2015年12月12日，联合国巴黎气候变化大会通过全球气候变化新协定，将为2020年后全球应对气候变化行动作出安排。虽然二氧化碳作为气候变暖的元凶需要减排，但它并非无用之物，而是一种来源广泛、价格低廉的化学原料。因此，除了减排和封存，各国也积极布局研发二氧化碳利用技术，既变废为宝又促进减排。目前，全球正在研发的碳捕集和利用技术（CCU）有250多项，德国、美国和英国等欧美国家具有技术领先优势^[1]。我国也开展了大量研究、系列试验和示范工程。欧美各国的经验对我国具有一定参考意义。

一、欧美各国研发情况

1、德国。德国在二氧化碳利用方面居于世界领先地位。2009年，德国联邦教研部（BMBF）在“可持续发展研究框架计划”下出台了“可持续性技术与气候保护——二氧化碳的化学处理与物质利用”资助计划，用于研究将二氧化碳从废气中分离并转化成新物质。从2010到2016年，联邦教研部投入1.1亿美元，工业界配套投入约5500万美元。资助方向具体包括：（1）用作化学生产原料；（2）用于化学储能；（3）化学活化；（4）新型分离技术；（5）减少生产中的排放。迄今为止，该计划已资助了33个科研机构与企业联合研发项目^[2]。

目前德国在研的CCU技术有150多项。亚琛工业大学和拜耳材料科技公司联合研发了经济可行的二氧化碳制聚氨酯工艺，并计划于2016年下半年建厂，二氧化碳来自于附近合成氨工厂。Sunfire公司研究利用二氧化碳储存可再生能源，二氧化碳与固体氧化物燃料电池产生的氢气反应生成碳氢燃料，然后在电力紧张时可发生逆反应产生电力。该技术刚刚获得波音公司的一项订单，用于120千瓦可逆固体氧化物燃料电池系统。冰岛碳循环国际公司开发了低温二氧化碳和氢气制水和甲醇工艺，计划在德国建立一座年产400吨甲醇的工厂，二氧化碳和热能来自附近的煤电厂。

2、美国。从2012年起，美国能源部（DOE）将二氧化碳的利用上升到与捕集和封存同等的高度，即将“碳捕集和封存”（CCS）升级为“碳捕集、利用和封存”（CCUS）。近期的重点是利用二氧化碳开采石油（EOR），不仅可以提高油气采收率，而且可以实现二氧化碳的长期埋存^[3]。据评估，美国利用二氧化碳驱油的增油潜力达340亿桶。因此，该技术对美国减少石油进口、改善贸易平衡、提高国内经济活力和促进就业有重要意义。

DOE在2010年支持组建了人工光合作用联合研究中心（JCAP），致力于模拟自然光合作用研发建立一套完整的人工光合成系统，研究利用太阳能、二氧化碳和水合成化学品和燃料。在第一个五年资助期（2010-2014年），JCAP在太阳能分解水制氢方面取得了重要进展。2015年4月，DOE宣布投资7500万美元支持第二轮五年期研究（2015-2019年），重点研究利用人工光合系统在温和条件下将二氧化碳转化为燃料^[4]。

Joule Unlimited公司开发了利用生物蓝藻的光合作用合成燃料和化学品的技术，可将二氧化碳和废水直接转化为乙醇、煤油或碳十二脂肪酸。该公司已建立了试验工厂，并计划于2017年实现商业化。由于生产成本高于传统路线，该公司还需要继续融资和政府支持。

3、英国。2009年，英国工程与自然科学研究理事会（EPSRC）经过研判认为“二氧化碳的利用”可能成为影响未来发展的重大科学问题，因而专门就此制定了重大挑战研究计划^[5]，并成立了二氧化碳化学国际工作组（CO₂ Chem network）。工作组汇集了全球1100多名科技界、工业界和政界人士，研究以二氧化碳作为可再生原料生产化学品从而减少对石油化工的依赖，并于2012年出台了路线图，聚焦形成了8个研究主题：（1）捕集二氧化碳；（2）工业应用；（3）电化学转化；（4）化学转化；（5）生物转化；（6）二氧化碳制燃料；（7）二氧化碳长期存储矿化过程；（8）公众理解^[6]。

谢菲尔德大学计划借助沙平塞岛风能充足的优势，使用过剩风能生产廉价的氢气。一条利用路线是氢气与威士忌酒厂排出的二氧化碳合成柴油。另一条路线是先利用氢气合成氨，再与二氧化碳结合生成尿素。Carbon8公司将二氧化碳与工业废灰结合形成碳酸钙，然后再制成建筑材料。目前，每年可处理2.5万吨废灰，消耗2000吨二氧化碳，处理规模还在扩大。这项技术不仅使Carbon8公司盈利，而且可以减轻工厂处理废物负担。

二、对我国的建议启示

我国在《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》中部署“探索预研二氧化碳捕集、利用和封存研究设施建设，为应对全球气候变化提供技术支撑”^[7]，先后通过973计划、863计划和国家科技支撑计划围绕二氧化碳捕集、运输、利用与封存开展了大量科学理论和关键技术研发，并开展了“华能集团3000吨/年捕集试验”、“中石油吉林油田二氧化碳EOR研究与示范”和“新奥集团微藻固碳生物能源示范”等一系列试验和示范工程^[8]。

结合国外的经验和我国的实际情况，编者对我国发展二氧化碳利用技术提出以下建议：

1、通过国家重点研发计划和国家自然科学基金等支持研发经济、节能、资源环境可持续的二氧化碳利用技术，攻克制约产业应用的技术和成本难题。通过财政补贴、碳税费及碳排放交易市场等鼓励企业积极利用二氧化碳，将二氧化碳变废为宝。

2、为实现二氧化碳排放源的就地利用，根据我国能源产地（潜在封存地）和消费地的分布特点，可在中部、西部和东北等地区主要开展地质利用技术并实现就地封存，在东部、南部等地区主要开展化工利用技术和生物利用技术。

3、将利用二氧化碳与发展可再生能源结合起来。可借助化学储能对风能、太阳能等具有波动性的可再生能源进行削峰填谷，促进可再生能源的发展。

4、加强科普宣传，促进公众对二氧化碳捕集、利用和封存的理解和支持。避免公众由于不了解而产生不必要的忧虑和反对情绪。

（边文越）