多向发力，CCUS产业破茧成蝶

我国石化行业需协同发力，共同支撑CCUS产业升级。

文 ‖ 李明丰

当前，CCUS在石化行业已进入示范应用阶段，是石化行业绿色转型关键技术。石化行业需在国家政策导向、产业化机制建设、标准及规范制定、关键核心技术研发等方面协同发力，共同支撑CCUS产业升级。

源汇匹配是CCUS商业化发展的关键

源汇匹配是指将二氧化碳排放源与封存场地进行空间匹配。作为CCUS系统的核心环节，优化源汇匹配对于推动技术走向规模化、商业化具有重要意义。构建全生命周期、全流程的源汇匹配模型，不仅可实现碳源与碳汇的高效耦合、降低系统整体成本，还能提升碳减排部署的科学性和系统性，支撑区域乃至国家层面的碳减排网络规划。

目前，针对源汇匹配的研究主要集中在两类建模方法：一是基于静态条件的碳输送网络优化，旨在给定边界条件下寻找一次性最优方案；二是基于多阶段时间序列变化的动态优化方法，主要通过建立动态规划（DP）模型实现系统演化路径的最优设计。由于CCUS成本高、技术复杂性强以及排放源与封存点地理分散，现有源汇匹配模型在CCUS系统内部子系统的交互性和复杂性还存在进步空间，相关政策变化和技术进步对源汇匹配成本的影响未充分纳入考量，限制了源汇匹配模型的准确性和实用性。

未来，CCUS源汇匹配亟须引入更多现实约束与优化思维，进一步强化模型的综合决策能力，重点包括引入实际地理信息、纳入“双碳”目标约束及系统性分析政策驱动因素等，从而构建起更加科学合理、经济可行的匹配方案，为CCUS系统的规模化部署和低碳发展战略提供支撑。

二氧化碳化工利用技术是核心抓手

二氧化碳化工利用技术在CCUS体系中居于核心位置，通过将捕集的二氧化碳转化为甲醇、聚碳酸酯等高附加值化学品，打造“以废为材”的循环经济。凭借石化行业现有装置和供应链，该技术可快速产业化，提高生产效率、降低成本，成为石化行业实现可持续发展和碳中和目标的重要途径。

目前，主流的二氧化碳化工利用技术路线主要有以下几种。加氢转化：已实现工业化规模应用，如冰岛10万吨/年甲醇项目，是目前最成熟的化工利用途径。环氧化物共聚：利用二氧化碳合成可降解聚合物和高值有机碳酸酯，已在江苏形成万吨级产能。矿化利用：通过固废或混凝土实现二氧化碳永久封存，目前示范项目已在山西、浙江落地。电化学/光催化：代表零碳化工的前沿方向，实验室效率已接近工业化门槛，未来有望与可再生能源深度耦合。当前，主流技术成本较高，预计到2030年目标成本有所下降，但目前依旧面临能源与氢源依赖、催化剂寿命短、系统集成难度大等挑战。

作为石化行业实现“原料替代”与“过程脱碳”的核心抓手，二氧化碳制甲醇、矿化建材等二氧化碳化工利用技术已具备商业化条件，而电催化、光催化等前沿技术需进一步突破效率瓶颈。中国石化石油化工科学研究院（简称石科院）自主研发的FCC烟气二氧化碳捕集利用技术是具有石化产业特色的CCUS技术，可利用流化催化裂化（FCC）技术生产过程中产生的烟气中低浓度二氧化碳制备氧化铝基质材料，在捕集二氧化碳的同时制备具有较高现实应用价值的催化剂基质材料。由于该技术无需对烟气中低浓度二氧化碳提浓，可以直接利用FCC烟气中的二氧化碳，受到业界广泛关注。

着眼未来，石化行业需构建“捕集—转化—应用”产业闭环，通过政策与市场机制协同，推动二氧化碳从“成本负担”向“碳资产”转型，最终支撑碳中和目标落地。

二氧化碳生物利用技术需攻克瓶颈

二氧化碳生物利用技术蓬勃发展，成本结构和产业化瓶颈是破题关键。该技术通过生物转化实现碳循环，具有负碳潜力大（微藻固碳效率是陆生植物的10～50倍）、原料适应性强（可利用低浓度二氧化碳）、产品多元化等优点，是实现“双碳”目标的重要技术手段。主要的技术路线有如下几种。

微藻固碳：通过光合作用转化二氧化碳，高效光生物反应器（如华润的电力立柱式反应器）和基因编辑技术（如中国科学院海洋工程所培育的藻株）相对传统跑道池，极大减少了占地面积，显著增强了二氧化碳固定能力（已有国家能源集团的产业示范项目）。石科院结合合成生物学与生物反应器工程，在藻种选育、光生物反应器设计、规模化培养方面突破了微藻大规模养殖技术瓶颈，将螺旋藻价格降低到与进口鱼粉相当的水平。该技术已进入工业示范阶段，示范建成后每年可生产微藻约20吨，固定二氧化碳近40吨。此外，还有微生物电合成（MES）、生物炭制备与土壤改良技术和酶催化转化技术等。

二氧化碳生物利用技术可实现二氧化碳到高值产品的绿色转化，但其成本结构和产业化瓶颈是两个亟待解决的关键技术问题。当前，微藻饲料、生物炭土壤改良已具备商业化条件，而电合成燃料、酶催化化学品等前沿方向尚需突破成本瓶颈。未来，石化行业需推动“二氧化碳—生物质—能源”三角循环，结合政策激励与技术创新，助推生物利用成为石化行业碳中和重要路径。

共同推动CCUS产业发展

目前，CCUS技术及产业发展还处于研发和示范阶段，在大规模示范、普及、应用方面仍存在许多制约因素。

在国家政策方面，目前我国尚未单独研究制定CCUS产业发展整体规划，CCUS技术研发、二氧化碳源汇匹配、二氧化碳输送管网、跨行业工程应用、政策法规等产业关键因素尚未有效统筹协调。

在产业化机制方面，目前尚缺乏跨行业协作机制，存在不少行业壁垒。CCUS产业链涉及电力、钢铁、油气、化工、运输等多个行业，二氧化碳源汇大部分情况下属于不同企业或系统，存在源汇匹配共享、责权利分配、知识产权归属等多种挑战，在现有管理体系及政策制度下难以实现跨行业协作，阻碍了CCUS产业的快速发展。

在标准规范方面，CCUS标准体系亟须推进，参与国际标准研制及国际碳规则制定的力度不够，在一定程度上影响了我国的减排成效。

在技术研发方面，尽管我国已开展了大量的CCUS技术研发，但目前仍存在许多技术瓶颈，如二氧化碳捕集技术能耗和成本总体偏高，因此需进一步加强产业链合作，协同开展技术攻关。

本文作者为中国石化石油化工科学研究院院长、中国石油学会碳中和专业委员会主任