Chem. Soc. Rev.综述：工业二氧化碳捕集利用: 最新技术和未来的挑战

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　　第一作者和单位：高婉琳，北京林业大学环境科学与工程学院

　　通讯作者和单位：王强，北京林业大学环境科学与工程学院；Sang-Eon Park，韩国仁荷大学化学学院

　　关键词：全球变暖，温室效应，二氧化碳捕获和利用

　　全文速览

　　急剧增加的人为CO2浓度会引发严重的温室效应，进而导致严峻的全球变暖以及相关的自然灾害，冰川融化和极端气候。二氧化碳捕获和利用技术（CCU）的发展及应用在减缓全球变暖中起着重要作用，因此受到了极大的关注。考虑到近三年来CCU技术的最新进展和工业化实际应用，有必要对这该进技术进行及时的总结。鉴此，韩国仁荷大学Sang-Eon Park教授和北京林业大学王强教授等人，综述了工业上二氧化碳的捕获和利用的最新技术进展，并提出了面临的挑战。

　　研究背景

　　为实现《巴黎协定》的目标，即“将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2 oC以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5 oC以内”，需要彻底改变人类生产消费能源的方式，以迅速降低温室气体排放量。只有全球尽快实现温室气体排放达到峰值，本世纪下半叶实现温室气体净零排放，才能降低气候变化给地球带来的生态风险以及给人类带来的生存危机。净零排放要求任何由人为产生释放到大气中的CO2能够被等量消除，通过自然过程（如植树造林）或其他可以永久储存直接或间接从大气中捕获二氧化碳的技术，尽可能快速地减少温室气体排放，将剩余温室气体排放量相等的温室气体从大气中移除，以平衡排放，达到净零。CO2捕集是目前最经济可行并能有效降低工业烟气点源碳排放的技术。捕集的CO2通过后续转化利用合成重要化合物或提高原油采收率。保证全球能源系统可持续发展的关键技术之一是应用二氧化碳捕获、利用和储存。保证全球能源系统可持续发展的关键技术之一是应用二氧化碳捕获、利用和储存。要加速CCUS技术等脱碳或负排放技术的研发与应用。尽早部署煤电CCUS、生物质耦合CCUS和工业领域CCUS技术研发示范对实现2060年碳中和目标具有重要意义。过去三年，全世界范围内已相继开展30多个商业化CCUS设施建设的计划，主要分布在欧洲和美国，以及中国、韩国、中东和新西兰。

　　研究要点

　　要点1. 客观地总结和全面回顾了液态和固态CO2吸附剂的特性及性能，并提出了改善其CO2捕集能力和提高CO2利用率的可行方案。系统地讨论和比较了吸附材料在燃烧前和燃烧后CO2捕集和利用方面的工业应用。

　　要点2. 客观地总结和全面回顾了CO2利用技术的最新技术及发展，并提出了改善其CO2转化率的可行方案。系统地讨论和比较了CO2利用方面的优缺点。

　　要点3. 该综述对于学术研究人员全面了解CCU的当前发展现状和未来趋势将具有重要意义，有助于促进基础研究和商业应用领域的重大突破。

　　液体胺类低温吸附CO2捕集技术

　　图1 基于液体胺溶剂的CO2捕集吸脱附工艺及实现低再生能耗的解决方案

　　液体胺类吸收剂具有较高化学吸收反应活性，在低压烟气流二氧化碳捕获方面具有很大优势，特别适用于大多数现有的大规模、定点二氧化碳排放源。

　　离子液体类低温吸附CO2捕集技术

　　图2 提高离子液体类吸附材料性能的有效方法

　　离子液体类吸收剂通常是指由可调控的有机阳离子和阴离子组成的有机盐类材料，具有较为灵活的结构可调控性、较高的热稳定性、极弱的挥发性、低腐蚀度、低降解性以及良好的CO2溶解性和较低再生能量需求， 具有良好的CO2捕获应用前景。

　　固体胺类低温吸附CO2捕集技术

　　图3固体胺类吸附材料的优化以降低其再生能耗

　　固体胺基吸附剂在较低CO2分压（10~15%）条件下具有较高的吸附能力，且再生温度较低（ /阅读下一篇/ 返回网易首页 下载网易新闻客户端