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（1.盤錦浩業(yè)化工有限公司，遼寧盤錦124000；2.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢430010）

自中國(guó)在2020年9月22日的第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，提出了2030年前力爭(zhēng)CO2排放達(dá)到峰值（即“碳達(dá)峰”）、2060年前力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“碳中和”的“雙碳”目標(biāo)后，關(guān)于如何控制國(guó)內(nèi)CO2的排放量，成為當(dāng)前科研工作者最為關(guān)注的問題［1］。CO2是可于大氣層中長(zhǎng)期存在的溫室氣體的主要成分，會(huì)導(dǎo)致全球變暖、極端天氣環(huán)境等問題，已經(jīng)越來(lái)越威脅到人類的生存環(huán)境［2］。因此，減緩全球溫室效應(yīng)的根本就在于降低大氣中CO2的濃度。

1 國(guó)內(nèi)CO2的主要來(lái)源

所謂的溫室氣體是指大氣層中能夠吸收地面反射的太陽(yáng)輻射，并重新向地面發(fā)射輻射進(jìn)而導(dǎo)致地球表面溫度升高的氣體。適量的溫室氣體可以保證地球生物適宜的生存溫度，但是過量的溫室氣體卻將會(huì)導(dǎo)致全球性的溫度升高、海平面上升、土地沙漠化等極端環(huán)境問題。溫室氣體包括多種氣體，《聯(lián)合國(guó)氣候框架的京都協(xié)定書》中規(guī)定了6種限排的溫室氣體，分別為CO2、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCS）、全氟碳化合物（PFCS）和六氟化硫（SF6）。

根據(jù)世界資源研究所（World Re-sources Institute，WRI）發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2018年中國(guó)各類活動(dòng)排放的溫室氣體總量約123.5×108t，如若將土地利用變化和林業(yè)碳匯的負(fù)碳排放綜合起來(lái)，則總排放量約117.1×108t［3］。

國(guó)內(nèi)溫室氣體排放結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 中國(guó)溫室氣體排放結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1，在總的溫室氣體排放中，國(guó)內(nèi)能源活動(dòng)排放的溫室氣體比重為83.5%，其次是工業(yè)過程排放和農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放，排放量占比分別為9.4%和5.4%，廢棄物管理設(shè)施排放占比為1.6%。國(guó)內(nèi)溫室氣體來(lái)源詳細(xì)劃分見圖2。

圖2 中國(guó)溫室氣體來(lái)源詳細(xì)劃分

根據(jù)圖2，對(duì)能源活動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)劃分，電力和熱力部門能源使用產(chǎn)生的溫室氣體排放量最大，占總排放量的42.2%，其次是制造業(yè)和建筑業(yè)用能排放，占總排放量的21.6%，最后是交通用能、燃料逃逸、建筑物用能以及其它燃料（非化石能源）的使用，其溫室氣體排放量占總排放量分別為7.4%、5.6%、4.4%和2.3%，進(jìn)一步來(lái)說能源活動(dòng)（主要是化石燃料的燃燒和燃料逃逸）在國(guó)內(nèi)溫室氣體排放中占主導(dǎo)位置。

從中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)上來(lái)說如圖3所示，2018年能源消費(fèi)活動(dòng)溫室氣體排放總量為93.1×108t，煤炭能源的使用是國(guó)內(nèi)溫室氣體排放的主要來(lái)源，排放量為66.86×108t，占國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)活動(dòng)溫室氣體總排放量的71.81%，其次是石油和天然氣能源的使用，排放量分別為19×108t、7.22×108t，占國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)活動(dòng)溫室氣體排放總量的20.42%和7.75%，其它非化石能源的使用排放量為0.02×108t，占國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)活動(dòng)溫室氣體排放總量不到0.1%。因此，國(guó)內(nèi)溫室氣體主要來(lái)源便是化石能源的使用［4］。國(guó)內(nèi)溫室氣體結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 中國(guó)能源結(jié)構(gòu)角度的溫室氣體結(jié)構(gòu)

在全球的溫室氣體結(jié)構(gòu)中，CO2比重達(dá)77%左右，是溫室氣體的主要成分，因此如何控制CO2排放對(duì)于“碳達(dá)峰”和“碳中和”來(lái)說是首要任務(wù)。根據(jù)WRI的研究報(bào)告和國(guó)內(nèi)各類活動(dòng)溫室氣體排放情況上來(lái)說，農(nóng)業(yè)活動(dòng)只排放了2種溫室氣體CH4和N2O，土地利用變化和林業(yè)則排放了負(fù)值的CO2和少量的CH4，從主要關(guān)注如何控制CO2排放量的角度來(lái)說，土地利用變化和林業(yè)具有消耗CO2的作用，農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放CO2計(jì)為0，因此國(guó)內(nèi)CO2主要來(lái)源于能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)過程和廢棄物處理［5］。

能源活動(dòng)是指能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)的活動(dòng)，能源生產(chǎn)是指能源資源的開采、加工和轉(zhuǎn)換過程，在能源活動(dòng)中化石燃料的燃燒是CO2主要來(lái)源；工業(yè)生產(chǎn)過程CO2排放是指工業(yè)生產(chǎn)中除去能源活動(dòng)部分的CO2排放，主要包括鋼鐵行業(yè)、有色金屬行業(yè)、建材行業(yè)和化工行業(yè)，更為細(xì)致來(lái)說最主要的便是水泥行業(yè)、鋼鐵行業(yè)和合成氨工業(yè)；焚燒處理是城市固體廢棄物處理釋放CO2的來(lái)源，固體廢棄物（如塑料、紡織物、橡膠等）中的礦物碳在焚化過程中氧化生成CO2，且廢棄物中碳的比重決定了CO2排放量。

2012年在中國(guó)公布的溫室氣體清單中，能源活動(dòng)排放的量為86.88×108t，占國(guó)內(nèi)CO2排放總量的87.82%左右，工業(yè)生產(chǎn)過程CO2排放量為11.93×108t，占國(guó)內(nèi)CO2排放總量的12.06%左右，廢棄物處理CO2排放量為0.12×108t，約占國(guó)內(nèi)CO2排放總量的0.12%，在不計(jì)算土地利用變化和林業(yè)消耗的CO2前提下，中國(guó)排放的CO2總量達(dá)98.93×108t，溫室氣體排放總量118.96×108t［6］。國(guó)內(nèi)CO2主要排放來(lái)源見圖4。

圖4 中國(guó)CO2排放來(lái)源

2 控制CO2排放的途徑

與國(guó)外實(shí)施的CO2的捕集與儲(chǔ)存碳減排策略（CCS）不同，中國(guó)實(shí)施的是CO2的捕集、利用與儲(chǔ)存策略（CCUS），增加了CO2資源化利用策略。以此為依據(jù)，控制CO2排放的途徑包括化石能源的替代、CO2的捕集、CO2的封存、CO2的資源化利用等。

2.1 化石能源的替代

化石能源包括煤、石油、天然氣，是不可再生的1次能源，也是國(guó)內(nèi)大氣中CO2的主要來(lái)源。在中國(guó)許多行業(yè)和部門諸如電熱部門、交通、工業(yè)等，都依附于化石能源燃燒產(chǎn)生的熱能和電能來(lái)維持正常的生產(chǎn)和運(yùn)轉(zhuǎn)。如果能夠用其它綠色能源（溫室氣體和污染物零排放或排放極少的能源，如新能源和可再生能源）部分或全部替代化石能源，則能夠大幅度的控制我國(guó)CO2的排放量。近幾年發(fā)展起來(lái)的以風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能等新能源為依托的綠電、綠氫和儲(chǔ)能技術(shù)等，有些已經(jīng)逐漸地替代了部分化石能源，在控制國(guó)內(nèi)大氣中CO2排放量中起到了重要作用。

2.1.1 綠電技術(shù)綠電是指在生產(chǎn)電力的過程中CO2排放量為0或趨近于0，中國(guó)主要以太陽(yáng)能及風(fēng)能為主。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年國(guó)內(nèi)采用可再生能源發(fā)電總量為1.9×1012kW·h，其中水電為1.2×1012kW·h、風(fēng)電為3 660×108kW·h、光電為1 775×108kW·h，通過分布式電源接入電網(wǎng)中以供使用，且相比之下能源利用效率較高、CO2排放量較低［7］；2020年國(guó)內(nèi)光伏新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)4 000×104kW［8］，雖然綠電技術(shù)已經(jīng)得到很好的實(shí)施，但是綠電卻因供電穩(wěn)定性不好、價(jià)格較高等問題，在企業(yè)推廣中很難進(jìn)行。

2.1.2 綠氫技術(shù)氫氣（H2）因具有無(wú)毒、燃燒性能好、熱值高于汽油，且燃燒產(chǎn)物為水，不產(chǎn)生CO2和污染物等優(yōu)點(diǎn)，在建立清潔低碳、安全高效的能源體系和低碳綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型路徑中，被寄予厚望［9］。

根據(jù)生產(chǎn)H2特點(diǎn)，可將H2分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫等3類?；覛涫侵钢饕曰剂现迫〉腍2，生產(chǎn)成本低但CO2釋放量較高；藍(lán)氫是在灰氫生產(chǎn)的過程中，增加了碳捕集和存儲(chǔ)技術(shù)等碳減排技術(shù)所制取的H2，生產(chǎn)成本提高但CO2釋放量減低；綠氫則是采用清潔能源制取的H2，生產(chǎn)成本高但生產(chǎn)過程沒有CO2釋放。

由于企業(yè)效益問題，目前工業(yè)上主要采用化石燃料來(lái)制取H2，也就是灰氫。當(dāng)前，制氫面臨的挑戰(zhàn)是如何用綠氫或藍(lán)氫的技術(shù)來(lái)替代灰氫，綠氫將是未來(lái)制氫工業(yè)的最終目標(biāo)［10］?，F(xiàn)今處于研發(fā)階段的綠氫制備技術(shù)包括可再生電力電解水制氫、太陽(yáng)能光解水制氫、生物質(zhì)制氫和核能制氫等，且當(dāng)前中國(guó)的綠氫制備技術(shù)與國(guó)際最先進(jìn)水平還有一定差距，仍然需要國(guó)內(nèi)加大綠氫技術(shù)的研發(fā)投入，加大關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)突破，對(duì)綠氫產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)研究［11］。

2.1.3 儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能技術(shù)是指使用一定的介質(zhì)或裝置，將某1種能量形式（典型的包括電能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)能等）以另1種能量形式儲(chǔ)備起來(lái)，并在其需要時(shí)以特定的能量形式釋放的技術(shù)，常見儲(chǔ)能介質(zhì)如煤、石油、天然氣、氫能、成品油等，常見的能量?jī)?chǔ)存形式如電能、熱能、化學(xué)能等［12］。

優(yōu)良的儲(chǔ)能技術(shù)在清潔能源開發(fā)利用以及能源供給中起著不可或缺的作用。根據(jù)儲(chǔ)能過程中是否存在化學(xué)變化，將其分為化學(xué)儲(chǔ)能和物理儲(chǔ)能等，其中物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、顯熱儲(chǔ)能、潛熱儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能等［13，14］，化學(xué)儲(chǔ)能主要包括電池儲(chǔ)能技術(shù)、氫氣儲(chǔ)能、天然氣儲(chǔ)能和氨儲(chǔ)能等。若根據(jù)儲(chǔ)存的能量形式，則儲(chǔ)能又可以分為儲(chǔ)電儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱儲(chǔ)能及化學(xué)類儲(chǔ)能等。如鋰離子電池的研發(fā)與應(yīng)用，研發(fā)出具有高能量密度的鋰離子電池并用電池部分或全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油或柴油，開發(fā)出純電動(dòng)車或油電混合動(dòng)力車，可大量減少汽柴油燃燒產(chǎn)生的CO2，同時(shí)也減少了汽車尾氣的排放，即能很好的控制碳排放又能減少環(huán)境的污染；又如合成氨工業(yè)，現(xiàn)今對(duì)于氨的應(yīng)用不再局限于制取氮肥，氨因產(chǎn)量大、易于儲(chǔ)存運(yùn)輸、含氫達(dá)17.7%（質(zhì)量比）、能量密度3 kW·h/kg、分解產(chǎn)物僅為氮?dú)猓∟2）和水（H2O）無(wú)污染等特點(diǎn)是清潔能源的良好載體，太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能等可再生能源可以通過參與氨合成過程將其中的部分能量?jī)?chǔ)存到氨中，然后用戶可以將氨進(jìn)行分解或轉(zhuǎn)化等，進(jìn)而將氨的能量以電、熱或H2的形式釋放并使用［15，16］。研究表明，氨也可以部分替代化石能源使用，但氨合成過程的高能耗、高成本仍是合成氨工業(yè)的核心問題。

2.2 CO2捕集技術(shù)

CO2的捕集是指將化石能源使用過程中釋放的CO2，通過一定的方法或手段使其分離、提濃的過程［17］。利用CO2捕集技術(shù)是實(shí)現(xiàn)控制大氣中CO2含量、化石能源高效清潔的使用以及CO2資源化利用的重要手段和前提［18］。

2.2.1 根據(jù)過程特點(diǎn)分類根據(jù)CO2的捕集過程特點(diǎn)可將其分為燃燒前捕集技術(shù)、燃燒后捕集技術(shù)、富氧燃燒技術(shù)和空氣直接捕集技術(shù)［6］，前3種CO2捕集技術(shù)是當(dāng)前煤電行業(yè)最常使用的CO2捕集方法。燃燒前捕集技術(shù)是指將化石燃料中的含碳組分在燃燒前分離出來(lái)，方法為即先將化石燃料與O2、水蒸氣在氣化爐內(nèi)反應(yīng)，生成以H2和CO為主的水煤氣，再經(jīng)過變換流程使CO轉(zhuǎn)換為CO2，最后對(duì)CO2進(jìn)行捕集；燃燒后捕集技術(shù)是指將化石能源燃燒后，再?gòu)钠淙紵臒煔庵蟹蛛x、富集CO2的過程，此方法是相對(duì)來(lái)說技術(shù)較為成熟和應(yīng)用比較廣泛的方法；富氧燃燒技術(shù)是指使用高純度O2（純度為95%～99%）代替空氣與化石燃料進(jìn)行燃燒，然后生成主要成分為水蒸氣和CO2的煙氣，最后對(duì)煙氣中的CO2進(jìn)行富集；CO2空氣直接捕集技術(shù)，即直接將CO2從大氣中捕獲的技術(shù)，其實(shí)質(zhì)的便是利用植被、藻類等的光合作用去直接去吸收空氣中的CO2，近幾年，中國(guó)將增加森林蓄積量作為重要的減碳戰(zhàn)略方案。

2.2.2 根據(jù)原理分類根據(jù)CO2捕集原理，可以其分為溶劑吸收法、物理吸附法、膜分離法、低溫分離法、金屬氧化物法、水合物法、生物捕集等［18～21］。

溶劑吸收法是指利用溶劑對(duì)CO2的溶解性或者溶劑與CO2之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)吸收混合氣體中CO2的方法，如利用有機(jī)胺與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碳捕集工藝是工業(yè)化應(yīng)用最多且最為成熟的工藝［22］，中國(guó)石化勝利電廠4×104t/a碳捕集項(xiàng)目使用的便是胺吸收劑技術(shù)［23］。

物理吸收法是指利用多孔介質(zhì)對(duì)CO2的選擇吸附性來(lái)分離混合氣體中的CO2，常見的多孔介質(zhì)包括活性炭、沸石、分子篩等。

膜分離法是指利用特定材料制成的薄膜對(duì)CO2和其它的氣體滲透性不同的特點(diǎn)進(jìn)行分離、富集CO2的方法［24］，當(dāng)前研究最為廣泛的CO2分離膜是聚乙烯醇（PVA）膜。

低溫分離法是1種利用CO2混合氣體中各組分沸點(diǎn)的不同，分離液態(tài)CO2混合氣、富集CO2的方法，目前該方法還處于研究階段并未投入到實(shí)際應(yīng)用中。

金屬氧化物法是1種利用酸性CO2氣體與堿性氧化物反應(yīng)的方法。

水合物法是利用2元及多元?dú)怏w生成水合物時(shí)的相平衡差距，使較易形成氣體水合物的氣體進(jìn)入水相中，難形成氣體水合物的氣體則保留在氣相中，從而實(shí)現(xiàn)捕集高濃度CO2的方法。

生物捕集是利用植物和藻類等的光合作用，該方法是最主要和最有效的CO2捕集和固定的方式，其中海洋微藻經(jīng)過一定的誘導(dǎo)手段，能夠在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)下合成極具經(jīng)濟(jì)效益的高濃度化合物，在作為未來(lái)醫(yī)藥品、保健品和化工原料方面上潛力巨大［25］。

2.3 CO2的封存

CO2封存技術(shù)是國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)全球溫室效應(yīng)、減少大氣中CO2含量的重要技術(shù)手段，其方法是將捕集的CO2依次經(jīng)過釋放、液化等工藝后通過管道、交通或其它輸送方式，送往海底或地下等的封閉構(gòu)造中，實(shí)現(xiàn)其與大氣的長(zhǎng)期隔絕或永久性封存，減少或阻止CO2重新進(jìn)入大氣層［26］。當(dāng)前，CO2封存技術(shù)常見的有地質(zhì)封存、海洋封存和礦物封存（礦石碳化）等。

2.3.1 地質(zhì)封存地質(zhì)封存主要是通過管道將捕集得到的高濃度CO2注入到地下深層比較封閉的、滲透性良好的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使CO2充分的分散并儲(chǔ)存到深密巖石層的孔隙中。依據(jù)封存原理和儲(chǔ)層的不同，地質(zhì)封存可分為枯竭氣藏封存、枯竭油藏封存、注CO2驅(qū)油提高采收率（CO2-EOR）、深部鹽水層封存、深部不可開采煤層封存、注CO2驅(qū)煤層氣提高采收率（CO2-ECBM）以及地下的其它地質(zhì)結(jié)構(gòu)如玄武巖等的封存。當(dāng)前，最有效且最經(jīng)濟(jì)的永久性CO2封存技術(shù)便是地質(zhì)封存。

2.3.2 海洋封存海洋封存是指將CO2注入到距海平面1 km以下的深海層，以實(shí)現(xiàn)CO2與大氣的長(zhǎng)期隔絕的目的。CO2海上封存與地質(zhì)封存一樣，也需要經(jīng)歷CO2捕集純化、運(yùn)輸、注入等程序，其中海上輸送可以通過船舶輸送或者海底管道運(yùn)輸送來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)封存原理，可以將海上封存分為海洋水柱封存、海洋沉積物封存、CO2置換天然氣水合物封存和海洋增肥封存等［27］。

值得關(guān)注的是，在大量CO2注入海洋深層之后會(huì)對(duì)海體性質(zhì)造成不同程度的影響，最明顯的是會(huì)增大海水酸性，導(dǎo)致海洋生物等海洋生態(tài)系統(tǒng)不同程度的破害。研究人員對(duì)于海洋封存技術(shù)的研究也只是處在試驗(yàn)階段，無(wú)法深入研究海洋系統(tǒng)的某些關(guān)鍵因素，但同時(shí)海洋廣大的面積也為CO2的封存提供了巨大空間。因此，CO2的海上封存方法潛力巨大，還需要進(jìn)一步的探索研究。

2.3.3 礦物封存礦物封存模擬了自然界鈣鎂硅酸鹽的風(fēng)化過程，即利用富含Ca、Mg等元素的天然礦物或工業(yè)廢棄物與CO2反應(yīng)生成穩(wěn)定的碳酸鹽產(chǎn)物，從而得到性質(zhì)穩(wěn)定的碳酸鹽，達(dá)到永久且高效封存CO2的目的［28］。

劉松輝［29］等利用硅酸鈣礦物與CO2的碳化反應(yīng)合成了2Ca·SiO2礦物碳化產(chǎn)物，并探究了Na+對(duì)2Ca·SiO2碳化產(chǎn)物的影響，探索了可溶性Na+被固化的可能性，結(jié)果表明：Na+只影響2Ca·SiO2礦物碳化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，不影響其碳化程度。目前礦物封存還在進(jìn)一步的研究中，如何提高反應(yīng)速率和降低能耗是業(yè)界研究的重點(diǎn)。

2.4 CO2的資源化利用

CO2的資源化利用，是中國(guó)所采取的CCUS戰(zhàn)略中與國(guó)外所采取的CCS戰(zhàn)略不同的地方。CO2作為全球碳循環(huán)的必要物質(zhì)和豐富的一碳資源，施行CO2資源化策略，將CO2轉(zhuǎn)變成高附加值的產(chǎn)品不但能夠減少大氣中的CO2，還能夠帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益［30］。

2021年3月，全國(guó)政協(xié)委員朱建民提出了將CO2資源化利用納入“十四五”規(guī)劃的建議，說明CO2資源化利用在中國(guó)已經(jīng)顯示出越來(lái)越重要的科技和經(jīng)濟(jì)價(jià)值［31］。當(dāng)前，根據(jù)CO2的利用特點(diǎn)，將CO2的資源化利用主要分為生物利用、物理利用和化學(xué)利用等。

2.4.1 CO2的生物利用CO2的生物利用主要是指以氣態(tài)CO2做為肥料，通過促進(jìn)農(nóng)作物的光合作用來(lái)促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和增加產(chǎn)量。

2.4.2 CO2的物理利用CO2的物理利用主要是依據(jù)于CO2的特殊物理化學(xué)性質(zhì)將其應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，很少涉及到CO2的化學(xué)變化。如根據(jù)CO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、密度大于空氣、不支持燃燒等性質(zhì)，常將CO2作為切割、焊接金屬的惰性保護(hù)氣和滅火材料；依據(jù)CO2無(wú)毒、液態(tài)CO2氣化吸熱等性質(zhì)用于陳列冷柜冷卻劑、食品保鮮、食品保護(hù)氣、碳酸飲料制備等；依據(jù)干冰（固態(tài)CO2）升華吸熱的性質(zhì)用于人工降雨、舞臺(tái)煙霧制造等。從2014年中國(guó)CO2消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，國(guó)內(nèi)CO2最主要的應(yīng)用在于焊接與切割、飲料以及食品行業(yè)［32］。

2.4.3 CO2的化學(xué)利用CO2的化學(xué)利用主要是以CO2為原料，通過化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)具有高附加值的產(chǎn)品，也是CO2資源化利用未來(lái)重要的發(fā)展方向。

當(dāng)前，CO2的化學(xué)利用主要包括合成尿素、水楊酸、純堿、小蘇打等無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，加氫合成有機(jī)化合物如甲醇、甲酸、乙酸、碳酸二甲酯［33］等；

催化合成高分子聚合物如中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所研發(fā)且已經(jīng)投產(chǎn)的CO2基降解塑料產(chǎn)品［34］；

利用礦石碳化技術(shù)生產(chǎn)高性能建筑材料［35］；

利用生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，如宋春風(fēng)團(tuán)隊(duì)［20］提出的新工藝創(chuàng)造性地將化學(xué)吸收法和微藻固定法結(jié)合起來(lái)，使微藻固碳率提高到了60%～80%，并生產(chǎn)出多糖、色素、油脂等具有高附加值的有機(jī)物，可廣泛應(yīng)用于食品、保健品、美妝等領(lǐng)域，且該工藝已經(jīng)在內(nèi)蒙古固碳示范工程上得到了施行，年固碳量高達(dá)1×104t。

3 控制CO2排放的建議

“十三五”（2016～2020年）規(guī)劃期間，中國(guó)在控制CO2排放量上采取了一系列政策措施，包括推進(jìn)碳交易市場(chǎng)的建設(shè)、施行環(huán)境保護(hù)稅政策、開發(fā)利用清潔能源、加大相關(guān)技術(shù)研發(fā)投入、增加森林蓄積量等，盡管在控制CO2排放量上取得了很大的進(jìn)步，但還是需要重點(diǎn)關(guān)注以下方面。

3.1 清潔能源的開發(fā)利用

清潔能源的開發(fā)和利用打破了國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的以煤、石油、天然氣等為主的能源使用結(jié)構(gòu)，進(jìn)而間接的影響著國(guó)內(nèi)以化石能源為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促使中國(guó)迎來(lái)1個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度變革的時(shí)代。如電力部門是國(guó)內(nèi)CO2排放量最大的來(lái)源，但隨著光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、水力發(fā)電、核電等綠電技術(shù)的發(fā)展，在有效減少大氣中CO2含量的同時(shí)也會(huì)慢慢淘汰傳統(tǒng)的煤電技術(shù)。

因煤電具備良好的供電穩(wěn)定性和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)仍主要依賴于煤電，在未來(lái)隨著煤電逐步被綠電所替代，電力部門也將迎來(lái)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的深度變革，同時(shí)國(guó)內(nèi)的CO2排放量也將大幅度減少。清潔能源的開發(fā)和利用是控制CO2排放的有效途徑和必然趨勢(shì)。

3.2 支持CO2資源化利用技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)

現(xiàn)今，中國(guó)CO2資源化利用正處于初始階段，很難滿足未來(lái)低碳發(fā)展的迫切需求。

在“雙碳”背景下，實(shí)行CO2資源化利用不僅可以實(shí)現(xiàn)碳減排，還可以合成多種工業(yè)產(chǎn)品，帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，在未來(lái)控制CO2排放上具有良好前景。當(dāng)前許多研究還停滯在實(shí)驗(yàn)室階段，缺乏實(shí)際應(yīng)用研究。

支持CO2資源化利用的技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)，重點(diǎn)在于應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)的投入以促進(jìn)新技術(shù)的開發(fā)利用、加強(qiáng)企業(yè)和研發(fā)部門的合作以促進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)向以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)成果經(jīng)濟(jì)化等，目的便是為了實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用的生產(chǎn)工藝清潔、生產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化等。隨著新技術(shù)的不斷研發(fā)，其最終目標(biāo)將是實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的可持續(xù)的綠色發(fā)展。

3.3 促進(jìn)工業(yè)新技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)

化工企業(yè)、金屬冶煉等行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)的高消耗、高污染和低產(chǎn)率等問題以及能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，而工業(yè)新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用是關(guān)鍵。

新技術(shù)包括3種類型。

（1）是以促進(jìn)能源高效利用、降低能耗和提升產(chǎn)品收率為主的工業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)；

（2）是以改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為主的工業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)，例如隨著能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，石油煉化企業(yè)以燃料油為主的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨a(chǎn)基礎(chǔ)化工原料或高附加值化工產(chǎn)品為主的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；

（3）是利用清潔能源進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù)。

所述的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)也分為3種。（1）是將原來(lái)的以化石能源為主高能耗、高污染、低收率的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)升級(jí)為低能耗、低污染和高收率的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，如南京延長(zhǎng)技術(shù)反應(yīng)研究院提出的微界面強(qiáng)化反應(yīng)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)從根本上大幅度的降低了能耗物耗、成倍提升了生產(chǎn)過程效率、安全環(huán)保性能得到本質(zhì)改善，且與多家大型國(guó)有企業(yè)建立了深度研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化合作［36］；（2）是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型；（3）是將原來(lái)的以化石能源為主的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為以清潔能源為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

未來(lái)的“碳中和”將是科技創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將從資源依賴型發(fā)展為技術(shù)依賴型［37］，所以協(xié)調(diào)各方面力量促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。

3.4 相關(guān)政策支持和相關(guān)資源的協(xié)調(diào)配合

面對(duì)全國(guó)化的CO2排放過量問題，想要將此問題有效解決、碳減排工作有序開展，便離不開政府的宏觀調(diào)配和各項(xiàng)資源的協(xié)調(diào)配合。政府的宏觀調(diào)配主要體現(xiàn)在各項(xiàng)相關(guān)政策的支持，而各項(xiàng)資源的協(xié)調(diào)配合也需要相關(guān)政策的支持。因此，政府政策的支持和相關(guān)資源協(xié)調(diào)配合，是實(shí)現(xiàn)中國(guó)“雙碳”目標(biāo)全過程中必需的條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

從1992年聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過了《聯(lián)合國(guó)氣候變化公約》開始，到1997年161個(gè)國(guó)家簽署《京都協(xié)議書》，到2015年《巴黎協(xié)定》的達(dá)成，再到2020年9月中國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出，研究人員一直致力于限制溫室氣體的排放和保證全球氣候穩(wěn)定的工作中。對(duì)于控制碳排放問題，需要各個(gè)行業(yè)（包括：煤電行業(yè)、建筑行業(yè)、冶金行業(yè)、化工行業(yè)等）和各種手段（包括：清潔能源開發(fā)利用、CO2的捕集和利用、CO2的封存、林業(yè)碳匯等）來(lái)綜合解決，不能輕視其中任何部分。當(dāng)然，對(duì)于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)今正處于時(shí)間緊迫、任務(wù)重大和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等關(guān)鍵階段，許多行業(yè)和領(lǐng)域也處在不斷創(chuàng)新和變革之中。