快節(jié)奏的工業(yè)化進(jìn)程伴隨著化石燃料的肆意燃燒，導(dǎo)致過去兩個(gè)世紀(jì)溫室氣體的過度排放，導(dǎo)致今天的全球變暖。根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署 (USEPA) 的數(shù)據(jù)，僅在 2017 年，美國的溫室氣體總排放量就相當(dāng)于 64.57 億公噸二氧化碳 (CO 2 )，如圖 1 所示。根據(jù)政府間組織氣候變化專門委員會(huì) (IPCC) 指出，到 2050 年，此類排放量必須減少 50% 至 80%。

圖 1. 2019 年溫室氣體排放概覽

碳排放可以通過使用碳捕獲和儲(chǔ)存 (CCS) 技術(shù)來控制，該技術(shù)涉及捕獲和運(yùn)輸 CO 2，并將其安全地儲(chǔ)存在枯竭的油氣田或深層鹽水層的地下。根據(jù)美國航運(yùn)局 (ABS) 的說法，碳捕獲利用和儲(chǔ)存 (CCUS) 是一種過程，其中 CO 2可以被捕獲、清潔、脫水、液化、運(yùn)輸和儲(chǔ)存在最終地點(diǎn)或被利用。捕集技術(shù)選擇性地從燃料燃燒前（燃燒前）或從燃料燃燒后的煙氣中（燃燒后）或從富氧燃燒系統(tǒng)中提取 CO 2氣體，并將其儲(chǔ)存在地下用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)或能源生產(chǎn)中的再利用。為了在運(yùn)輸前將 CO 2從燃料/煙道氣流中分離出來，采用了多種技術(shù)，例如使用單乙醇胺 (MEA)、二乙醇胺 (DEA) 和碳酸鉀進(jìn)行吸收，在分子篩、活性炭、沸石、鈣上進(jìn)行吸附氧化物、水滑石和鋯酸鋰、化學(xué)循環(huán)燃燒、膜分離、基于水合物的分離和低溫蒸餾已經(jīng)被探索。近日，美國能源部化石能源辦公室宣布撥款1.31億美元用于CCUS項(xiàng)目的研發(fā)。

碳捕獲與封存 (CCS) 與碳捕獲與利用 (CCU)

CCS 是捕獲化石燃料燃燒產(chǎn)生的近 90% 的 CO 2用于發(fā)電或工業(yè)過程，然后通過管道或船舶將其運(yùn)輸?shù)降乇硪韵聨坠锾庍M(jìn)行安全和永久儲(chǔ)存的過程。CCU 與 CCS 的不同之處在于，在 CCU 中，捕獲的 CO 2不是永久性地質(zhì)封存，而是轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的商業(yè)產(chǎn)品，從塑料和混凝土到各種化學(xué)合成的反應(yīng)物。提高石油采收率 (EOR) 等CO 2利用技術(shù)已經(jīng)成功商業(yè)化，其他技術(shù)正處于不同的開發(fā)階段。

圖 2. 捕獲的 CO2 的封存和利用之間的比較（來源）

捕獲的碳的利用

如圖 3 所示，捕獲的碳的主要用途已在強(qiáng)化油氣回收、化學(xué)轉(zhuǎn)化、發(fā)電和海水淡化中得到證實(shí)。

圖 3. 各種碳利用途徑

提高石油采收率（EOR）：基于CO 2的EOR于20世紀(jì)70年代初在美國首次應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來EOR將使石油采收率從大約30%提高到60%。

圖 4. CO 2提高石油采收率

注氣具有降低油粘度和增加油藏壓力等優(yōu)點(diǎn)，這有利于石油生產(chǎn)。截至 2019 年，亞太地區(qū)約有 30 個(gè) EOR 項(xiàng)目，其中中國在化學(xué)品注入領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，預(yù)計(jì)到 2022 年將減少原油進(jìn)口。西方石油公司總裁兼首席執(zhí)行官 Vicki Hollub 最近勸說大銀行對(duì) EOR 技術(shù)進(jìn)行更多投資。阿布扎比國家石油公司聯(lián)合日本最大的上游公司Inpex、最大的發(fā)電公司JERA和日本石油、天然氣和金屬國家公司，計(jì)劃探索生產(chǎn)NH 3的可行性減少了源自天然氣的 H 2的碳足跡。生產(chǎn) NH 3排放的大部分 CO 2將被封存并用于阿布扎比陸上油田的 EOR 作業(yè)。日本電力生產(chǎn)商 J-Power 和美國石油服務(wù)提供商斯倫貝謝計(jì)劃聯(lián)合改進(jìn) EOR 技術(shù)，利用其聯(lián)合煤氣化過程中產(chǎn)生的 CO 2 ，目標(biāo)是在 2030 年之前將發(fā)電廠的 CO 2 減少20 % 并實(shí)現(xiàn)凈零排放到 2050 年的排放量。挪威耗資 17 億歐元的名為“Project Longship”的項(xiàng)目旨在封存 12.5 億噸 CO 2并將其掩埋在北海之下。在一家合資企業(yè)中，韓國現(xiàn)代石油銀行公司與沙特阿美公司簽署了一項(xiàng)協(xié)議，它將從沙特阿美公司獲取液化石油氣貨物并將其轉(zhuǎn)化為氫氣 (H 2 )，并將副產(chǎn)品CO 2氣體送出向沙特提供制氫工藝，用于從地下抽取更多石油。在 EOR中利用捕獲的 CO 2取得成功后，該領(lǐng)域的投資正在增加。美國石油生產(chǎn)商 Denbury 和經(jīng)營管道和碼頭的能源基礎(chǔ)設(shè)施公司 Kinder Morgan 都投資了 CCUS；而據(jù)報(bào)道，EnLink Midstream (ENLC) 等新參與者正在進(jìn)入該市場(chǎng). Gas Liquids Engineering Ltd 等一些公司也提出了新的碳捕集工程工藝用于 EOR。

CO 2的化學(xué)轉(zhuǎn)化：研究表明，在礦物碳酸化中使用 CO 2可以將全球變暖潛能值 (GWP) 降低 4–48%。與傳統(tǒng)工藝相比，使用 CO 2生產(chǎn)碳酸二甲酯 (DMC) 可將 GWP 降低 4.3 倍，將臭氧層消耗降低 13 倍。受到將煙道氣 CO 2轉(zhuǎn)化為碳酸鹽基建筑骨料的成本效益的鼓舞，雪佛龍計(jì)劃投資 Blue Planet Systems Corporation，這是一家利用隔離的 CO 2生產(chǎn)粗細(xì)碳酸鹽骨料的初創(chuàng)公司。據(jù)預(yù)測(cè)，CO 2到 2040 年，通過生產(chǎn)可與水泥混合或直接注入濕混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的骨料在建筑材料中的利用將達(dá)到總市場(chǎng)價(jià)值的 86%。Carbon8 Systems 是一家總部位于英國的公司，即將在荷蘭開展其第一個(gè)廢物能源 (EfW) 試點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目將通過將工業(yè)廢渣與捕獲的 CO 2排放相結(jié)合，生產(chǎn)適用于混凝土應(yīng)用的高價(jià)值、輕質(zhì)建筑骨料. Carbon8 Systems 是南威爾士工業(yè)集群 (SWIC) 的一部分；這是工業(yè)界、能源供應(yīng)商、基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商、學(xué)術(shù)界、法律部門、服務(wù)供應(yīng)商和公共部門組織之間的伙伴關(guān)系；并已從 UKRI（英國研究與創(chuàng)新）工業(yè)脫碳計(jì)劃中獲得 150 萬英鎊，用于規(guī)劃支持南威爾士到 2050 年成為凈零碳地區(qū)所需的條件。澳大利亞的礦物碳化國際 (MCi) 計(jì)劃通過將 CO 2轉(zhuǎn)化為建筑材料和其他具有附加值的工業(yè)產(chǎn)品，到2040 年鎖定 10 億噸 CO 2 。當(dāng)溶解CO 2與巖石中的礦物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成長(zhǎng)期穩(wěn)定的碳酸鹽，因此適合建筑。MCi 在澳大利亞紐卡斯?fàn)柕脑囼?yàn)工廠每天都在使用這項(xiàng)技術(shù)建造水泥磚和石膏板。托木斯克理工大學(xué) (TPU) 的科學(xué)家與捷克共和國的科學(xué)家合作，嘗試從大氣中的 CO 2合成環(huán)狀碳酸鹽，其中研究人員可以在陽光的幫助下在室溫下生產(chǎn)碳酸鹽，用作電解質(zhì)鋰離子電池，以及用于藥物制造的綠色溶劑。鋼鐵行業(yè)是最大的 CO 2生產(chǎn)商之一結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2018年每生產(chǎn)一噸鋼平均排放1.85噸CO 2，相當(dāng)于全球CO 2排放量的8%左右。鋼鐵行業(yè)在全球范圍內(nèi)面臨脫碳挑戰(zhàn)，尤其是在歐洲?！稗D(zhuǎn)爐（BOF）-萊茵薩爾賀利氏（RH）煉鋼工藝”排放的CO 2循環(huán)利用可減少粉塵產(chǎn)生和終點(diǎn)氮含量，提高脫磷率和去除夾雜物，從而有利于脫氫過程 . 意大利石油和天然氣公司 Eni 嘗試使用 CO 2生產(chǎn)聚合物，尤其是聚碳酸酯作為反應(yīng)物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為甲烷用于化學(xué)工業(yè)作為中間體或直接作為燃料。為了減少 CO 2的排放，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校 (UIC) 開發(fā)了一種利用捕獲的 CO 2生產(chǎn)乙烯的技術(shù)，用于制造聚乙烯，美洲最大的聚烯烴生產(chǎn)商 Braskem 將協(xié)助擴(kuò)大規(guī)模向上。韓國科學(xué)技術(shù)研究院 (KIST) 清潔能源研究中心的 Yun-Jeong Hwang 博士及其團(tuán)隊(duì)介紹了通過電化學(xué)方法將 CO 2還原為乙烯。利用紅外光譜，從 CO 2合成了乙烯中間體 (OCCO)在銅基催化劑的表面，導(dǎo)致甲烷和乙烯的產(chǎn)生，如圖 5 所示。

圖 5. 電化學(xué)碳過程中催化表面的實(shí)時(shí)分析

CO 2向甲酸的轉(zhuǎn)化已經(jīng)通過酶法完成，通過使用大腸桿菌產(chǎn)生的甲酸氫裂解酶 (FHL) 酶，或通過使用日本研究人員開發(fā)的有機(jī)催化劑。甲酸是各種化學(xué)品的合成原料，也用作燃料電池中的 H 2載體。印度塔塔基礎(chǔ)研究所 (TIFR) 的研究人員透露，鎂 (Mg) 可用于將 CO 2轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇和甲酸。在這種情況下，CO 2在 Mg 存在的情況下在室溫和大氣壓力下與水反應(yīng). 日本住友化學(xué)與島根大學(xué)開展了一項(xiàng)聯(lián)合研究項(xiàng)目，通過將丙烷脫氫 (PDH) 技術(shù)與另一種使用 H 2和 CO 2高效合成甲醇的技術(shù)相結(jié)合來合成甲醇。由于該合成過程需要 H 2，它是 PDH 技術(shù)的副產(chǎn)品，該公司正在考慮這兩種技術(shù)的可能應(yīng)用，其中 H 2和 CO 2都可以得到有效利用，如圖 6 所示。

圖 6. 從 CO2 合成甲醇（來源）

瑞士公司 Proman 最近與國際能源公司 Global Energy Group 簽署了一項(xiàng)協(xié)議，將在北海的 Nigg 石油碼頭開發(fā)綠色甲醇生產(chǎn)廠。兩家公司將從當(dāng)?shù)毓I(yè)中獲取 CO 2，為工業(yè)規(guī)模的綠色甲醇工廠提供動(dòng)力。

CO 2在電氣和電子領(lǐng)域的利用：已開發(fā)出一種由鎵合金和鈰組成的液態(tài)金屬催化劑，可將 CO 2轉(zhuǎn)化為固體碳/煤薄片，可將其掩埋或用于電子元件 . 發(fā)電和 H 2的產(chǎn)生是通過利用 CO 2在含水鋅-鋁-CO 2系統(tǒng)中自發(fā)溶解形成的酸度實(shí)現(xiàn)的。韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究院 (UNIST) 的研究人員已成功完成CO 2封存。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種無膜（MF）Mg-CO 2電池，作為一種先進(jìn)的方法來隔離 CO 2排放，用于發(fā)電和合成沒有任何有害副產(chǎn)品的增值化學(xué)品。還發(fā)現(xiàn)新電池具有 92% 的高法拉第效率。麻省理工學(xué)院的研究人員正致力于CO 2 的電化學(xué)轉(zhuǎn)化和鋰-CO 2電池的開發(fā)。通過開發(fā)一種新型電解質(zhì)，將胺與鋰鹽和 CO 2一起摻入基于 DMSO 的電解質(zhì)中，從而生產(chǎn)出具有顯著放電電壓的超高容量電池. 西北大學(xué)的研究人員還嘗試開發(fā)一種方法，通過使用 CO 2捕獲固體氧化物燃料電池，船舶和貨物等遠(yuǎn)程車輛可以在船上儲(chǔ)存濃縮的 CO 2 ，濃縮的 CO 2可以被隔離并回收成可再生能源碳?xì)浠衔锶剂稀?/span>

藻類培育：利用從燃煤電廠捕獲的CO 2培育藻類、通過溶劑萃取工藝提取藻油用于制藥行業(yè)以及將殘油轉(zhuǎn)化為生物柴油的前景已被研究。記住這一點(diǎn)，美國能源部 (DOE) 化石能源辦公室 (FE) 最近宣布提供 800 萬美元的聯(lián)邦資金，用于通過藻類系統(tǒng)利用電力系統(tǒng)或其他工業(yè)來源的CO 2來創(chuàng)造有價(jià)值的產(chǎn)品和服務(wù). 盡管殼牌、雪佛龍和?？松梨谧畛蹰_始研究藻類生物燃料，但考慮到其作為可再生能源的光明前景，雪佛龍和殼牌后來因生產(chǎn)成本較高而退出。目前，只有?？松梨谠诜e極追求其藻類生物燃料的夢(mèng)想。

制造燃料和其他添加劑：集成 CO 2捕獲的氣體轉(zhuǎn)換重整 (GSR) 已設(shè)計(jì)用于純 H 2和合成氣生產(chǎn)。太陽能可以將CO 2轉(zhuǎn)化為可用作燃料的化學(xué)物質(zhì)。在瑞典林雪平大學(xué)的這項(xiàng)技術(shù)中，覆蓋有一層石墨烯的光電極捕獲太陽能并產(chǎn)生電荷載體，可以將 CO 2和水轉(zhuǎn)化為甲烷、一氧化碳和甲酸。目前，CO 2轉(zhuǎn)化為燃料，大部分需要H 2，這是昂貴且高度耗能的?？茖W(xué)家們正在嘗試開發(fā)從 CO 2中開發(fā)化學(xué)品的替代途徑。一個(gè)這樣的例子是乙酰丙酸乙酯，一種替代生物燃料和生物燃料添加劑，它是通過 CO 2與 1, 4 丁二醇的反應(yīng)生產(chǎn)的。

電解和海水淡化：伊利諾伊大學(xué)的化學(xué)工程師開發(fā)了一種新的電解技術(shù)，其中 CO 2氣流穿過電解槽并分解成乙烯等分子。該過程將變廢為寶過程的能耗降低了 53% 。另一種方法是開發(fā)離子交換脫鹽 (HAIX-Desal) 工藝，其中 10 個(gè)大氣壓下的 CO 2作為能量和化學(xué)再生劑的唯一來源，如圖 7 所示。脫鹽工藝不需要任何半透膜，可以脫鹽貧苦咸水 (TDS ≤ 1500 mg/L) .

圖 7. 使用加壓 CO 2 的混合離子交換脫鹽 (HIX-Desal) 

捕獲的 CO 2的另一種用途是當(dāng) CO 2與脫鹽后的濃縮鹽水廢物反應(yīng)時(shí)生產(chǎn)化學(xué)品，例如 NaHCO 3 。這是減少因?qū)饪s鹽水排入地表水體而造成的環(huán)境污染的可行方法，特別是在依賴飲用水脫鹽的地方，如圖 8 所示。

圖 8. 二氧化碳利用與脫鹽廢水相結(jié)合

盡管關(guān)于捕獲碳的最佳可能利用方式的研究正在進(jìn)行中，但 CCU 仍被認(rèn)為是一個(gè)探索不足的領(lǐng)域。捕獲和利用步驟產(chǎn)生的成本仍然很高。

碳捕獲和利用的商業(yè)化

(1)沙特阿美公司2019 年，沙特阿美開發(fā)了 Converge Polyol 技術(shù)來生產(chǎn)高性能多元醇，其中廢 CO 2與碳?xì)浠衔镌舷嘟Y(jié)合。環(huán)氧丙烷在專有催化劑存在的情況下聚合，生成 100% 聚碳酸亞丙酯 (PPC)，并且發(fā)現(xiàn)所得多元醇具有完美的重復(fù)單元。Converge 多元醇技術(shù)的應(yīng)用包括涂料、粘合劑、密封劑和彈性體。Converge 多元醇提高涂層的耐磨性和耐環(huán)境性，提高粘合劑的粘合強(qiáng)度，添加到彈性體中時(shí)增強(qiáng)拉伸和撕裂性能，在電子和陶瓷工業(yè)中產(chǎn)生無毒副產(chǎn)品，并提高復(fù)合材料的耐久性和抗壓強(qiáng)度。

（2）海德堡海德堡水泥與澳大利亞技術(shù)公司 Calix 和歐洲財(cái)團(tuán)合作，計(jì)劃在漢諾威水泥廠擴(kuò)展其 LEILAC 1（低排放強(qiáng)度石灰和水泥）技術(shù)，命名為 LEILAC 2，用于碳捕獲， 德國。該項(xiàng)目基于 Calix 的“分解爐技術(shù)”，預(yù)計(jì)耗資 2500 萬歐元（3420 萬美元）。目標(biāo)是捕獲水泥廠產(chǎn)能的 20%，即每年捕獲 100,000 噸 CO 2。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于 2025 年投入運(yùn)營。

（3）樂天韓國樂天化學(xué)已開始使用CCU技術(shù)將CO 2轉(zhuǎn)化為聚碳酸酯，聚碳酸酯是生產(chǎn)干冰和半導(dǎo)體清洗液的原料。該公司使用 Airrane 的氣體分離膜，這是一種非常細(xì)的中空纖維，不同的氣體混合物通過這種膜進(jìn)入稱為選擇性滲透的過程。它是由各種類型的聚合物制成的非對(duì)稱過濾器。Lotte Chemical 的目標(biāo)是通過擴(kuò)建相關(guān)設(shè)施每年利用超過 200,000 噸 CO 2 。

（4）Pi?on Midstream 已啟動(dòng)其綠地黑馬酸性氣體處理和碳捕集設(shè)施，該設(shè)施帶有酸性氣體封存井，可從進(jìn)入的天然氣流中去除 CO 2和硫化氫 (H 2 S)。新墨西哥州利縣的管道建設(shè)正在進(jìn)行中。該項(xiàng)目每天可處理多達(dá) 4 億立方英尺的酸性氣體。

（5）?？松梨诎？松梨谟?jì)劃在 2025 年之前進(jìn)一步投資 30 億美元用于其一些新的碳捕集項(xiàng)目或現(xiàn)有 CCS 項(xiàng)目的擴(kuò)展。其中一些項(xiàng)目包括在新加坡安裝 CCS 中心、擴(kuò)建其 La Barge CCS 設(shè)施在懷俄明州，就 Porthos（鹿特丹港 CO 2運(yùn)輸樞紐）的一個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目達(dá)成協(xié)議，該項(xiàng)目用于捕獲工業(yè) CO 2并將其運(yùn)輸?shù)奖焙：Ｉ蠚馓锏取?/span>

合作

Advantage Oil & Gas Ltd. 和 Allardyce Bower Consulting Ltd. 最近開發(fā)了 CCS 技術(shù)，能夠?qū)⑻嫉纳虡I(yè)價(jià)格保持在 50 美元/噸以下。這種模塊化碳捕獲和儲(chǔ)存 (MCCS) 技術(shù)可以針對(duì)大多數(shù)點(diǎn)源工業(yè)排放進(jìn)行改造，包括發(fā)電、藍(lán)氫、液化天然氣、石油和天然氣加工以及水泥和鋼鐵制造等難以脫碳的行業(yè)。模塊化技術(shù)用途極為廣泛，適用于小至 8,000 噸 CO2/年的項(xiàng)目，允許以輕松的融資增量實(shí)現(xiàn)脫碳。大型項(xiàng)目的可擴(kuò)展性沒有上限。MCCS 回收了大約 90% 的碳排放。該技術(shù)的首次演示將在艾伯塔省大草原附近的 Advantage 冰川天然氣廠進(jìn)行，.

在第六屆中國國際二氧化碳捕集利用與封存大會(huì)上，中國華能集團(tuán)清潔能源研究院與嘉能可碳捕集運(yùn)輸與封存公司就CCUS技術(shù)簽署了諒解備忘錄。通過澳大利亞Millmerran電站的CTSCo項(xiàng)目，將實(shí)施合作。

為了在美國墨西哥灣沿岸將碳用于混凝土生產(chǎn)，CarbonCure Technologies Inc. 宣布與 Airgas 合作，Airgas 是一家 Air Liquide 公司。在 CarbonCure 的技術(shù)中，當(dāng) CO2 礦化時(shí)，將 CO2 從工業(yè)排放者的煉油廠注入混凝土中，從而提高混凝土的強(qiáng)度。Airgas 將向混凝土生產(chǎn)商供應(yīng) CO2，并通過減少大氣中的 CO2 排放來保護(hù)環(huán)境。

雪佛龍投資了 Blue Planet Systems，這是一家利用捕獲的 CO 2制造碳酸鹽基建筑骨料的初創(chuàng)公司，其目標(biāo)是減少工業(yè)運(yùn)營的碳影響。Blue Planet 使用直接空氣捕獲 (DAC) 技術(shù)來濃縮和去除空氣中的 CO 2。然后，該公司通過化學(xué)反應(yīng)將 CO 2 轉(zhuǎn)化為石灰石，石灰石是混凝土的基石。隨后，Blue Planet 出售用于混凝土混合物的骨料，用于許多項(xiàng)目。其中一個(gè)項(xiàng)目是舊金山國際機(jī)場(chǎng)臨時(shí)登機(jī)區(qū) B。Blue Planet Systems 還與 Sulzer Chemtech 合作開展了該項(xiàng)目。

Carbon Free 是一家專門從事 SkyCycle 技術(shù)的公司，在該技術(shù)中，使用鈣鹽和鎂鹽將碳礦化以生產(chǎn)沉淀碳酸鈣和合成石灰石，該公司與 Tetra Technologies Inc. 簽署了一份諒解備忘錄，計(jì)劃利用彼此的技術(shù)專長(zhǎng)，化學(xué)知識(shí)和生產(chǎn)設(shè)施共同促進(jìn) SkyCycle? 的商業(yè)化

啟動(dòng)活動(dòng)

（1）氣候工程Climeworks 是一家專門從事 CO 2捕獲技術(shù)的瑞士公司。Clim。最后，收集高純度、高濃度的二氧化碳。過濾器可重復(fù)使用多次，可持續(xù)使用數(shù)千次。CO2以釋放 C °100到 80 被捕獲在位于收集器內(nèi)部的高選擇性過濾材料的表面上。一旦過濾材料充滿二氧化碳，收集器就會(huì)關(guān)閉。然后將溫度升高到 CO2 收集器組成，這些收集器可以堆疊以構(gòu)建任何尺寸的機(jī)器。這些機(jī)器完全由可再生能源或廢物能源提供動(dòng)力。首先，用風(fēng)扇將空氣吸入收集器。CO2 的機(jī)器由模塊化 ework pan>

（2）Solidia 是一家水泥和混凝土公司，擁有使用 CO 2代替水的混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)。CO 2與水泥反應(yīng)生成碳酸鈣和二氧化硅，使結(jié)構(gòu)硬化形成混凝土。Solidia 的技術(shù)被發(fā)現(xiàn)可以有效地從大氣中去除 1.5 吉噸的 CO 2 ；這節(jié)省了 3 萬億升淡水，減少了 2.6 億桶油的能源消耗，并減少了 1 億噸混凝土垃圾填埋場(chǎng)。

（3）LanzaTech 的碳回收技術(shù)有助于從工業(yè)廢氣、合成氣、重整沼氣等中的 CO2 中制造新產(chǎn)品。Lanzatech 希望從一家鋼鐵廠的排放物中制造航空燃料以及合成纖維、塑料和塑料等化學(xué)品。飛機(jī)機(jī)身和機(jī)艙所需的稱為 CarbonSmart? 產(chǎn)品的橡膠。該公司已經(jīng)能夠使用兔腸細(xì)菌從工廠的廢氣中生產(chǎn)乙醇。定制的梭菌微生物將捕獲一氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為可用于驅(qū)動(dòng)汽車和飛機(jī)的乙醇。最近，與能源部的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室 (ANL) 合作，LanzaTech 被選中建造和運(yùn)營一個(gè)預(yù)試驗(yàn)設(shè)施，以生產(chǎn)可持續(xù)航空燃料 (SAF).

圖 9. LanzaTech 在回收碳廢物方面的創(chuàng)新

Lectrolyst 的目標(biāo)是轉(zhuǎn)換 CO 2并制造有價(jià)值的化學(xué)品和燃料。在串聯(lián)電化學(xué)反應(yīng)器的幫助下，科學(xué)家們進(jìn)行了 CO 2轉(zhuǎn)化的兩步過程，如圖 10 所示。

圖 10. 溫室氣體轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品（Lectrolyst）

CO 2電還原過程分為多個(gè)單獨(dú)的過程，以提高對(duì)更復(fù)雜的高價(jià)值產(chǎn)品的選擇性。

最近的專利申請(qǐng)

LanzaTech 的專利EP3058080B1標(biāo)題為“氣體發(fā)酵中的碳捕獲過程”，該專利公開了在由一氧化碳營養(yǎng)型自產(chǎn)乙醇梭菌或榮氏梭菌組成的細(xì)菌培養(yǎng)物存在的情況下，包含 CO、H 2和 CO 2的氣態(tài)底物被發(fā)酵，部分 CO 2轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品如乙醇、乙酸或乙酸鹽、2,3-丁二醇、丁醇、異丙醇、乳酸鹽、琥珀酸鹽、甲基乙基酮（MEK）等。

Saudi Aramco基于膜的 CO 2捕獲和利用方法已在US20170191173A1中公開。已開發(fā)出一種裝置，包括陽極室和陰極室，由陽離子交換膜隔開；向陽極室供給含有堿金屬鹽或堿土金屬鹽的水溶液；陰極室中的CO 2和捕集溶液如NH 3溶液；施加2V至10V的電壓，使陽離子從含有堿金屬或堿土金屬鹽的水溶液中分離出來，并通過陽離子交換膜向陰極室移動(dòng)，從而形成碳酸鹽。

沙特阿拉伯石油公司的專利US20190168417A1描述了一種車輛，包括混凝土攪拌車和混凝土攪拌車上的車輛尾氣收集系統(tǒng)?；炷翑嚢柢囍械臄嚢韫迌?nèi)裝有未固化的膠凝材料，與混凝土攪拌車排放的一部分CO 2混合，將未固化的膠凝材料碳化為CaCO 3。汽車尾氣捕集系統(tǒng)采用胺類、碳酸鹽、氨、氫氧化物、活性炭、沸石、金屬有機(jī)骨架、介孔結(jié)構(gòu)、碳捕集過濾器、纖維、微孔結(jié)構(gòu)等碳捕集結(jié)構(gòu)。

總結(jié)

雖然捕獲的碳僅占總排放量的 0.1%，但需要增加 100 倍才能實(shí)現(xiàn) 2050 年設(shè)定的全球目標(biāo)。CCU 是一種更具可持續(xù)性的解決方案，其中 CO 2被回收以創(chuàng)造有價(jià)值的產(chǎn)品，例如燃料，建筑材料、增值化學(xué)品等，全球各地的公司都在進(jìn)行巨額投資，以利用 CO 2制造燃料或增值化學(xué)品。正在建造緊湊型模塊化 CCU 單元，以方便運(yùn)輸和簡(jiǎn)單安裝。各國政府致力于減少全球變暖，并支持行業(yè)的舉措。雖然澳大利亞目前是 CCUS 技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，零碳或低碳建筑材料的產(chǎn)量最高，但其他國家也有望加入競(jìng)爭(zhēng)。