摘要：本文主要闡述了關(guān)于二氧化碳減排的基本技術(shù)手段和基本原理。文章從提高能源利用效率和轉(zhuǎn)化效率以及二氧化碳的捕集、分離和利用等方面介紹了中國(guó)二氧化碳減排的各種技術(shù)現(xiàn)狀,并對(duì)二氧化碳減排技術(shù)的在國(guó)外的具體發(fā)展方向作了初步探討,。許多國(guó)外的化工公司通過(guò)提供減排產(chǎn)品促進(jìn)汽車應(yīng)用綠色化。汽車的綠色化包括用生物基材料替代石油基材料、降低輪胎滾動(dòng)阻力、發(fā)展塑料汽車、開(kāi)發(fā)更多汽車用綠色產(chǎn)品。另一些化工公司正在開(kāi)發(fā)用二氧化碳作為低成本化工原材料的新技術(shù)，包括將CO2轉(zhuǎn)化為燃料、利用合成生物學(xué)開(kāi)發(fā)生物燃料。這些新技術(shù)均為中國(guó)二氧化碳減排及利用前景提供了一定的參考方向。
??????? 關(guān)鍵詞：二氧化碳減排；捕獲與分離；綠色化工；二氧化碳燃料
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??????? 全球每年有250多億噸二氧化碳排放,中國(guó)已達(dá)60多億噸,位居世界第一。大量CO2的排放所帶來(lái)的全球性的極端氣候問(wèn)題已經(jīng)引起科學(xué)界、各國(guó)政府及公眾的強(qiáng)烈關(guān)注。為此，如何減少CO2的排放問(wèn)題已經(jīng)被列入各國(guó)政府、聯(lián)合國(guó)會(huì)議的首要議題，放在優(yōu)先考慮的地位，成為全球諸多重大問(wèn)題亟待解決的戰(zhàn)略課題。
??????? 2009年12月7-18日召開(kāi)的哥本哈根會(huì)議提出,面對(duì)氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),我們必須采取更加強(qiáng)有力的政策措施與行動(dòng),努力控制溫室氣體排放,建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。中國(guó)政府做出承諾,到2020年我國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40% ~45%,非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到15%左右。
??????? 當(dāng)前，減排的主要路線首先是從源頭上減排，即通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、能源結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)低排放、低能耗企業(yè)的建設(shè)，對(duì)高能耗的企業(yè)實(shí)行技術(shù)改造；大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，提高能源利用率；尋找新能源；增強(qiáng)公民意識(shí)，改變生活方式等；其次，對(duì)迫不得已排放的CO2通過(guò)回收分離、捕獲貯存、資源化利用等技術(shù)減少或消除其排放。
??????? 1. 二氧化碳減排的基本技術(shù)手段和原理
??????? 1.1捕獲分離CO2技術(shù)
??????? 1.1.1吸收法
??????? 包括物理吸收和化學(xué)吸收。物理吸收是指利用那些對(duì)CO2具有較大溶解度的有機(jī)溶劑做
??????? 吸收劑，通過(guò)對(duì)CO2的加壓讓其溶解到該溶劑內(nèi)，再通過(guò)減壓讓CO2釋放出來(lái)，通過(guò)這樣的交替方式完成CO2的捕獲分離。當(dāng)然溶劑的選擇非常重要，一般要求其具有無(wú)腐蝕性、無(wú)毒性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。常見(jiàn)吸收劑有丙烯酸酯、甲醇、乙醇、聚乙二醇等等?；瘜W(xué)吸收是指利用堿性溶液如碳酸鉀等對(duì)CO2進(jìn)行溶解捕獲，再通過(guò)脫析作用完成對(duì)CO2的分離和溶劑的再生。該方法適用于大流量低濃度CO2的分離回收。
??????? 1.1.2吸附法
??????? 通過(guò)吸附劑在一定條件下對(duì)CO2進(jìn)行選擇性吸附，再將CO2解析分離的方法。常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅膠、分子篩等。按照改變的條件，吸附法又可分為：變電吸附(ESA)、變壓吸附(PSA)、變溫吸附(TSA)等。其中以變壓吸附法發(fā)展較為迅速，目前在化肥、化工工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。
??????? 1.1.3富氧燃料
??????? 該技術(shù)是利用空分系統(tǒng)獲得富氧甚至純氧，再與純的CO2以一定比例混合后送入爐膛與燃料混合燃燒。這樣由于除去了氮，就可以在排放氣體中產(chǎn)生高濃度的CO2，通過(guò)煙氣再循環(huán)裝置去稀釋純氧，重新回注燃燒爐。采用這種富氧燃燒方法，由于助燃?xì)怏w中氧氣濃度較高，燃燒比較完全，不但大大降低了煙氣黑度，還因?yàn)榈獨(dú)饬康臏p少，而減少了熱損失，節(jié)約了能源，故而被發(fā)達(dá)國(guó)家稱之為“資源創(chuàng)造性技術(shù)”，有著良好的應(yīng)用前景。目前的oxy-fuel技術(shù)又得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在oxy-fuel技術(shù)中，由于煙道氣中CO2的濃度很高，這樣就有利于對(duì)CO2進(jìn)行捕獲和封存。
??????? 1.1.4膜分離法
??????? 又稱分子篩法，利用不同的聚合材料對(duì)不同的氣體具有不同的滲透率，將CO2從鍋爐尾部煙氣中分離出來(lái)的方法。其最大優(yōu)點(diǎn)在于投資少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。工業(yè)上常見(jiàn)的分離CO2的膜有醋酸纖維膜、乙基纖維素膜、聚苯醚等。這些膜對(duì)于CO2現(xiàn)出良好的滲透性。隨著高分子材料科學(xué)的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)將不斷完善，成為CO2的捕獲分離的又一重要手段。
??????? 1.2捕獲封存技術(shù)(CCS)
??????? 將含有CO2的廢氣通過(guò)一個(gè)裝有三維網(wǎng)篩的煙囪，廢氣在上升的過(guò)程中與從上方噴淋下來(lái)的化學(xué)溶劑相遇，CO2氣體被溶劑吸收，隨后再將其從溶劑中提取出來(lái)進(jìn)行壓縮，然后用泵注入地下儲(chǔ)存。由于地球儲(chǔ)存CO2的潛力十分巨大，因而地質(zhì)封存被普遍認(rèn)為是未來(lái)主流的封存方式。由于該方法減排效果較好(可捕集90%以上的CO2的排放)，加之地球儲(chǔ)存CO2的潛力巨大且對(duì)環(huán)境友好，因而受到了越來(lái)越多的國(guó)家的廣泛重視。但是，這種技術(shù)也有一定的局限性。首先，它存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，比如，溶解的CO2會(huì)對(duì)地下水的化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，淺層地下和近表面環(huán)境處氣態(tài)CO2高濃度產(chǎn)生的直接效應(yīng)以及CO2泄漏和鹽水取代對(duì)地下水的危害、對(duì)陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的危害、誘發(fā)地震、引起地面沉降或升高等。其次，能耗大，成本高。從捕集到運(yùn)輸再到貯存，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要耗能，如果將該技術(shù)用于電力生產(chǎn)，每kWh電的費(fèi)用估計(jì)會(huì)增加約0.01~0.05美元，排放每t CO2的成本是30~70美元。由此可見(jiàn)，該技術(shù)能否獲得廣泛應(yīng)用，還取決于環(huán)境、技術(shù)、資金以及政策等問(wèn)題。但是，隨著技術(shù)的不斷成熟，CCS技術(shù)將成為未來(lái)CO2減排的重要手段。
??????? 1.3 CO2的資源化利用
??????? CO2早期主要用來(lái)合成尿素、碳酸氫銨等化學(xué)肥料，以及用來(lái)生產(chǎn)純堿、小蘇打等基礎(chǔ)化工原料?，F(xiàn)在，CO2被廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、煙草等行業(yè)。利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，可以將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)燃料、化工原料、中間體或有機(jī)化工產(chǎn)品?！白儚U為寶”，對(duì)于緩解能源緊張、節(jié)能減排不失為一舉兩得。
??????? 2二氧化碳減排的具體手段和新型技術(shù)
??????? 2.1 電站二氧化碳減排應(yīng)用
??????? 將電廠和其他高耗能裝置排出的大量CO2打入油田井下,既隔離封存了CO2,又可以提高油田采收率,是處理大量排放的CO2的出路之一。歐盟委員會(huì)估計(jì)，到2030年可捕獲的CO2大約相當(dāng)于歐盟建議書要求該地區(qū)在2030年減排CO2數(shù)量的15%。歐盟已承諾在今后幾年支持12項(xiàng)不同技術(shù)捕獲CO2的示范項(xiàng)目。
??????? 富氧燃料(oxy-fuel)技術(shù),即向燃煤電站進(jìn)純氧,而不是進(jìn)空氣。這樣除去了氮,就可以在排放氣體中產(chǎn)生高濃度的CO2。用富氧燃料,可以產(chǎn)生富CO2煙道氣,為準(zhǔn)備封存而分離和凈化CO2的成本可以降低?？諝猱a(chǎn)品公司現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了試驗(yàn)室規(guī)模的技術(shù)，準(zhǔn)備在示范裝置檢驗(yàn)這項(xiàng)技術(shù)。羅地亞能源服務(wù)部也建立了一家負(fù)責(zé)能源供應(yīng)管理和生產(chǎn)的集團(tuán)。羅地亞認(rèn)為用CO2排放氣作原料不是一個(gè)可行的選擇,因?yàn)榕欧诺腃O2要擴(kuò)散,過(guò)程將是高耗能的,但公司正在研究CO2捕獲的化學(xué)方法。