減少溫室氣體排放以應對氣候風險已成為國際共識。當前全球已有超過120個國家將2050年實現“凈零排放”作為長期目標，我國于2020年提出“3060雙碳”戰略目標。在實現“雙碳”目標進程中，我國面臨碳排放強度高、脫碳時間短、技術起步晚等諸多挑戰，亟需強化全過程碳減排理念，攻克技術難題，明確并持續完善重點行業減碳技術路徑，加快碳捕集、利用和封存技術（CCUS）的研發、應用和推廣，并逐步加強非二氧化碳溫室氣體管控，推動“雙碳”目標如期實現。

01 重點碳排放行業的減排技術路徑

當前我國正積極開展碳達峰行動，穩妥有序推進各行業各領域碳達峰碳中和工作。根據生態環境部環境規劃院等機構聯合預測，鋼鐵、水泥行業預計于“十四五”期間實現碳達峰，石油化工行業于2030年左右實現碳達峰。電力、鋼鐵、水泥等重點碳排放行業的減排技術路徑逐漸明晰，其中部分技術已進入示范應用階段，具體如表1所示：

表1. 重點行業減排技術路徑及部分技術應用示范工程

考慮到行業碳排放涉及生產環節多、產業鏈條長，各行業在減排過程中應貫徹全過程碳減排理念，通過調整能源結構，從源頭控制CO2排放（提升傳統化石能源利用效率、終端用能電氣化、發展清潔能源）；全面開展鋼鐵、建材、有色、化工等工業領域減排行動（過程控制與工藝替代、優化節能與深度減排）；發展應用CCUS技術（化學轉化、生物轉化、碳固化儲存）等途徑實現行業全生命周期碳減排。

02 二氧化碳捕集與資源化利用技術研究進展

CCUS技術是實現碳中和目標的托底性技術，是當前的研究熱點和難點。研究團隊針對碳捕集技術和CO2資源化利用技術等兩個關鍵技術環節開展科學研究，取得了技術突破。

1、碳捕集技術

化學吸收法是碳捕集技術中最具應用前景的技術之一，但該方法仍存在吸收負荷低、再生能耗高、腐蝕性強、易氧化損失等問題。為解決上述問題，研究團隊建立了囊括新型吸收劑、催化解析材料、碳捕集設備、工藝流程模擬和碳捕集工藝包的關鍵技術研發平臺，確立以相變吸收劑耦合催化為主的第三代低能耗碳捕集技術研發思路，并取得了重要成果，包括：開發了系列物理溶劑-復合胺相變吸收劑、離子液體吸收劑與介孔固體酸催化劑等核心材料，研發高效傳熱傳質與動態分相裝備，發明高效除霧耦合多級水洗胺逃逸深度控制工藝與富液耦和冷凝液分流節能工藝等（表2）。

目前上述材料和技術已從實驗室研究進入工業化示范應用階段。研究團隊搭建了2000噸/年碳捕集中試系統測試平臺，開展核心材料、關鍵裝備與先進節能工藝綜合性能的放大測試。團隊主持開展了20萬噸/年燃煤鍋爐全煙氣量碳捕集與循環利用示范工程項目建設，首次采用相變吸收劑實現低能耗碳捕集，捕集二氧化碳全部用作醋酸生產原料；目前該項目已經順利經過試生產，系統整體運行并達到設計要求。

表2. 低能耗碳捕集技術研究進展

2、CO2資源化利用技術

CO2資源化利用是資源碳中和的重要途徑之一，其主要的方式有化學轉化、生化轉化和礦化利用等。針對這一研究領域，國內外科學家和工業界在CO2催化轉化制備C2及以上化學品、CO2催化轉化為塑料、石墨烯及淀粉等、碳污協同資源化（化肥、蛋白質、氨基酸等）等前沿方向取得科技進展，并實現了CO2催化轉化制化學品（CO2加氫制甲醇、催化轉化制冰醋酸）及礦化固化（鋼渣石灰渣等工業固廢礦化CO2制備多孔材料）的工業化應用。

03 非二氧化碳溫室氣體控制與資源化利用技術

除了CO2，CH4、N2O等非二氧化碳溫室氣體的減排同樣需要高度重視。表3總結了CH4和N2O的主要排放源、控制技術及資源化利用技術。以甲烷減排為例，甲烷催化燃燒技術是其關鍵的減排技術之一，可應用于天然氣汽車尾氣處理、煤礦和油氣井通風瓦斯氣處理，其中低成本、穩定的貴金屬負載型催化劑的研發是其亟待攻克的技術難點。

表3. CH4和N2O主要排放源、控制技術及資源化利用技術

實現“雙碳”目標、建設美麗中國是一個復雜性、系統性工程。未來，我國應聚焦各行業全過程減排技術路徑的制定與優化，創新清潔能源利用技術，持續研發減污降碳協同增效關鍵先進工程材料與化學工藝，全面開展低能耗碳捕集技術和CO2利用與封存技術研究，大力推廣其工業化應用，建立以CCU技術為基礎的人工碳循環，同時加強非二氧化碳溫室氣體控制與資源化利用技術的研究，通過科技創新推動實現碳中和目標。