碳捕集与利用(英语:Carbon Capture and Utilization,简称CCU)是捕集二氧化碳以供进一步使用的过程[1]。碳捕集与利用可以应对全球挑战,即显著减少主要固定工业排放者的温室气体排放[2]。CCU不同于碳捕集与封存(CCS),因为CCU既不旨在也不导致二氧化碳的永久地质储存。相反,CCU旨在将捕集的二氧化碳转化为更有价值的物质或产品;例如塑料混凝土生物燃料等;同时保持生产过程的碳中和。捕集的二氧化碳可以转化为多种产品:一类是醇类(例如甲醇),可用作生物燃料和其他替代能源可再生能源,或用于各种化学合成的反应物[3]。尽管CCU不会对大气产生净碳正效应,但有几个重要的考虑因素需要考虑。因为二氧化碳是一种热力学稳定的制造产品,它是能源密集型产品[4]。在投资CCU之前,还应考虑用于制造产品的其他原材料的可用性。考虑到捕集与利用的不同潜在选择,研究表明,涉及化学品燃料微藻类的方法去除二氧化碳的潜力有限,而涉及建筑材料农业用途的方法可能更有效[5]。CCU的盈利能力部分取决于释放到大气中的二氧化碳的碳定价

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碳捕集与封存或利用之比较

碳源

二氧化碳通常是从发电厂炼钢厂石化厂重工业的固定点来源捕获的[6]。从这些废气流中捕获的二氧化碳本身的浓度各不相同。典型的燃电厂的烟道气废气流中含有10-12%的二氧化碳浓度[7]。一家生物燃料精炼厂生产高纯度99%的二氧化碳,其中含有少量水和乙醇等杂质[7]。分离过程本身可以通过吸收吸附等分离过程进行[8]。CCU过程中另一个可能的捕集来源涉及种植园的使用。这个想法源于基林曲线的观察,即大气中的二氧化碳水平每年变化约5ppm,这是由于植被的季节性变化和南北半球陆地面积的差异所致[9][10]。然而,当植物死亡时,植物吸收的二氧化碳将返回到大气中。因此,鉴于其快速生长和高碳捕集率,建议种植具有C4光合作用的作物,然后处理生物质以用于永久储存在土壤中的生物炭等应用[11]

技术与应用实例

二氧化碳电解

碳中和燃料

甲醇燃料

化学合成

环境影响

相关条目

参考文献

延伸阅读

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