促进碳捕集规模化应用

钱伯章 2026-01-06

碳捕集技术为化工绿色转型提供重要支撑，已实现试点应用，但规模化推广受能耗高、成本高、产业链协同不足等制约，未来将从材料工艺创新、节能效能提升、产业协同发力突破。

当前，碳捕集技术已在部分化工场景中实现小范围、试点性应用，但其规模化、商业化推广仍面临多重瓶颈，未来将从材料与工艺创新、节能与效能提升和产业协同三个方向发力迈向规模化应用。

　　碳捕集技术在石化化工行业绿色转型中具有多重价值。江苏大学介绍的电催化碳资源转化技术，可将一氧化碳高效转化为乙烯等基础化学品，不仅实现了碳资源的循环利用，也为绿色化工开辟了新路径。

　　太原理工大学则从资源化利用角度补充了新的见解：开发的纳米级沸石分子筛吸附剂，能够将低浓度瓦斯中的甲烷提纯至99.99%(4N级)，为实现电子级甲烷的国产化替代提供了可行方案。

　　中国矿业大学碳中和研究院提出的煤基固废与二氧化碳协同处置方法及矿化技术，不仅能实现煤基固废的大规模消纳和高值化利用，还可同步完成二氧化碳的矿化封存，是助力实现“双碳”目标的关键性技术之一。

　　尽管碳捕集技术应用前景广阔，但其产业化进程仍受多重因素制约，亟待突破核心瓶颈。大规模碳捕集还面临能耗大、成本高、装备放大难、耦合性强、灵活性差和长周期安全稳定运行难等问题，制约了碳捕集技术的商业化推广应用。

　　技术经济性不足成为首要障碍。在电催化还原制乙烯过程中，产物选择性低、副产物多导致后续分离成本居高不下，现有系统的碳转化率不高，直接影响整体运行经济性。

　　产业链协同不足同样制约着发展速度。大连理工大学从产业实践角度指出：开发的二氧化碳制甲醇技术，面临国内总量不足、难以满足规模化应用需求的困境，这需要上下游产业链的紧密配合与协同布局。团队的研究也揭示了行业共性瓶颈。降低再生能耗、抑制吸收剂损耗、简化再生工艺是二氧化碳捕集技术发展的关键问题。具体来看，工业烟气二氧化碳浓度低、湿度高，导致捕集过程能耗高且吸附剂易受水分干扰，进一步加剧了碳捕集资源化的产业化难度。

　　针对技术经济性不足、产业链协同弱等瓶颈，提出系统化破解路径，同时预判碳捕集技术系统化创新将催生多个新兴赛道。

　　在材料与工艺创新上，常州大学提出，应面向工业分离需求，以分子模拟与机器学习为基础构建材料设计方法，聚焦高性能有机硅膜材料开发，精准设计孔道结构与表面特性匹配的材料体系。这类膜材料也被认为有望打破国外技术垄断，成为未来碳捕集领域的核心材料。

　　在节能与效能提升方面，南京工业大学分享了其团队在新型智能吸附材料方面的探索。他们受生物机理启发，通过光等外场激发动态调变吸附剂的性质，打破了传统吸附剂的限制，为降低传统吸附再生过程的高能耗问题提供新思路。指出，当前这类材料的性能仍在持续优化中，其实际工程化应用也面临一系列挑战，但这条路径为节能降耗展现了潜在价值。

　　产业协同层面，呼吁企业前瞻性布局碳资源转化：开发的低浓度瓦斯提浓技术已完成公斤级吸附剂放大及工业侧线试验，正与能源企业合作推进技术落地，力求实现资源高效利用与减排增效的双赢。碳捕集与化工流程深度耦合的系统集成模式，将成为未来产业化的主流方向。智能材料等技术融合，将推动碳捕集技术从“单元创新”迈向“系统变革”，助力大规模产业化落地。

本文系“流程工业”首发，未经授权不得转载。责任编辑：胡静，审核人：李峥

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