二氧化碳是主要的温室气体之一，对气候和环境有很大的影响。二氧化碳捕集、利用与封存技术是近年来备受瞩目的一项减碳技术，即把生产过程中排放的二氧化碳捕集提纯，继而投入新的生产过程再利用、封存，可直接减少二氧化碳排放，也被形象地称为“碳捕手”。“碳捕手”如何捕捉二氧化碳？捕捉之后的二氧化碳又去了哪里，如何被利用？
在陕西延长石油榆林煤化公司，刚刚被捕集并液化的二氧化碳正被注入运输槽车，随后要送往150公里外的采油厂，通过注气井口注入到深约1300米以下的地下油层，从而被长久地封存起来。这就是英文缩写为CCUS的二氧化碳捕集、利用与封存技术，也是公认的实现化石能源低碳化利用的最有效手段之一。
CCUS可将二氧化碳从工业、能源生产等排放源或空气中捕集分离，并加以利用或输送到适宜场地封存，最终实现二氧化碳的减排，是实现碳达峰碳中和的重要技术手段。
中国21世纪议程管理中心和国际能源署联合发布的《中国CCUS与氢能耦合报告》指出，过去十年，我国在发展和部署CCUS方面取得显著进展，目前的在运商业和示范项目每年可捕集近300万吨的二氧化碳。
陕北地区有大量的油气和煤化工企业，碳排放源十分集中，也成为CCUS项目较多的地区。煤化工企业往往需要大量的氢气作为原料气体，但生成氢气的同时会产生二氧化碳，二者比例几乎是1:1，这也就是煤化工企业成为碳排放“大户”的主要原因。有了“碳捕手”，就能有效解决这一问题。二氧化碳是如何捕集的？以这家企业为例，化工流程里有一个净化装置，在这个装置里，通过特定的技术工艺，先将工业废气中的二氧化碳溶解、解析出来。
在现代化的煤化工企业，这一系列复杂的化工流程都是在封闭的锅炉和管道内进行的，完全不用人工介入，工程师们只需通过中央控制室的一块块屏幕，24小时监测设备运转就可以了。目前，榆林煤化公司已建成投产年30万吨二氧化碳捕集装置。以一棵树每年吸收二氧化碳18.3公斤计算，该装置相当于1640万棵树1年所能吸收的二氧化碳量。
CCUS是实现碳中和的关键核心技术
自“双碳”目标提出以来，我国正在挤进一场深刻的、经济社会系统性的变革；而CO2捕集利用与封存（CCUS）正是实现这一目标不可或缺的手段。
CCUS是指将CO2从工业、能源生产等CO2排放源或空气中捕集分离，并加以利用或输送到适宜的场地封存，从而实现CO2减排。该技术可将一向被视为有害气体的CO2转化为一种资源，故对促进化石能源的高效利用、能源行业的转型具有很重要的意义。
当前，CCUS技术体系庞杂，各环节根据其原理差异还可进一步细分。仅二氧化碳的燃烧后捕集技术就可通过吸收、吸附、膜分离、低温分馏、富氧燃烧等技术来实现，而二氧化碳的利用则根据工程技术手段的不同，分为地质利用、化工利用、生物利用等。近两年CCUS技术更新速度很快，“2020年‘双碳’目标提出之后，CCUS又有了更多发展空间，难度更大但更为灵活的空气直接捕集等新型负碳技术也有了新突破。”
到2050年，在我国的能源结构中，化石能源仍将扮演重要角色。采用CCUS与火电结合可实现火电行业的近零排放，特别是碳捕集封存与生物质耦合技术（BECCS）可实现负碳排放，是在强减排条件下实现碳中和目标的重要选择。
我国的CCUS技术目前仍然处于示范阶段，技术成熟度低、经济性不高、商业模式缺失制约着CCUS产业化的进程。中国CCUS技术发展2019版路线图预测，到本世纪中叶，CCUS技术的能耗和成本问题将得到根本改善，不仅可以推动化石能源高效低碳利用，空气直接捕集技术和BECCS甚至可以实现负排放。
碳捕集利用与封存（CCUS）的理念不断更新，技术快速迭代，示范工程加速推进，20多年的跟踪与积累，为我国CCUS规模化工程应用积蓄力量。2020年，国家提出碳达峰碳中和远景目标，为CCUS大规模工程化注入了强大动能。
海外CCUS项目
海外CCUS项目起步早，规模较大，国外报道的第一个大型CCUS项目是1972年美国建造的Ter-rell项目，CO2捕集能力达4×105～5×105t/a。之后，挪威、美国、加拿大、澳大利亚、日本及阿联酋等国家加快了CO2捕集项目的工业化进程，碳捕集能力达到了1×106t/a。
国内CCUS项目
国内CCUS项目起步较晚，各环节技术均取得显著进展，但大部分尚处在基础研究、中试或工业示范阶段，已投运或建设中的CCUS示范项目多以石油、煤化工、电力行业小规模的捕集驱油示范为主，鲜见大规模多种技术组合的全流程工业化示范。
2022年8月25日，由中国石油化工集团有限公司（以下简称中国石化）建设的全国最大CCUS全产业链示范基地、首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化—胜利油田CCUS示范工程在山东淄博投产，标志着我国CCUS产业开始进入技术示范中后段——成熟的商业化运营，也将为我国大规模开展CCUS项目建设提供更丰富的工程实践经验和技术数据。
据CCUS减排贡献需求数据预计，如果要达到2060年碳中和与全球1.5℃温控目标，CCUS至少需要贡献1.41×108t/a的减排需求。相较于已投运或建设中的CCUS示范项目数量，我国CCUS尚有很大的发展空间。
“碳捕手”如何将二氧化碳变废为宝？
CCUS是二氧化碳捕集、利用与封存技术，是我国减少二氧化碳排放的重要战略储备技术。加快推进CCUS技术应用和产业链发展，是能源行业实现“双碳”目标的现实需要和重要路径。捕集并制成液态二氧化碳只是CCUS的第一步，接下来，这些煤化工企业所产生的“废气”，将在采油厂发挥意想不到的作用。
陕甘宁盆地，在地质学上又被称为鄂尔多斯盆地，蕴藏着丰富的煤炭和油气资源。然而，这里地下油层渗透性差、地层压力较小，很多油田钻井之后，油往往无法自然流出，以往大多需要通过注水的方式，来达到驱油效果，但这样既增加了开采成本，又要消耗大量水资源。如今，通过技术攻关，将液态二氧化碳注入到采油厂进行驱油，就巧妙地解决了这个难题。
在延安的一处采油厂，记者看到，零下20℃的液态二氧化碳被注入油井，低温让管道阀门外侧常年处于结冰状态。目前，这里已经投运了年10万吨二氧化碳驱油和封存项目。为确保安全和封存效果，工程师每天都会对来自空中、地面及地下的监测数据进行分析。而少数随着石油一起采出的二氧化碳，还会通过循环利用系统重新注入地下。
技术革新让减碳有了全新路径，而陕北地区富集的能源化工企业，更让CCUS具备了商业化的价值。从二氧化碳的捕集地到利用、封存点不到200公里，这极大降低了运输成本，也让减碳效益更加凸显。
随着CCUS不断成熟，目前，陕北地区已建成投产各类示范项目近10个。仅上半年，陕西全省捕集二氧化碳近55万吨，其中，驱油利用20万吨、转化利用35万吨，相当于3000万棵树1年所能吸收的二氧化碳量，减碳效益初显。
