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舌尖上的CCUS

科普小分隊

Part.

1

“政策

2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布，中國力爭 2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭取 2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

2021年5月26日，碳達(dá)峰碳中和工作領(lǐng)導(dǎo)小組第一次全體會議在北京召開。

2021年10月24日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》發(fā)布。作為碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系中的“1”，意見為碳達(dá)峰碳中和這項重大工作進行系統(tǒng)謀劃、總體部署 。

2021年10月，《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》以及《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，這兩個重要文件的相繼出臺，共同構(gòu)建了中國碳達(dá)峰、碳中和“1+N”政策體系的頂層設(shè)計，而重點領(lǐng)域和行業(yè)的配套政策也將圍繞以上意見及方案陸續(xù)出臺。

2022年8月，科技部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等9部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實施方案（2022—2030年）》（以下簡稱《實施方案》），統(tǒng)籌提出支撐2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)的科技創(chuàng)新行動和保障舉措，并為2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)做好技術(shù)研發(fā)儲備。

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2

“生活中的

二氧化碳

二氧化碳

二氧化碳（carbon dioxide），一種碳氧化合物，化學(xué)式為CO2，化學(xué)式量為44.0095 ，常溫常壓下是一種無色無味或無色無臭而其水溶液略有酸味的氣體，也是一種常見的溫室氣體 ，還是空氣的組分之一（占大氣總體積的0.03%-0.04% ）。

在物理性質(zhì)方面，二氧化碳的熔點為-56.6℃（527kPa），沸點為-78.5℃，密度比空氣密度大（標(biāo)準(zhǔn)條件下），溶于水。

在化學(xué)性質(zhì)方面，二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)不活潑，熱穩(wěn)定性很高（2000℃時僅有1.8%分解），不能燃燒，通常也不支持燃燒，屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因與水反應(yīng)生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。

二氧化碳一般可由高溫煅燒石灰石或由石灰石和稀鹽酸反應(yīng)制得，主要應(yīng)用于冷藏易腐敗的食品（固態(tài)）、作致冷劑（液態(tài)）、制造碳化軟飲料（氣態(tài)）和作均相反應(yīng)的溶劑（超臨界狀態(tài)）等。關(guān)于其毒性，研究表明：低濃度的二氧化碳沒有毒性，高濃度的二氧化碳則會使動物中毒。

干冰

干冰即固態(tài)二氧化碳，常溫高壓條件下氣態(tài)變液態(tài)，再通過低壓條件強制冷卻為干冰。目前干冰清洗技術(shù)的運用已較為廣泛。

干冰清洗優(yōu)勢很大，尤其是干凈環(huán)保、對機器造成的損傷也很小。

淀粉

淀粉是高分子碳水化合物，是由單一類型的糖單元組成的多糖。淀粉的基本構(gòu)成單位為α-D-吡喃葡萄糖，葡萄糖脫去水分子后經(jīng)由糖苷鍵連接在一起所形成的共價聚合物就是淀粉分子。

通過上圖的過程，將CO2與H等物質(zhì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，最終人工合成淀粉。但這一突破性技術(shù)目前還處于實驗室階段，離大規(guī)模商業(yè)化還有很長的距離隨著二氧化碳人工合成淀粉技術(shù)不斷發(fā)展成熟，未來有望徹底轉(zhuǎn)變淀粉的生產(chǎn)模式，讓碳水化合物的生產(chǎn)場所從傳統(tǒng)農(nóng)作物等“制造工廠”轉(zhuǎn)移到真正的工業(yè)車間，進一步幫助解決糧食安全、氣候變化等問題。

可燃冰

天然氣水合物即可燃冰，是天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，因其外觀像冰，遇火即燃，因此被稱為“可燃冰”。在國民經(jīng)濟發(fā)展以及人們?nèi)粘Ｉ钪校?a href='/JiaoYuXinWen/113859.html' title='電氣工程、動力工程、新能源、能源與動力和自動化哪個專業(yè)今后更好發(fā)展呢？' target='_blank'>能源礦石資源占有十分重要地位。預(yù)計到二十一世紀(jì)后期，世界上石油、天然氣等常規(guī)油氣資源將會耗盡，人類將會面臨著能源枯竭的危險。鑒于此，各國研究人員正致力于尋找新型的可替代能源。天然氣水合物（natural gas hydrate,NGH）因具有儲量大、分布廣、能量密度高等優(yōu)點，被認(rèn)為是化石資源最好的替代選擇。

根據(jù)天然氣水合物開采技術(shù)中的置換法，該方法是向水合物層注入CO2或者其他比甲烷更容易形成水合物的氣體，將水合物中的甲烷置換出來的方法。其優(yōu)點是置換時大量的熱量會釋放出來，可提供為甲烷水合物分解所需的熱量，同時原來的水合物并沒有分解，即原來地層的孔隙仍然為水合物所填充，這樣地層的物理和力學(xué)性質(zhì)、及地層的穩(wěn)定性等基本保持不變，從而實現(xiàn)天然氣水合物開采、二氧化碳封存的共同目標(biāo)。

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3

“結(jié)語

科技部國家發(fā)改委等9部門在去年印發(fā)科技支撐碳達(dá)峰碳綜合實施方案強調(diào)葡萄糖化學(xué)式，聚焦碳普及利用與封存技術(shù)的全生命周期能效提升和成本降低，著眼長遠(yuǎn)，加大CCUS與清潔能源融合的工程技術(shù)研發(fā)，開展礦化封存，陸上和海洋地質(zhì)封存技術(shù)研究，力爭到2025年實現(xiàn)單位二氧化碳捕集葡萄糖化學(xué)式，能耗比2020年下降20%，到2030年下降30%，實現(xiàn)捕集成本大幅下降。實施方案還提到到2030年建成50個不同類型重點低碳零碳技術(shù)應(yīng)用示范工程，形成一批先進技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的節(jié)能降碳技術(shù)綜合解決方案。比如我國最先提出并主導(dǎo)的巖溶碳匯的固碳方式，通過碳酸巖的溶蝕過程，可以吸收消耗大氣或土壤中的二氧化碳，守住生物固碳基本盤，突破物理固碳技術(shù)難，想必在我國碳匯技術(shù)和項目百花齊放的時候，就是實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的偉大時刻。