捕获二氧化碳！低碳生活的“点石成金术”

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　　2021年8月23日，第31个全国节能宣传周正式拉开了帷幕。在本届节能宣传周上，“碳”这一概念稳居C位，不仅“节能降碳，绿色发展”被选作宣传主题，“碳达峰”、“碳中和”、“碳交易”、“碳固定”等概念也被多次提及。

　　当前，我国不断完善绿色低碳政策和市场体系，力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。实现碳中和目标，一方面需要人们践行绿色低碳的生活方式，减少碳排放；另一方面，还需要运用工程技术手段，合理处置已排放的碳。

　　2021年6月17日，国家发改委发布了《国家发展改革委办公厅关于请报送二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）项目有关情况的通知》，点名CCUS技术为“碳回收”这一环节的关键技术。此文件一出，在学界与工业界内都掀起了不小的波澜。

　　那么，究竟什么是CCUS技术？怎么利用CCUS技术？它对于“碳中和”又有哪些帮助呢？

　　被循环的碳的“一生”

　　CCUS，全称Carbon Capture, Utilization and Storage，意为碳捕集、利用与封存技术，为了理解这一技术的意义，我们不妨先来看看碳的“一生”是如何度过的。

　　如同地球上的水以气态、液态和固态的形式，在陆地、海洋和大气间不断循环一样，地球上的碳元素也不断地在生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换，并随地球的运动循环不止。

　　碳是一种常见却奇妙的元素，它们通过彼此链接，可以构成各种有机物，进而演化出丰富的生命体。生物活动与繁衍生息的过程，也时刻伴随着碳的代谢循环过程。

　　由于地球上很少发生元素的转变，因此地球上的碳基本上是守恒的。任何涉及碳的物理及化学过程都必须从一处取得碳，并在过程后转移到另一处。

　　上古时期，伴随着未开化的人类首次在木头上点燃文明的火种，二氧化碳排出。随后的某个时刻，这些二氧化碳被一片森林吸收，变成了森林木材的一部分。这些木材中的碳，或被燃烧重新进入大气，继续参与流动过程，成为“流动碳”；或被埋葬在地底逐渐碳化为化石燃料，进入岩石圈，成为“休眠碳”。这就形成一个简单“碳循环”过程。

　　碳元素在地球中的循环路径和量级（红色部分为人类影响下的排放部分，黄色为自然界的碳循环通量，白色数字表示储存的碳，单位十亿吨碳元素）

　　（图片来源：参考文献1）

　　在以万年为单位的地球演变中，99.9%以上的碳元素变成了碳酸盐、煤炭、石油、天然气等物质，深埋地下或海中，进入了“休眠”状态，不再参与循环。

　　然而，随着社会的不断发展，人类对化石燃料的需求与日俱增，深眠在岩石圈的“休眠碳”被大量采掘和利用，重新进入了大气循环，变成了“流动碳”。自1965年以来，全球GDP的增长与二氧化碳的排放趋势高度一致，可以看出，化石能源的消耗推动了人类社会的发展。

　　二氧化碳排放量与GDP增长曲线（图片来源：参考文献2）

　　然而，随着化石燃料的加速开采，大气温室气体浓度持续上升，从1985年至2020年，大气内二氧化碳的浓度从345ppm增加到了412ppm（注：ppm，百万分之一），增加了20%，年复合增长率高达0.51%。