1、什么是碳捕集?

碳捕集利用与封存技术(CCUS)是在二氧化碳排放前就对它进行捕捉，从工业过程、能源利用或大气中分离出来，然后通过管道或船舶运输到新的生产过程进行提纯、循环再利用，或输送到封存地进行压缩注入到地下并使其发挥有效作用的过程，达到彻底减排和二氧化碳资源化利用的目的。

捕集即通过燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧化捕集和化学链捕集等方式，将二氧化碳从工业生产的过程中“抽”出来。运输即用罐车、船舶或管道的方式进行运输，将这些二氧化碳“聚集”起来。

利用即通过工程技术手段，实现资源化利用。比如将二氧化碳注入地下，进而实现强化能源生产、促进资源开采的过程，比如提高石油、天然气的开采率。

封存即将收集到的二氧化碳注入深部地质储层，实现二氧化碳与大气长期隔绝的过程。如陆地封存或海洋封存等方式。

碳捕集、利用与封存技术是最直接的一种控制二氧化碳排放的措施，被科学界认为是碳存量治理最有潜力的和最具实效的减排手段，是未来减缓温室气体排放的重要技术路径之一。

际能源署(IEA)研究结果表明，到2060年累计减排量的14%来自于CCUS，而CCUS是唯一可以实现继续使用化石能源的同时大规模减排的低碳技术，也是工业领域深度减排的关键技术。

CCUS概念流程示意图

2、碳捕集技术种类

按不同角度可对碳捕集技术进行分类。根据碳捕获与燃烧过程的先后顺序，可将碳捕集技术分为燃烧前捕获、富氧燃烧和燃烧后捕获等，使用哪种技术与碳排放源高度相关。另外，根据分离过程进行分类，可将碳捕集技术分为化学吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分离法和化学链法。根据技术先进程度，可将碳捕集技术分为第一代技术、第二代技术等。下面是详细介绍：

第一种分类方法：按碳捕获与燃烧过程的先后顺序进行分类

燃烧前捕获：指利用煤气化和重整反应，在燃烧前将燃料中的含碳组分分离并转化为以H2、CO和CO2为主的水煤气，然后利用相应的分离技术将CO2从中分离，剩余H2等可作为清洁燃料使用。

富氧燃烧：则是指通过分离空气制取纯氧，以纯氧(而非空气)作为氧化剂进入燃烧系统，同时辅以烟气循环的燃烧技术，使废气中二氧化碳浓度增加，可视为燃烧中捕获技术。

燃烧后捕获：指直接从燃烧后烟气中分离CO2。

第二种分类方法：按分离过程进行分类

化学吸收法：利用二氧化碳的酸性气体的性质与弱碱性物质发生化学反应。

物理吸收法：物理吸收法是指采用水、甲醇等作为吸收剂，利用二氧化碳在这些溶剂中的溶解度随压力而变化的原理来吸收的方法。

化学/物理吸附法：一种利用固态吸附剂(活性炭、天然沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等)对原料气中的二氧化碳进行有选择性的可逆吸附来分离回收二氧化碳。

膜分离法：利用某些聚合材料如醋酸纤维、聚酰亚胺、聚砜等制成的薄膜，利用其对不同气体的不同渗透率来分离。

化学链分离法：一种新型的燃烧技术，通过借助于氧载体的作用，可以实现CO2的内在分离和避免NOx污染物的产生，同时能实现更高的能量利用效率。

第三种分类方法：按技术先进程度进行分类

第一代技术：第一代捕集技术指现阶段已能进行大规模示范的技术，如胺基吸收剂(燃烧后捕集)，物理溶剂如聚乙二醇二甲醚法、低温甲醇法等(燃烧前捕集)，富氧燃烧(常压)。

第二代技术：第二代捕集技术指技术成熟后能耗和成本可比成熟后的第一代技术降低30%以上的新技术。如新型膜分离技术、新型吸收技术、新型吸附技术、增压富氧燃烧技术、化学链燃烧技术等。

参考资料：《创业邦研究中心：2021年碳捕集(CCUS)行业研究报告(19页).pdf》