碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是应对气候变化、实现碳中和目标的关键技术之一。以下绿舟将从技术原理、应用现状、挑战及未来发展方向等方面进行综合分析：
一、技术原理与核心环节
CCUS是通过从工业排放源(如燃煤电厂、钢铁厂等)分离二氧化碳，随后将其运输至特定地点进行资源化利用或地质封存的技术体系，主要包含三个环节：
捕集：采用化学吸收法、物理吸附法或膜分离法，从排放源中分离二氧化碳。例如，燃煤电厂通过燃烧后捕集技术，可捕获90%以上的二氧化碳。
利用：将捕集的二氧化碳提纯后用于工业生产(如生产甲醇、合成燃料)、食品加工(如碳酸饮料)或强化采油(EOR)等领域。例如，美国部分项目将二氧化碳注入油田，提高原油采收率。
封存：通过地质封存(如咸水层、枯竭油气田)或矿物封存(将二氧化碳转化为稳定碳酸盐)实现长期封存。挪威的Sleipner项目是全球头个大规模地质封存示范，年封存量达 100 万吨。
二、技术应用现状
1. 全球进展
美国：项目数量和规模领先，拥有全球85%的二氧化碳运输管道，年捕集能力超 2500 万吨。
挪威： 1996 年启动全球头个地质封存项目， 2025 年北极光项目将封存能力提升至 500 万吨/年。
中国：截至 2025 年，已建成十余个示范项目，总捕集能力约 100 万吨/年。 2025 年 4 月，华能正宁电厂 150 万吨/年CCUS项目投运，成为全球规模比较大、能耗较低的煤电捕集工程。
2. 应用领域
能源行业：保留燃煤/燃气机组作为电力系统灵活性电源，通过CCUS实现净零排放。
工业脱碳：钢铁、水泥等高耗能行业利用CCUS技术降低碳排放强度38。
碳循环经济：生产化工产品(如甲醇、烯烃)、建筑材料(如混凝土)及食品级二氧化碳。
三、技术挑战与瓶颈
经济性不足
捕集能耗高：化学吸收法捕集能耗达2.4–4.0 GJ/t CO₂，导致成本居高不下(约50– 100 美元/吨)。
缺乏市场化激励：国内政策支持有限，依赖政府补贴，而国际经验(如美国税收抵免、欧盟碳税)显示经济激励是关键。
技术成熟度差异
捕集与封存技术相对成熟，但运输(长距离管道)、利用(如合成燃料)等环节仍需突破。
直接空气捕集(DACCS)和生物质能结合CCUS(BECCS)等负排放技术仍处于实验室阶段。
封存风险与监管
地质封存存在泄漏风险，需长期监测;矿物封存虽安全但成本高昂。
国内缺乏统一的技术标准和封存场地选址规范，法律体系亟待完善。
四、未来发展方向
规模化与成本下降
推动百万吨级项目示范(如中国海油恩平15- 1 油田项目)，通过设备国产化和技术优化降低能耗。
探索多技术耦合(如CCUS与绿氢、储能结合)，提升经济性。
政策与市场机制创新
建立碳定价机制，将CCUS纳入碳交易体系，提供税收减免或配额奖励。
推广“碳捕集配额”制度，强制高排放行业配置CCUS设施。
国际合作与产业链整合
参与国际碳封存倡议(如碳封存领导论坛)，共享地质封存数据与技术经验。
构建跨行业CCUS网络，例如将电厂捕集的二氧化碳输送至化工厂或油田。
五、总结
CCUS技术是实现碳中和的“托底手段”，尤其在难以减排的行业(如航空、重工业)中不可或缺。尽管面临成本高、技术瓶颈和政策滞后等挑战，但随着规模化示范推进、政策工具创新及全球合作深化，CCUS有望在 2030 年后成为碳减排的核心技术之一。未来需重点突破低成本捕集、安全封存及高附加值利用等环节，构建“捕集—利用—封存”全链条产业生态。
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