北京COOL青年:了解二氧化碳资源化利用

2022-11-07 阅读次数:1707次

117日立冬,北京制冷学会带领大家了解二氧化碳( CO2)资源化利用,助力双碳目标。

立冬,是二十四节气之第十九个节气,也是冬季的起始。立,建始也;冬,终也,万物收藏也。立冬,意味着生气开始闭蓄,万物进入休养、收藏状态。其气候也由秋季少雨干燥向阴雨寒冻的冬季气候过渡。

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随着冬季的到来,天气越来越冷,我国北方地区进入供暖季。北方供暖的主要热源有热电厂、集中供热锅炉房、分散供暖设备等,热源燃料煤、天然气化石能源为主,其排烟含有大量二氧化碳,我国北方城镇供暖能耗约为2.12亿吨标煤、碳排放量约为5.5亿吨[1]化石能源清洁高效利用节能提效新能源开发利用、碳捕集封存及利用减污降碳实现碳达峰、碳中和目标的重要途径,而CO2捕集提纯后资源化利用不仅是实现双碳目标的重要途径,还可为相关工业提供必要的生产原料或服务工艺过程,提高生产效益。

CO2捕集方法有燃料燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集。燃料燃烧后CO2捕集方法主要有:吸收法、吸附法、低温蒸馏、膜分离和微生物/海藻系统方法等[2-4],捕集得到纯度不高的 CO2可在石油开采过程中用于地质驱油。

捕集的 CO2进行提纯,纯化后的CO2资源化利用,为生产提供工业原料。 CO2在农业植物化肥原料生产、食品制作、化工生产、日用品、地质利用、矿化固碳、生物利用等方面广泛应用[3, 5, 6],如图所示。CO2在食品制作中的应用主要为面包和啤酒中添加;CO2化工利用主要是通过化学反应将CO2转化为有价值的目标产物,如 CO2甲烷重整、氢合成甲醇、合成碳酸二甲酯等化工利用技术;CO2地质利用(CO2驱油、驱煤层气、盐水层埋存)是指利用地下地质条件,将CO2注入地下,生产有利用价值的产品;CO2生物利用是通过植物光合作用,将 CO2用于生物质的合成,从而实现 CO2资源化利用[2]CO2地质利用和生物利用可实现 CO2净减排。

未来研发CO2资源化利用的新技术、新工艺、新装备,用于CO2驱油、驱煤层气、生物和化工利用等,降低资源化利用的成本,经济和社会效益潜力巨大。

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CO2利用途径

[1] 清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告2020[M]. 北京: 中国建筑工业出版社,2020

[2]张振冬, 杨正先, 张永华,. CO2捕集与封存研究进展及其在我国的发展前景[J]. 海洋环境科学, 2012(03):154-157.

[3]叶云云, 廖海燕, 王鹏,. 我国燃煤发电CCS/CCUS技术发展方向及发展路线图研究[J]. 中国工程科学, 2018, 20(3):10.

[4]康丽娜, 尚会建, 郑学明. CO2的捕集封存技术进展及在我国的应用前景[J]. 化工进展, 2010(S1):4.

[5] Siyuan Chen, Jiangfeng Liu, Qi Zhang, Fei Teng, Benjamin C. McLellan, A critical review on deployment planning and risk analysis of carbon capture, utilization, and storage (CCUS) toward carbon neutrality[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews,2022,167,112537

[6] Kai Jiang, Peta Ashworth, Shiyi Zhang, Xi Liang, Yan Sun, Daniel Angus, China's carbon capture, utilization and storage (CCUS) policy: A critical review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2020,  119, 109601


撰稿人:北京建筑大学讲师鲁军辉(北京市科协2022-2024年度青年人才托举工程被托举人)

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