二氧化碳捕獲和封存是指把CO2從工業(yè)或相關(guān)能源排放源分離出來(lái)，輸送到封存地點(diǎn)進(jìn)行儲(chǔ)存，并使其長(zhǎng)期與大氣隔絕的過(guò)程。目前，主要的封存方式有地質(zhì)封存、海洋封存和碳酸鹽礦石固存等等。為了盡可能減少以二氧化碳(CO2)為主的溫室氣體排放，減緩全球氣候變化趨勢(shì)，人類正在通過(guò)持續(xù)不斷的研究以及國(guó)家間合作，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策、法律等層面探尋長(zhǎng)期有效的解決途徑。近年來(lái)興起的二氧化碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)和國(guó)際社會(huì)減少溫室氣體排放的重要策略。
化學(xué)吸收法是利用CO2氣體呈酸性的特點(diǎn)，用弱堿性物質(zhì)進(jìn)行吸收，然后加熱使其解吸，從而達(dá)到分離CO2的目的。日前JFE工程公司對(duì)采用化學(xué)吸收法捕捉CO2技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)，開發(fā)出了可在18℃、壓力為0.12MPa條件下將CO2轉(zhuǎn)換為固體物質(zhì)進(jìn)行分離回收的工藝。該工藝采用的吸收劑為籠形水合物NeoWhite（一種烷基銨鹽），是JFE工程公司與NEDO共同開發(fā)的蓄熱空調(diào)用的一種蓄熱材料，只需添加少量就可控制CO2轉(zhuǎn)變成水合物所需的壓力和溫度條件。當(dāng)排放的廢氣與NeoWhite的水溶液混合時(shí)，CO2會(huì)在室溫和接近常壓條件下被吸收形成冰凍果子露樣固態(tài)水合物，固液分離后，將固態(tài)水合物稍微加熱，CO2又轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，這樣氣態(tài)CO2就可以回收，水和吸收劑可以被重復(fù)利用。
JFE工程公司首先在其鶴見(jiàn)廠進(jìn)行了小規(guī)模試驗(yàn)，處理能力為3t/d，證實(shí)了幾乎常溫常壓條件下，CO2也可轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w水合物進(jìn)行分離回收。若對(duì)熱電廠、鋼廠和其他類似工廠煙道氣中的CO2進(jìn)行分離回收，年處理能力為30萬(wàn)～100萬(wàn)t，預(yù)計(jì)成本為2500日元/t。
為進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在JFE鋼鐵公司東日本制鐵所建設(shè)了以煉鐵廠熱風(fēng)爐廢氣為原料的CO2分離、回收試驗(yàn)設(shè)備。該工藝的原料氣為CO2體積分?jǐn)?shù)約為20%的熱風(fēng)爐廢氣，對(duì)原料氣進(jìn)行兩級(jí)處理，分離、回收氣體的CO2純度可達(dá)90%（體積分?jǐn)?shù)）。
當(dāng)前，國(guó)際上CCS技術(shù)研發(fā)所關(guān)注的主要問(wèn)題包括：CO2，在地質(zhì)封存系統(tǒng)中吸附和遷移的機(jī)理與規(guī)律。在地層中的相態(tài)及其變化規(guī)律、化學(xué)反應(yīng)及固化條件；注CO2采油過(guò)程中的物理化學(xué)理論問(wèn)題、復(fù)雜滲透流體力學(xué)原理、各類CO2：提高采收率(EOR)數(shù)值模擬基礎(chǔ)模型；長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸CO2的化學(xué)腐蝕機(jī)理與規(guī)律等。
隨著經(jīng)濟(jì)全球化深入發(fā)展，降低能耗和減排溫室氣體成為國(guó)際社會(huì)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”成為國(guó)際熱點(diǎn)，成為繼工業(yè)革命、信息革命之后又一波可能對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響的新趨勢(shì)。據(jù)預(yù)測(cè)，走“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展道路，每年可為全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生25000億美元的收益，到2050年，低碳技術(shù)市場(chǎng)至少會(huì)達(dá)到5000億美元。為此，一些發(fā)達(dá)國(guó)家大力推進(jìn)向“低碳經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略行動(dòng)，著力發(fā)展“低碳技術(shù)”，并對(duì)產(chǎn)業(yè)、能源、技術(shù)、貿(mào)易等政策進(jìn)行重大調(diào)整，以搶占產(chǎn)業(yè)先機(jī)。
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