二氧化碳捕集、利用与封存(Carbon Capture，Utilization and Storage，简称CCUS)，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。
为了应对气候变暖，全球178个缔约方共同签署《巴黎协定》，长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内，并努力控制在1.5摄氏度以内。
2016年4月22日，中国加入《巴黎协定》，2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。全球石油储量约2406.9亿吨，平均每年消耗量约为50亿吨，可维持开采大约48年。全球煤炭储量约1.07万亿吨,平均每年消耗量85亿吨,可维持开采约117年。全球天然气储量约190万亿立方米，按目前开采速度计算，可维持开采约63年。我们急需通过可再生能源替代石化能源。
根据全球碳预算数据库（GCB）发布的研究，2023年全球化石燃料的碳排放量预计将达到368亿吨，比2022年增长1.1%。这种增长可能使得全球气候变暖在短短七年内有超过50%的几率突破1.5摄氏度的临界值，这将对地球造成不可逆转的损害。
2022年国内碳排放量达到了114.77亿吨，目前维持在110亿吨左右，约占全球碳排放量的30%。中国主要的二氧化碳是燃烧煤炭，随着新能源发电装机量的不断攀升，我国煤电发电已达峰值。中国高耗能的重化工产业各种产品的产量、特别是第一大二氧化碳排放户钢铁产量的增速已经下降。近年来水泥等也不断减产，排放也放缓。预计中国的二氧化碳排放，这两年会提前到达峰值，碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。
二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)作为重要低碳技术之一，政策一直将其列为重点支持、集中攻关和示范的重点技术领域。自2020年9月我国首次明确碳达峰、碳中和目标以来，国务院、国家发展改革委等部门陆续出台了多项政策，鼓励二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)行业发展与创新，《高等学校碳中和科技创新行动计划》、《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》、《绿色低碳发展国民教育体系建设实施方案》、《节能降碳中央预算内投资专项管理办法》等产业政策在二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术原理研究、重点应用行业、人才培养、发展方向和示范项目建设等方面做出了相应的规划，意在优化CCUS应用技术，加强行业耦合，促进二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)行业高质量发展，以助力经济绿色低碳转型和可持续发展。
截至2023年，全球已有约100个CCUS项目在运行或建设中，这些项目涵盖了发电厂、石化工厂、钢铁厂等不同领域。到2030年，全球CCUS市场的规模有望超过1000亿美元。这一增长趋势主要得益于政策支持和技术进步带来的推动作用。
目前来看，CCUS技术的成本较高，例如美国捕获每吨二氧化碳的成本可能高达1000美元，这使得CCUS技术在经济上难以具有竞争力。其次，CCUS技术的可行性也存在争议，部分案例显示运行效果远低于预期。
随着捕集技术的成熟、能耗的降低、基础设施的完善以及产业化能力的增强，预计2030年后CCUS技术将具备逐步推广应用的条件。CCUS技术减排潜力巨大，发展前景广阔，可助力发电、水泥、钢铁、化石燃料制氢等减排难度大的行业实现深度脱碳。
中国国内已投运或建设中的CCUS示范项目数量约为40个，捕集能力达到300万吨/年。这些项目主要以石油、煤化工、电力行业小规模的捕集驱油示范为主，但缺乏大规模的多种技术组合的全流程工业化示范。
从政策层面来看：中国政府对CCUS技术的支持力度在不断加大。近年来，相关部门出台了一系列政策推动CCUS发展，包括将CCUS试点示范纳入气候投融资项目支持范围，发布《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南（试行）》等，这些政策为CCUS技术的发展提供了有力保障。
从技术研发和应用方面来看：中国CCUS技术的理论攻关与现场试验均取得了重要成果和重大进展。目前，中国的CCUS技术已经涵盖了从二氧化碳捕集、运输、利用到封存的全流程，工程技术基本实现全流程配套。在捕集阶段，中国已经实现了燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧等多种技术的研发和应用。在运输阶段，中国已经建立了较为完善的二氧化碳管道运输网络，实现了长距离、大规模、低成本的二氧化碳运输。在利用和封存阶段，中国也在不断探索和创新，将二氧化碳转化为高附加值产品，如水泥、钢铁、化肥等，同时开展了海上盐水层及废弃油气田埋存二氧化碳的示范项目。
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行业趋势
据权威机构预测，全球CCUS市场将以49.7%的年复合增长率（2024—2030年）大幅增长。预计到2030年，收入将达到424.8亿美元；到2034年，收入预计达到峰值452.1亿美元，但从2040年起收入将趋于平稳。
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国际碳汇市场：近几年，国际碳汇市场的成交量呈现出增长趋势。2020年全球碳市场交易规模达2290亿欧元，碳交易总量达103亿吨。2022年，全球碳市场总交易规模达到8650亿欧元（约合6.3万亿元人民币），全球碳市场共交易了125亿吨碳配额，再创历史新高，这是全球碳市场交易额连续第六年增长。2023年，全球碳市场继续扩大，据LSEG《2023年碳市场年度回顾》报告，全球排放市场约有125亿吨碳许可证交易，价值达到创纪录的8810亿欧元，比上一年增长2%。
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全国碳排放权交易市场于2021年7月16日正式启动上线交易，这是全球规模最大的碳市场。2023年，国民经济和社会发展统计公报显示，2023年全国碳排放权交易市场碳排放配额成交量2.12亿吨，成交额144.4亿元。2023年底，全国碳排放权交易市场累计成交量更是达到了4.4亿吨，成交额约249亿元。与国际市场差距明显，我国CCUS尚处于起步阶段。
通过碳排放配额交易，碳市场为企业履行减碳责任提供了更灵活的选择，帮助行业实现低成本减碳。同时，碳市场形成的碳价也为开展气候投融资、碳资产管理等碳定价活动锚定了基准价格参考，促进了气候投融资工具创新，为低碳、零碳、负碳技术投融资提供了基础支撑、资金支撑。
火电行业：中国电力碳排放总量占全社会40%左右。根据《中国电力行业年度发展报告 2022》的数据，能源燃烧占全部二氧化碳排放的88%左右，而电力行业排放约占其中的41%。
钢铁行业：钢铁行业是我国碳排放量最高的制造业行业之一，其碳排放占全国碳排放总量的约15%。作为能源消耗密集型行业，钢铁行业在制造业的31个门类中碳排放量最大。
水泥行业：水泥行业的碳排放约占全国总量的13%，仅次于电力和钢铁行业。根据中国水泥协会统计数据，2021年全国水泥行业碳排放总量约13.45亿吨。
化工行业：化工行业在中国的碳排放中也占有一定比重，约占全国碳排放总量的12%左右。其中，石化化工行业的碳排放量较大，约占工业碳排放量的18%。
现在中国风光电的发电成本已经在全国范围内低于燃煤发电了，在阳光辐射最强烈的地区，光伏发电成本甚至只有燃煤发电成本的一半左右。但从整个电力系统的角度来看，中国实现碳中和还有一大关键问题需要解决，现在缺乏足够的消纳过剩风光电的电耗和补偿风光电短缺的零碳电源——即所谓的智慧能源，保障电力系统的稳定，提高风光电的利用率。
欧盟碳市场自2005年启动，是世界上第一个碳排放权交易市场，也是当今世界最成熟、交易量最大、运营经验最丰富的市场。为欧盟实现“到2020年将温室气体排放量在1990年水平上削减20%”的总体目标作出了重大贡献。
●第一个阶段为2005年～2007年，也被称之为实验阶段；
●第二个阶段为2008年～2012年。在第一阶段和第二阶段的配额分配方案主要由各成员国制定国家配额分配方案（NAP），各国政府通过NAP确定配额总量，拥有极大的自主权。
●第三个阶段为2013年～2020年。第三阶段开始取消欧盟国家配额分配方案，只设计欧盟总配额的上限，配额将根据统一的规则进行分配或者拍卖。欧盟碳市场完全市场化，形成了场内、场外、期货、现货、衍生品等多层次的市场体系，并帮助欧盟从2005年到2019年，排放交易系统覆盖的装置的排放量下降了约35%。
●第四阶段为2021年到2030年。为了实现欧盟2030年的整体温室气体减排目标，欧盟排放交易体系涵盖的行业必须比2005年的水平减少43%的排放量。为了加快减排步伐，从2021年起，排放配额总量将以每年2.2%的速度下降，而此前为 1.74%。
欧洲的碳交易市场2005年成立，近年来，随着全球对气候变化和环境保护问题的日益关注，交易量也在不断增加。2022年，欧盟ETS的碳交易额更是高达7514.59亿欧元，占全球总量的87%。2005年上线交易首日，欧盟碳价格为20欧元/吨；截至2024年4月末，欧盟碳市场（EU ETS）碳价66.88欧元/吨（524.86人民币/吨）。
2023年全国碳市场第二个履约期已于2023年12月31日落下帷幕。2023年CEA年度成交量2.12亿吨，年度成交额144.44亿元，日均成交量87.58万吨。2023年CEA成交均价68.15元/吨，较2022年上涨23.24%。2023年最后一个交易日环比2022年上涨44.40%。截至2023年12月31日，CEA累计成交量4.42亿吨，累计成交额249.19亿元。
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使用溶剂吸收：基本原理是二氧化碳被水和化学溶剂（例如胺）的混合物吸收
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使用吸附剂材料进行吸附：在吸附过程中，CO2被捕获在固体材料的表面上。CO2 被吸附后需要释放，并且吸附剂材料可以重复使用。
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直接空气捕获 (DAC)：二氧化碳是直接从空气中捕获并储存，目的直接降低周围空气中的二氧化碳浓度
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低温系统：在低温系统中，工艺过程中的烟气被冷却至低温，二氧化碳凝固形成干冰。然后可将干冰从气流中过滤、熔化、加压并送至储存。
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氧气燃烧：富氧燃烧过程使用纯氧来燃烧化石燃料，结果是仅由二氧化碳和水组成的烟道气流，除去水后，纯二氧化碳就可以运输和储存。
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膜技术：使用膜进行气体分离，用于将H2从CH4、N2和Ar中分离出来。
本次引进的技术为膜分离技术，应用纳米技术，解决频繁更换膜的问题。薄膜结构得到了改进，通过在大薄片上涂上纳米涂层，而不是传统的中空聚合物方法，去除孔隙，只允许不同于不同颗粒大小的材料的二氧化碳通过。由于膜系统不需要更换，它可以以模块化的方式生产，大规模的设施开发成为可能。
●本项目通过与海外核心科学家团队合作，在海外全资买断其核心团队拥有的核心技术。
●项目在中国区域注册专利，预计专利技术超过100项，专利涵盖如下方面：
1）膜材料技术：这包括开发新型、高效的膜材料，用于从工业排放、燃烧废气等中捕获二氧化碳。这些膜材料需要具有高选择性、高通量、高稳定性等特点。
2）膜制备技术：专利可能涉及膜的制备工艺，包括膜的涂覆、交联、固化等步骤。
3）膜组件设计：这包括膜组件的结构设计、布局优化等，以提高二氧化碳的捕获效率和降低成本。
4）膜分离过程：专利可能详细描述膜分离过程的操作条件，如温度、压力、流速等，以及优化这些条件以提高分离效率和降低成本。
5）系统集成技术：这涉及将膜分离技术与其他技术（如吸收、吸附、压缩等）结合，形成完整的CCUS系统。专利可能涉及系统的流程设计、设备选型、控制策略等方面。
电力行业：电力行业是全球二氧化碳排放的主要来源之一，因此电力行业对CCUS技术的需求非常迫切。通过CCUS技术，电力行业可以实现大规模的二氧化碳捕集和封存，进而减少温室气体排放，实现低碳发展。
化工行业：化工行业在生产过程中会产生大量的二氧化碳排放，尤其是在石油化工、煤化工等领域。CCUS技术可以帮助化工行业减少碳排放，同时还可以通过二氧化碳的利用实现资源的再利用，提高生产效率。
钢铁行业:钢铁行业是碳排放的主要工业部门之一，其生产过程中会产生大量的二氧化碳。CCUS技术可以通过捕集钢铁生产过程中的二氧化碳，减少排放，同时也可以将捕集的二氧化碳用于生产过程中的其他环节，实现碳资源的循环利用。
水泥行业:水泥行业也是碳排放的重要来源，其生产过程中会释放大量的二氧化碳。CCUS技术可以在水泥生产的不同阶段进行二氧化碳的捕集和封存，进而减少排放，同时还可以将捕集的二氧化碳用于生产水泥的原材料，实现碳资源的再利用。
项目计划在中国投建膜工厂，中国的制造业成熟和供应链稳定为CCUS膜工厂的量产提供了良好的环境。
1）制造业基础雄厚：中国拥有全球领先的制造业基础，特别是在化工、电力、钢铁和水泥等碳排放量大的行业。这些行业对于CCUS技术的需求大，为膜工厂的量产提供了广阔的市场空间。
2）产业链完整：中国的制造业涵盖了从原材料到最终产品的完整产业链。这种产业链的完整性使得中国能够更容易地组织生产所需的原材料、零部件和设备，为CCUS膜工厂的量产提供有力的支持。
3）技术创新能力：中国的制造业在技术创新方面也取得了显著进展。许多中国企业已经具备了自主研发和生产CCUS膜技术的能力，这为膜工厂的量产提供了技术保障。
4）供应链稳定性：中国的供应链稳定性在全球范围内享有盛誉。无论是原材料供应、生产设备采购还是物流配送，中国都能够保证供应链的顺畅运转。
5）政策支持：中国政府一直致力于推动绿色发展和应对气候变化。因此，政府对于CCUS技术的研发和应用给予了大力支持。这些政策支持包括财政补贴、税收优惠和研发资金等，为CCUS膜工厂的量产提供了有力的政策保障。
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