水泥行业是我国主要的根本原材料财产，水泥普遍使用于土木建建、水利工程等范畴，正在改善平易近生、鞭策国度经济扶植方面阐扬了主要感化。我国是全球最大的水泥出产和消费国，持续十余年连结世界首位。据统计，2023年全国水泥产量达到20。23亿吨，占全球总产量的49。68%。水泥出产耗损大量的煤炭、电力及石灰石原材料，是我国能源耗损和碳排放量较高的工业之一，也是建材行业中碳排放量最大的行业。2020年，我国建材行业二氧化碳排放总量为14。8亿吨，此中水泥行业的间接二氧化碳排放量为12。3亿吨，占建材行业总碳排放的83。11%，占全国碳排放总量的12。4%。
二氧化碳捕集操纵取封存（CCUS）做为一项可以或许实现二氧化碳深度减排并资本化操纵的环节手艺，正在全球范畴内备受关心。鉴于我国能源布局以高碳为从，工业制制碳排放量较大，鼎力鞭策减污减碳和结尾固碳的CCUS手艺，将为我国生态文明扶植以及实现碳达峰碳中和方针供给无力支持。水泥烧成碳排放量大，CCUS既是水泥行业实现碳中和方针的必然选择，也是亟需成长的对象。近年来，正在双碳方针的鞭策下，国度加大了对CCUS的系统性支撑，从政策、手艺、财产、尺度、金融等多个角度鞭策CCUS成长。水泥行业也积极推进CCUS项目扶植并取得了一系列主要进展和。可是，因为水泥窑烟气成分复杂、粉尘量大且二氧化碳浓度低等手艺特点，导致CCUS正在水泥行业的项目使用案例较少，并存正在出产运营成本高、手艺推广难等问题。
中国建建材料结合会通过调研国表里水泥行业CCUS手艺现状，采用环比法对影响手艺使用的次要要素进行了权沉评价，并做出了深度的演讲。成果表白，手艺成熟度、政策支撑和项目利润是目前水泥行业最关怀的三个方面。演讲预测，正在2060年碳中和情景下，单元水泥碳排放仍有约270kgCO₂/t需要依CCUS实现碳中和，水泥行业CCUS结构需要加速。二氧化碳捕集、操纵取封存（CCUS）是指将二氧化碳从工业过程、能源操纵或大气平分离出来，间接加以操纵或注入地层以实现二氧化碳（CO₂）永世减排的过程。CCUS是正在二氧化碳捕集取封存（Carbon Capture and Storage，CCS）的根本上添加了“操纵”（Utilization，U），CCUS按手艺流程次要分为捕集、输送、操纵取封存环节。
二氧化碳捕集手艺是指将二氧化碳从工业出产、能源操纵或大气平分离出来并捕集的过程，是CCUS手艺系统中的环节环节，同时也是耗能和成本较大的部门。碳捕集体例次要包罗燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。此中，燃烧后捕集的常用方式有化学接收法、物理吸附法、吸附分手法(变温吸附法和变压吸附法)、膜分手法、钙轮回法和低温蒸馏法等。二氧化碳运输是指将捕集或纯化后的二氧化碳通过公、铁、管道等体例运输到可操纵或封存场地等指定地址的过程，是CCUS手艺系统的两头环节。鉴于分歧运输体例的优错误谬误，CCUS项目标运输需要从运输容量、运输距离、运输成本、市场要素以及运输沿线交通结构等方面分析考虑。次要使用于食物、制冷、发泡材料、焊接等行业。例如，正在食物行业中，二氧化碳被用做碳酸饮料、啤酒的添加剂，以及正在食物冷链运输过程中做为制冷剂（干冰）；正在发泡材料范畴，二氧化碳被用做发泡剂以出产挤塑板保温材料；正在金属加工范畴，二氧化碳被用做惰性气体用于焊接。可是，操纵后的二氧化碳最终仍然会排放到大气中。化工操纵是指以二氧化碳为原料，取其他物质发生化学反映，产出附加值较高的化工产物。目前二氧化碳做为化工原料被普遍使用于多种出产过程中。如通过加氢合成甲烷、醇类（如甲醇、乙醇等）、醚类（如二甲醚）、无机酸（如甲酸）及低碳烷烃等工业合成气。此外，二氧化碳还用于出产纯碱、小苏打、白炭黑、硼砂及各类金属碳酸盐等大无机化工产物。然而，部门化工产物正在之后的使用过程中，仍可能因化学反映再次二氧化碳。矿化操纵是指操纵富含钙、镁的大固体烧毁物（如炼钢废渣、水泥窑灰、粉煤灰、磷石膏等）将二氧化碳化学接收成不变的无机碳酸盐的过程，正在实现二氧化碳减排的同时获得具有必然价值的无机建建材料产物，以提高二氧化碳和固体烧毁物资本化操纵的经济性。生物操纵次要是指生物固碳，操纵生态系统中动物的光合感化接收二氧化碳。目前研究次要集中正在微藻固碳和农做物二氧化碳气肥利用上。目前微藻固碳手艺次要通过微藻将二氧化碳固定后为液体燃料、化学品、生物肥料、食物和饲料添加剂等，通过微藻的固碳实现人工碳轮回。农做物二氧化碳气肥手艺是未来自能源和工业出产过程中捕集的二氧化碳调理到必然浓度注入温室，来提拔做物光合感化速度，以提高做物产量。次要是用二氧化碳来驱油/气（石油/煤层气、天然气、页岩气等）。二氧化碳驱油/气是一种把二氧化碳注入油层（或煤层）中以提高油气采收率的手艺，其次要目标是最大限度地提高油气采收率，而不是储存二氧化碳，虽然正在实现驱油/气后有一部门二氧化碳被永世储存正在以前含有碳氢化合物的孔隙空间中，可是二氧化碳封存量少、封存时间短，且可能会从钻井中泄露出来。因而，二氧化碳驱油/气只能看做是部门消纳二氧化碳的过程。二氧化碳封存，是通过必然手艺手段将捕集的二氧化碳注入深部地质储层，使其取大气持久或永世，从而实现碳减排的过程，封存体例次要包罗地质封存和海洋封存：地质封存是将捕获到的二氧化碳压缩（不小于CO₂的临界压力74bar，凡是为100bar或更高，以供给恰当的平安裕度并考虑管道中的压降）储存正在至多800m深度的地质构制傍边（目上次要有咸水层、油气层、煤层和页岩气层匹种），实现取大气持久或永世，目上次要采用油气层封存体例。海洋封存次要有两种体例：“消融型”海洋封存和“湖泊型”海洋封存。“消融型”海洋封存是将二氧化碳通过固定管道或挪动船只注入海洋深层（水深1000m以下较为常见）并使其消融到水体中；“湖泊型”海洋封存是将二氧化碳通过固定管道或者安拆正在海床深度3000m以下的沿海平台注入海底，使其沉降。初始形态下，二氧化碳以液体形式堆积正在海床上，因为其密度高于水，因而会构成一个“湖”，从而延缓二氧化碳向四周的分化和扩散。结合国间天气变化特地委员会（IPCC）历次评估演讲中对CCUS手艺定位演变大致能够分为三个阶段，从最后的“可行方案”到“环节手艺”，再到现在的“不成或缺”，逐渐明白了CCUS手艺正在各范畴实现碳中和方针历程中的环节性和主要性。
跟着CCS手艺的成长以及认识的不竭深化，我国于2006年正在喷鼻山会议初次提出二氧化碳捕捉、操纵取封存手艺，引入了二氧化碳资本化操纵手艺。正在双碳方针的驱动下，跟着新的使用场景不竭出现和深度减排需求的添加，CCUS手艺的内涵和外延获得了丰硕取拓展，我国对CCUS手艺的定位也正在不竭被从头审视和调整，曾经从碳减排储蓄手艺变成了碳中和环节碳减排手艺。
为鞭策CCUS手艺研发和项目扶植，美国、欧盟、正在财产成长、手艺研发、尺度规范以及资金税收等方面成立了“四位一体”的CCUS支撑政策系统，无效推进了CCUS手艺的研发立异和扶植使用。此中，税收抵免、间接资金支撑以及碳税等资金支撑政策正在CCUS项目标前期扶植中阐扬了主要感化。美国正在CCUS范畴处于全球领先地位，此次要得益于美国正在财务和税收方面临CCUS手艺研发和使用的鼎力支撑。自2008年起，美国通过《国内税收法》第45Q条目为二氧化碳封存供给税收抵免(45Q税收抵免)。2018年，美国加大了对CCUS项目标支撑力度，实施了更高的45Q税收抵免，对实施二氧化碳驱油的项目供给每吨35美元的税收抵免，对咸水层封存的项目供给每吨50美元的税收抵免。2022年8月，美国公布了《通货膨缩削减法案》（IRA），进一步加强了45Q条目的税收抵免政策！将工业用处CCS的税收抵免从每吨35美元提高到每吨60美元，将用于地质存储CCS的税收抵免从每吨50美元提高到每吨85美元；并为间接空气捕获（DAC）项目供给高额补助，将间接从大气中捕捉并封存的CCS的税收抵免从每吨50美元提高到每吨180美元，45Q税收抵免政策加快了CCUS项目标摆设。欧盟正在CCUS制和规范化方面走正在全球前列。2009年欧盟制定了“二氧化碳捕获和储存指令”（2009/31/EC），是世界第一部关于CCS的法令，对二氧化碳的运输、封存场地选址、勘察和封存许可证发放、二氧化碳监测以及消息公开等方面的要求做出了明白。欧盟的碳排放买卖系统(（EU-ETS）是全球首个区域性、强制性的碳排放买卖系统。正在第三阶段（2013-2020）期间，欧盟将捕捉、管道输送和二氧化碳的地质储存项目纳入了该系统，并将其做为结合履行机制(JI)项目标减排量（ERU）来处置。欧盟还通过多项研发赞帮打算来支撑CCUS的研发和摆设：一方面，通过“立异基金”为CCUS项目供给资金支撑。2022年11月，欧盟委员会将“立异基金”规模提拔至30亿欧元。另一方面，通过科研赞帮打算“地平线欧洲”推进CCUS手艺的成长，该打算正在2021年和2022年别离为CCUS手艺研发供给了3200万欧元和5800万欧元的资金支撑。为了激励私家投资CCUS项目，通过碳排放订价、投资税收抵免以及要求降低燃料排放强度的洁净燃料律例（CFR）等办法鼎力鞭策CCUS的成长。颁布发表了一项为期10年、总额约1。5亿美元的低碳和零排放燃料基金，用于支撑CCUS等洁净能源手艺的成长。此外，还颁布发表，到2030年二氧化碳捕集项目设备成本最高可获得50%的税收抵免。2021年，最高法院通过了《2018年温室气体污染订价法》，将碳税从2021年的每吨40加元提高到2030年的每吨170加元，昂扬的碳税和严苛的环保政策驱动企业（特别是油气企业）积极成长CCUS项目。正在碳市场方面，阿尔伯塔碳市场也是国际上纳入CCUS项目最多的碳市场，CCUS项目可通过阿尔伯塔排放抵消系统（AEOS）进行认证，签发核证减排量，正在阿尔伯塔碳市场进行碳排放抵消。正在我国“双碳”方针提出后，各部委和处所环绕碳达峰碳中和方针，连续出台了一系列政策，建立了“1+N”政策系统，从科技研发、示范使用、财务补助、绿色金融、尺度规范等多方面临CCUS手艺进行系统性支撑。虽然全国范畴内尚未有税收减免政策，但一些省市率先推出了补助办法。例如，深圳市对CCUS示范项目可供给最高达1000万元的赞帮，投产后每吨二氧化碳补助20元。中国人平易近银行创设了“碳减排支撑东西”，贸易银行能够从人平易近银行获批资金，为合适前提的CCUS示范项目供给绿色金融支撑，如中石化齐鲁石化-胜利油田百万吨CCUS项目获得了中国扶植银行的绿色贷款办事。目前，我国相关政策大多集中正在CCUS相关手艺的研发、试点使用以及加速尺度研制方面，正在支撑CCUS项目根本设备扶植方面相对亏弱。此次要是由于我国CCUS财产仍处于起步阶段，取发财国度比拟，手艺成长时间较短，全体手艺程度相对较低。正在全球层面，截止2024年3月，全球共有564个处于分歧阶段的CCS/CCUS项目，此中，已投运项目43个，年捕集能力5039万吨；开工扶植中的项目33个，年捕集规模3。4亿吨；合计年捕集能力4。2亿吨，较2022年添加75%。从项目碳源看，正在运转项目碳源以油气出产等能源行业为从，约占60%；正在建取规划的项目碳源以工业、发电为从，约占70%。从项目碳汇看，正在运转项目标碳汇次要以采用二氧化碳提高采收率的油气藏头从，约占70%；正在建取规划项目标碳汇以二氧化碳地质封存为从，接近80%。从地域分布来看，其次是欧洲。正在国度层面，美国目前是全球开展CCUS项目最多的国度。CCUS项目涉及水泥制制、燃煤发电、燃气发电、合计有154个项目，处于分歧成长阶段，此中正在运营的项目数量占全球一半。此次要得益于美国对CCUS手艺的政策支撑，并获得了商界、学术界和的普遍支撑，构成了必然规模的CCUS财产链。欧盟列国鼎力鞭策CCS项目财产链的成长，积极扶植工业集群和运输设备，推进CCs财产规模化、贸易化成长。同时，欧盟正在CCUS相关学问产权方面具有显著的领先劣势。目前，、法国等是全球CCUS专利的次要来历国。CCUS专利申请次要集中正在二氧化碳捕集范畴，其次是二氧化碳操纵和二氧化碳地质操纵取封存，而二氧化碳输送范畴的专利申请则相对较少。我国的CCUS项目涵盖电力、油气、化工、水泥和钢铁等多个行业，此中电力行业示范项目数量最多，跨越20个。自2022年以来，水泥、钢铁等难减排行业中的CCUS示范项目数量逐渐增加。截至2024年8月，我国已投运CCUS项目67个，包罗61个投运中项目和6个间歇运转项目。二氧化碳捕集能力约700万吨/年，驱油封存能力约420万吨/年，碳操纵产能约190万吨/年。碳操纵或封存体例次要包罗提高石油采收率（EOR）、矿化操纵、化学品制备等”。EOR是最次要、也是手艺最成熟的碳操纵体例。我国是最早正在水泥行业开展CCUS项目示范的国度。正在双碳方针的鞭策下，我国水泥行业的产、学、研各朴直环绕一系列CCUs手艺加速研发攻关，沉点聚焦正在碳捕集和碳操纵范畴，并已取得了积极成效。
该项目于2018年投产，是全球水泥行业首个烟气二氧化碳捕集纯化示范项目，采用化学接收法，设想年产5万吨液态二氧化碳，此中食物级3万吨，工业级2万吨。项目总投资5775万元，正在扶植过程中获得了400万元的严沉科技专项补助资金。2021年，海螺集团研究开辟了新一代水泥窑低耗高效二氧化碳捕集化学接收剂，进一步降低了捕集能耗，降低至。该项目于2024年投产，年产二氧化碳20万吨，是目前我国水泥行业规模最大的碳捕集操纵项目，此中15万吨工业级、4。5万吨食物级和0。5万吨干冰。项目总投资约2。6亿元，采用“全氧燃烧+变压吸附浓缩+变温变压吸附净化+低温精馏提纯”手艺，可大幅提高烟气中二氧化碳的浓度，捕集分析能耗降至1。6GJ/t。CO₂以下，显著降低运转成本。该项目是国内首个水泥窑协同措置复杂烟气下碳捕集及资本化操纵研究示范项目，年产二氧化碳10万吨，项目总投资约1。8亿元，此中约10%资金来自和科技项目补助。ISO/TC 265国际尺度化组织二氧化碳捕集、运输取地质封存手艺委员会（Carbon dioxide capture， transportation，and geological storage）担任制定CCS范畴的国际尺度，涵盖设想、施工、运营、规划取办理、风险办理、量化、监测和验证等相关勾当。目前，该委员会已发布13项国际尺度，还有8项正在研国际尺度。这些尺度次要包罗手艺指点尺度、量化验证尺度、平安尺度、运转设想尺度、监测和变乱处置尺度、办理和义务尺度等。
总之，我国的水泥行业CCUS手艺已初步进行到了贸易化使用阶段，将来会正在降低成本、财产链不变性、跨行业范畴中做沉点关心。估计到2060年，CCUS手艺正在水泥行业碳中和中的贡献将跨越50%。为鞭策CCUS手艺的成长，进行顶层规划和健全项目办理系统，加强尺度顶层设想，促朝上进步碳市场跟尾，供给融资能力和资金支撑，并加强国际合做。
