“這是清能院首創的新一代相變型吸收劑，目的是實現碳捕集的低成本與低能耗。”在中國華能集團清潔能源技術研究院（以下簡稱清能院）實驗室內的模擬大型碳捕集工程實驗裝置前，一排排深色的溶劑吸引了記者注意。
不僅如此，還有模擬二氧化碳從捕集到利用和封存全過程的裝置、由二氧化碳和可再生能源電解出來的氫氣制成的甲烷.......在山河行·華能“雙碳”行動第一站——清能院內，記者終于見到了“碳捕快”CCUS（二氧化碳捕集、利用和封存）技術的“廬山真面目”。
減碳路上的“碳捕快”，CCUS技術了解一下
“CCUS技術是將能源行業、工業過程中產生的二氧化碳捕集下來，送到合適的地點去加以利用，或者地質封存，避免或者延緩二氧化碳進入大氣，它是一項專門用來應對氣候變化的技術。”二十大代表、中國華能集團清潔能源技術研究院副總工程師郜時旺向記者介紹。
走進清能院溫室氣體減排技術實驗室，在CCUS模型前時，郜時旺創新工作室成員劉漢明博士向記者演示了CCUS技術的工作流程，“CCUS技術將二氧化碳排放源，如火電廠、化工廠等排放的煙氣，經過預處理后進行碳捕集，捕集的二氧化碳純化后，通常分為工業級二氧化碳和食品級二氧化碳，可用于金屬加工焊接保護、激光等工業應用和食品制作原料，或者通過采油井或是地質封存的注入井直接注入地底，實現地質封存。”
像處理日常生活用品囤貨一樣，捕集下來的二氧化碳也會選擇將其封存起來，實現與大氣長期隔絕。如何形象地理解二氧化碳封存過程？郜時旺創新工作室成員周娟博士解釋，“可以將封存過程想象成，尋找一個罐子，罐內需要有一塊可以容納二氧化碳的海綿，然后用蓋子將罐子密封。”
在封存環節中，選址是重要且關鍵的環節。周娟認為，“封存容量、安全性和經濟性是選址過程中比較重要的考慮因素。封存容量對應‘海綿’，孔隙越多越好，可以容納足夠多的二氧化碳；安全性對應‘蓋子’，不能發生泄露，而且要盡可能覆蓋住所有的‘海綿’；經濟性考慮的是罐子的地點，由于最后封存的二氧化碳來源于二氧化碳捕集的氣源，如果捕集地點和封存地點之間的距離很遠，會增加封存成本。”
捕集下來的二氧化碳具體可以應用在哪些地方？
“像咱們日常喝的可樂、啤酒等都可以用捕集來的二氧化碳進行制作。”郜時旺創新工作室成員王琪博士介紹，“碳利用是指二氧化碳實現資源化利用的過程，主要包括化學利用、地質利用、食品利用、生物利用。目前，食品利用和生物利用用量還比較少，最主要的利用方式是化學利用和地質利用。化學利用是將二氧化碳轉化為燃料和原料，包括甲醇、汽油、塑料等產品，而地質利用主要用于驅油和頁巖氣的開采。”
CCUS的創新之路如何走？華能這樣做
華能從2006年開始就進行開發CCUS技術，至今已擁有16年的研發和工程經驗，在這個過程中，清能院破解了很多難題，探索著CCUS技術與電力行業的結合，加強關鍵技術研發和示范，完成了多項CCUS技術的突破和示范項目的建成。
“把二氧化碳捕集技術從其他行業移植到電力行業，我們的發展與創新過程與常規還是有所區別的，在移植和建設過程中，與國內高校與國際研究機構進行合作，同時注重發展核心技術。”郜時旺向記者說道。
記者了解到，碳捕集作為CCUS的第一個環節，是成本最高的一個環節。過去，通常需要通過購買其他國內外科技公司，或者化工廠生產的商業吸收劑，過高的成本限制了CCUS的大規模工業化應用。
基于此，華能首創了高效低能耗復配型二氧化碳吸收劑，以及新一代相變型二氧化碳吸收劑，捕集性能在國際范圍內處于領先地位。
“復配型吸收劑，主要是從碳捕集材料的組分來講的，指的是多種碳捕集有效化學組分的組合，而相變型吸收劑，主要是從碳捕集材料吸收二氧化碳后的變化來講，碳捕集材料吸收二氧化碳后自動分為富相（含CO2較多）和貧相（含CO2較少），溶劑后續再生只需要對富相經行處理。”劉漢明向記者解釋。
“我們首創的吸收劑，損耗實現了大幅下降。不僅如此，碳捕集成本也下降了25%——50%。”郜時旺表示。
有了清能院自主研發的CCUS技術，華能一直積極推動技術成果“走出”實驗室，“落地”項目應用。
2008年在北京建成中國首個燃煤電廠碳捕集項目；2009年在上海石洞口第二電廠同步建成當時世界上最大的燃煤電廠二氧化碳捕集示范裝置，年捕集能力可達12萬噸，已運行超過10年，保持世界運行時間最長的記錄。2021年，華能的CCUS技術走出國門，將在澳大利亞建設完成中國首個碳捕集技術海外輸出項目。
在標準制定方面，清能院也牽頭制定國際標準ISO 27927《燃燒后CO2捕集吸收溶液的關鍵性能指標及測試方法》，實現了我國在碳捕集領域國際標準工作上“0”的突破，為全球燃燒后碳捕集技術提供技術規范和評價依據。
聚焦CCUS，未來還將如何探索？
為了更好研發和創新CCUS技術，清能院建設了高效靈活煤電及碳捕集利用和封存全國重點實驗室，在今年入選全國首批“全國重點實驗室”，是唯一一家由企業獨建以CCUS命名的全國重點實驗室。
在CCUS領域，華能始終在不斷探索未來發展。“目前，在碳捕集環節中，仍在進一步攻克捕集成本與運行能耗較高的挑戰，解決這個問題需要從二氧化碳捕集材料、工藝以及設備等方面進行技術創新。” 郜時旺表示。
以燃燒后捕集為例，“清能院將繼續在尋找高負載低能耗低成本的新型碳捕集材料和研制高通量低阻力緊湊型設備等領域發力，從整體上降低碳捕集技術的成本和能耗。”郜時旺解釋，高負載低能耗低成本是指單位吸收劑能夠捕集的二氧化碳量較高、捕集單位二氧化碳需要的能量較低，新型材料的生產成本低，而高通量低阻力緊湊型設備是指設備性能較高，對氣液處理量較大，阻力較小，設備占地面積小。
據了解，清能院也正在開發“液態陽光”，實現把二氧化碳、水和太陽能轉化為甲醇等可運輸液體燃料。繼上海石洞口燃煤電廠CO2捕集示范裝置后，目前在建的華能隴東基地150萬噸/年先進低能耗碳捕集工程勘察設計項目，建成后也將成為世界規模最大的燃煤電廠碳捕集工程。
10月16日，中國共產黨第二十次全國代表大會在人民大會堂開幕。習近平總書記在報告中指出，加快發展方式綠色轉型，加快節能降碳先進技術研發和推廣應用，積極穩妥推進碳達峰碳中和，積極參與應對氣候變化全球治理。
“二氧化碳的捕集利用和封存，對于實現能源轉型，保證能源安全，建設能源強國具有非常重要的作用，不僅如此，這項技術也是實現碳減排、應對全球氣候變化的托底手段。”郜時旺表示，在這一領域，清能院實現了從0到1的轉變，付出了很多的辛勞，未來希望科研能夠發揮出更大力量，取得更大突破，對實現“雙碳”目標作出更大貢獻。
當記者問及在華能CCUS領域擁有的諸多成績中感到最自豪的是哪一個時，郜時旺表示，“對我來說最自豪的永遠是下一個！希望未來我們的技術不但在中國能夠應用，也希望應用于世界，做出中國對世界碳中和的貢獻。”
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