二氧化碳是空气中常见的化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO₂，常温下是一种无色无味气体，密度比空气大，能溶于水，与水反应生成碳酸，不支持燃烧。固态二氧化碳压缩后俗称为干冰。目前，二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。经过科学家的长期研究实验，二氧化碳相关的技术和应用不断涌现，使昔日的“废气”也有了其用武之地。

二氧化碳封存背后的石油价值

由于二氧化碳是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀，黏度下降，还可以降低油水间的界面张力、改变原油密度，有助于在储层形成比较有利的原油流动，有利于原油中轻质馏分汽化和抽取。

与其他驱油技术相比，二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点。据国际能源机构评估，全世界适合二氧化碳驱油开发的资源约为3000亿-6000亿桶。

二氧化碳纯度在90%以上即可用于提高采油率。二氧化碳在地层内溶于油后，使原油体积膨胀，黏度降低30%-80%，油水界面张力降低，有利于增加采油速度，提高洗油效率和收集残余油。二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%-15%，延长油井生产寿命15-20年。二氧化碳可从工业设施如发电厂、化肥厂、水泥厂、化工厂、炼油厂、天然气加工厂等排放物中回收，既可实现温室气体的减排，又可达到增产油气的目的。

前苏联最早从1953年开始对注二氧化碳提高采收率技术进行研究。1967年前苏联石油科学研究院在图依马津油田的亚历山德罗夫区块进行了工业性基础试验。尽管这些油藏的地质条件不同，但都取得了好的应用效果。

自20世纪80年代以来，美国的二氧化碳驱项目不断增加，已成为继蒸气驱之后的第二大提高采收率技术。美国目前正在实施的混二氧化碳相驱项目有64个。大部分油田驱替方案中，注入的体积二氧化碳约占烃类孔隙体积的30%，提高采收率的幅度为7%-12%。 目前，美国每年注入油藏的二氧化碳量约为2000万吨至3000万吨。

近年来，加拿大对二氧化碳驱开采重油进行了大量的实验研究。加拿大从实验上证实二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降低到用蒸气驱替的水平。加拿大的韦本项目是目前世界上最大的碳封存项目之一。加拿大能源公司利用从美国北达科他州一座煤气化厂输出的二氧化碳给一个老油田加压，以提高石油产量。此项目将永久封存2000万吨二氧化碳，并使油田增产1.22亿桶石油。

道达尔公司每年把15万吨二氧化碳注入法国西南部衰竭的Rousse气田，以提高采收率，并减少温室气体排放。道达尔公司与法液空公司、法国石油研究院以及法国地理和矿产研究局共同实施这一项目。

阿联酋计划投资20亿-30亿美元建设碳捕集和封存网络，以减少排放和提高阿联酋的石油产量。该项目将可减少阿联酋的碳排放，阿联酋拥有廉价的能源，排放地区相对邻近于油田和丰富的大型油藏，便于贮存二氧化碳，提高石油采收率。

一种新型塑料可高效利用二氧化碳

东京大学研究院2014年3月10日发表公报称，其工学系的研究小组成功合成了一种以二氧化碳为原料的新型塑料。这种塑料中的二氧化碳含量比例较高，有望为提高二氧化碳利用率、减少温室气体排放做出一定的贡献。

二氧化碳是能够廉价大量获得的碳资源，虽然研究人员此前也曾合成以二氧化碳为原料的塑料，但其中二氧化碳的含量比例很低，这些塑料在燃烧时会产生有毒的氮氧化物气体，而且其耐热性不强，在接近室温的条件下其硬度就会出现很大变化。

东京大学的野崎京子教授和同事在新一期英国《自然·化学》杂志网络版上报告说，他们将二氧化碳与作为合成橡胶原料而大量生产的丁二烯组合在一起，利用钯催化剂和自由基聚合反应，制造出一种新型塑料。

这种塑料呈粉末状，熔化后可延伸成透明片状材料，即使燃烧也不会产生氮氧化物。该塑料的二氧化碳含量比例高达29%，即使在高温下它也不易变形，其分解温度最高可达340摄氏度，熔化后可注塑成型。

研究小组认为，由于这种新型塑料硬度较高，因此用途广泛，可用于制造塑料箱、薄膜等。今后通过扩大产量和改良生产工艺，有望廉价生产这种塑料，还有可能利用火力发电站等产生的二氧化碳制造这种产品，为减少温室气体排放做出一定的贡献。

二氧化碳高效制取甲醇

2014年8月初。法国研究人员最新研发出一种利用二氧化碳高效制取甲醇的技术。

法国原子能委员会下属的萨克莱辐射材料研究所的研究人员首先将二氧化碳加氢合成甲酸，然后使用稀有金属钌作为催化剂，将甲酸转化为甲醇，生成率高达50%。

美国华盛顿大学的专家组在2013年便开发出以稀有金属铱为基础的可将甲酸转化成甲醇的催化剂。然而，一方面，铱的价格极高;另一方面，使用这一催化剂制造甲醇的生成率最高只有2%。

而法国研究人员将甲酸催化成甲醇时选择了以钌为基础的催化剂。钌的价格仅是铱的十分之一，大大降低了生产成本。同时，甲醇的生成率也高达50%。

二氧化碳高效变身合成气

2014年8月初，美国伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家合成了一种催化剂，能够在大尺度上将二氧化碳(CO₂)转化成一氧化碳和氢气的合成气。研究人员称，使用这种催化剂大幅提高了转化效率，减少了催化反应中所使用的金、银等贵金属催化剂的用量，向温室气体产业化利用迈出了一大步。这项研究发表在近日出版的《自然·通讯》杂志上。

物理学家组织网的报道称，美国伊利诺伊大学芝加哥分校机械和工业工程教授阿明·萨利希-空锦和他的同事设计出了一种独特的接触反应，用二硫化钼和离子液体转移二氧化碳中的电子的方法，将二氧化碳转化为一氧化碳和氢气的混和气体。新的催化剂提高了效率，减少了反应中如金、银这样的贵金属用量。

萨利希-空锦说：“有了这种催化剂，我们可以直接减少二氧化碳的排放，并将其转化为合成气，免去了昂贵的第二次气化过程。与其他化学还原方法相比，新技术的优点是除了一氧化碳外，还能产生氢体，最终形成一氧化碳和氢气的混合物。

研究人员称，二硫化钼是一种非常有用的材料，与其他催化剂相比，它更容易控制，活性更高，反应中也不必向其中插入其他材料。借助这种催化剂能保证数小时持续稳定的催化反应。如金和银这样的贵金属催化剂，催化活性都是由晶体结构确定的，而二硫化钼的催化活性都在材料的边缘上。对边缘结构的调整相对比较简单。他们能够很容易地将二硫化钼垂直排列，可以产生更好的催化效果。使用新的催化剂后，一氧化碳与氢气在合成气中的比例也可以很容易地进行调控。

论文的第一作者、伊利诺伊大学芝加哥分校研究生穆罕默德·阿萨迪说：“这一研究向废气的产业化应用方面迈出了一大步。对于废气的利用来说，这是一个真正的突破，它能够在大尺度上用较为便宜的催化剂将二氧化碳转化为其他燃料，同时在环境上也十分友好。我们最终的目的是让实验室的成果在现实中获得广泛应用。”

二氧化碳化身可降解塑料实现产业化

2012年5月25日，中科院长春应用化学研究所承担的中科院知识创新工程重要方向项目——“二氧化碳基塑料的产业化关键技术”通过验收，同时该所已建成万吨级二氧化碳基塑料生产线，并完成3万吨/年生产线工艺包的设计。

二氧化碳基塑料是以二氧化碳和环氧化物为主要原料，经化学方法制得的绿色高分子材料，既可高效利用二氧化碳，变废为宝，又具有良好的阻气性、透明性，并可完全生物降解，有望广泛应用在一次性医疗和食品包装领域。

中科院长春应化所于2001年在国内较早地开展了该领域的研发，并在2004年与蒙西集团合作建成了世界上第一条具有完全自主产权的年产千吨级二氧化碳共聚物生产线。为加速推进二氧化碳基塑料的产业化，长春应化所于2008年承担了中科院知识创新工程重要方向项目“二氧化碳基塑料的产业化关键技术”的研究。

科研人员开发出高效、稳定、低成本的稀土组合和载体化催化剂，开发了万吨级二氧化碳基塑料的生产技术、低锌含量的聚合物后处理技术，聚合物中重金属含量达到了美国生物降解塑料协会的要求;改性后的二氧化碳基塑料薄膜达到高密度聚乙烯薄膜的水平，并通过了美国BPI认证;为二氧化碳基塑料的产业化提供了切实可行的系统技术。该项目研究期间，申报国际专利3项，国内发明专利17项，授权国内发明专利2 项。

2009年与中海油合作建成年产3000吨二氧化碳共聚物现代化生产线，2011年12月与浙江台州邦丰塑料有限公司合作建成了万吨级二氧化碳基塑料生产线，于今年5月15日完成运转试验，并完成了3万吨/年生产线工艺包的设计，为我国建立具有世界竞争力的生物降解二氧化碳基塑料产业奠定了技术基础。

该项目研究期间在二氧化碳基塑料的三元催化剂设计和制备、多元聚合技术、聚合后处理技术、改性技术等方面申报国际专利3项，中国发明专利17项，授权国内发明专利2项。

二氧化碳驱油技术落户安塞油田

2014年5月12日获悉，随着中国石油勘探开发研究院及长庆油田有关技术人员在长庆采油一厂安塞油田杏北作业区选址成功，中国石油二氧化碳驱油技术正式落户安塞油田。

二氧化碳驱油技术，主要是针对目前世界上大部分油田经过注水开发后需要进一步提高采收率，解决水资源缺乏问题而研发的新技术。这项技术不仅能满足低渗透油田后期开发的需求，明显提高低渗、特低渗透油藏原油采收率，而且还适用于常规油藏的开发。

值得一提的是，这项技术的广泛应用，可有效解决二氧化碳的封存问题，很好地保护大气环境。

据悉，这次二氧化碳驱油技术在长庆油田的现场实验，是经过国家发改委、化工协会研究批准，由中国石油实施的重点实验项目，设计年注入二氧化碳10万吨。

这项实验技术选址于已开发30年、稳产22年，创造具有世界级先进水平的低渗透油藏开发模式——安塞模式的安塞油田，将对中国石油老油田三次采油技术的完善发展，改善老油田开发效果、提高原油采收率起到积极示范和引领作用。

二氧化碳驱油技术是一项比较成熟的采油技术。目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。美国是二氧化碳驱油项目开展最多的国家，每年注入油藏的二氧化碳约为2000万吨至3000万吨。二氧化碳驱油技术在我国石油开采中有着巨大的应用潜力。我国现已探明的63.2亿吨低渗透油藏原油储量中，约有50%属尚未动用储量，运用二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术优势。

二氧化碳合成气体肥料

一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用，效果最显著。在这两个时期中，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。

气肥发展前途很大，但目前科学家还难以确定每种作物究竟吸收多少二氧化碳后效果最好。

德国地质学家埃伦斯特发现，凡是在有地下天然气冒出来的地方，植物都生长得特别茂盛。于是他将液化天然气通过专门管道送入土壤，结果在两年之中这种特殊的气体肥料都一直有效。原来是天然气中的主要成分甲烷燃气起的作用，甲烷用于帮助土壤微生物的繁殖，而这些微生物可以改善土壤结构，帮助植物充分地吸收营养物质。