电厂采用燃烧后捕集技术，其中最大的项目是中国内蒙古的华电乌达电厂，每年可捕集约60万吨二氧化碳。

氧化吸收捕集技术是一种新兴的碳捕集技术，其原理是在燃烧过程中将燃料中的碳转化为二氧化碳，然后通过吸收剂将二氧化碳捕集。该技术具有捕集效率高、能耗低等优点。目前，氧化吸收捕集技术已在一些工业领域得到应用，如钢铁、水泥等行业。例如，德国的霍伊特水泥厂采用氧化吸收捕集技术，每年可捕集约30万吨二氧化碳，显著减少了企业的碳排放。

此外，还有基于生物技术的碳捕集技术，如光合作用和微生物固定等。这些技术通过利用生物体的自然过程，将大气中的二氧化碳转化为有机物或矿物碳酸盐。虽然这些技术在工业应用中尚处于研发阶段，但它们在减少大气二氧化碳浓度方面具有巨大的潜力。例如，美国一家名为“CarbonEngineering”的公司正在研发一种基于生物技术的碳捕集系统，预计在未来几年内实现商业化运营。

2.碳捕集技术的原理

(1)碳捕集技术的核心原理是通过物理或化学方法将工业过程或大气中的二氧化碳从其他气体中分离出来。物理方法主要包括吸附和吸收，而化学方法则涉及化学反应。吸附技术利用固体吸附剂表面的孔隙结构来捕捉二氧化碳，常见的吸附剂有活性炭、沸石和金属有机框架（MOFs）等。例如，活性炭因其高比表面积和丰富的孔隙结构，在二氧化碳吸附领域有着广泛的应用。据研究，1克活性炭可以吸附约1000克二氧化碳，这对于减少大气中的二氧化碳浓度具有重要意义。

(2)吸收技术则是通过液体吸收剂与二氧化碳发生化学反应，将二氧化碳转化为可溶性的碳酸盐或碳酸氢盐。胺类溶剂是最常用的吸收剂之一，它们能够有效地将二氧化碳从烟气中吸收。例如，氨水溶液在吸收二氧化碳时，会与二氧化碳反应生成碳酸氢铵。这种技术已经在一些大型燃煤电厂得到应用，如美国的奥克拉荷马州塔尔萨的煤电厂，通过使用胺类溶剂，每年可以捕集约30万吨二氧化碳。吸收技术的效率受到吸收剂的选择、浓度、温度和压力等因素的影响。

(3)在化学反应方面，碳捕集技术还包括氧化吸收捕集（Oxy-FuelCapture）和直接空气捕集（DirectAirCapture）。氧化吸收捕集技术通过在燃烧过程中将燃料中的碳转化为二氧化碳，然后利用吸收剂将其捕集。这种方法在钢铁和水泥等行业中得到了应用。例如，在钢铁生产过程中，通过将氧气和氢气混合燃烧，生成几乎不含二氧化碳的烟气，然后使用吸收剂捕集二氧化碳。直接空气捕集技术则是直接从大气中捕集二氧化碳，这种方法对于减少大气中的二氧化碳浓度具有潜在的应用价值。例如，美国一家名为“CarbonEngineering”的公司开发了一种直接空气捕集系统，该系统在2019年成功从空气中捕集了超过100吨的二氧化碳，为大规模应用提供了技术验证。

3.碳捕集技术的应用领域

(1)碳捕集技术广泛应用于火力发电领域，尤其是大型燃煤电厂。燃煤电厂是二氧化碳排放的主要来源之一，因此，通过在燃煤过程中实施碳捕集，可以有效减少电厂的碳排放。例如，中国的华能电厂采用先进的碳捕集技术，每年可捕集和封存约60万吨二氧化碳，这不仅有助于减少温室气体排放，还推动了清洁能源技术的发展。

(2)在石油和天然气行业，碳捕集技术同样扮演着重要角色。在石油开采过程中，二氧化碳常常作为伴生气存在，如果不进行处理，这些二氧化碳会直接排放到大气中。通过碳捕集技术，可以回收和利用这些伴生二氧化碳，甚至将其注入油藏进行增强油气开采（EOR）。例如，加拿大的In-SituEnergy公司利用碳捕集技术，将二氧化碳注入油藏，不仅提高了油气产量，还减少了二氧化碳的排放。

(3)碳捕集技术在工业生产中也得到了广泛应用。在钢铁、水泥、化工等行业，碳捕集技术可以减少这些行业在生产过程中产生的二氧化碳排放。例如，钢铁行业中，高炉煤气中的二氧