目前每年捕获并利用的二氧化碳达2.3亿吨。
随着能源转型加速推进，我们捕获的更多碳可以得到有效利用。
水泥、乙烯、航空燃油等领域都提供了选择，但哪些方案切实可行？
要减少碳排放，很难找到比碳捕集与利用（CCU）更直接的解决方案。碳捕集与利用是指捕获碳排放并将其转化为有价值商品的做法。
CCU已应用于提高石油采收率和合成化肥等领域，但迄今为止，每年仅利用了约2.3亿吨二氧化碳。这仅相当于全球每年排放约500亿吨二氧化碳当量的two百分之一。
在实现2050年净零排放的过程中，国际能源署预计，到2030年将捕获12亿吨二氧化碳，到2050年将捕获60亿吨，届时我们每天将捕获1600万吨，并储存于大型地下储层中。随着这些计划逐步落实，我们必须自问：CCU技术能否有效利用这些碳？如果可以，我们应重点利用这些排放物生产哪些含碳产品？
例如，我们可以将二氧化碳转化为碳酸钠，用于玻璃制造和烘焙，但我们目前每天的需求量仅约为15万吨二氧化碳。总之，无论英国《烘焙大赛》（Great British Bake Off）多么受欢迎，我们都不应投入过多资源用于生产CCU衍生的碳酸钠。
利用我们所捕获的碳
要确定哪些CCU衍生产品的规模能够与我们2050年每天捕获1600万吨二氧化碳的目标相匹配，我们必须考察目前以百万吨级日用量消费的含碳商品，并计算若这些商品由捕获的二氧化碳制成所需的碳预算。在此基础上，我们可以评估每个工艺背后的能源需求和经济性，从而就最佳CCU应用场景做出明智决策。
甲烷（用于供热和发电）
当前用量：约每天800万吨
若由CCU生产：每天需要约2200万吨二氧化碳
作为CCU产品的可行性：低
低碳足迹甲烷可通过CCU技术生产，即将捕获的二氧化碳与由低碳电力制得的氢气发生反应。然而，从能量学角度看，这并非理想方案；直接使用低碳电力效率高得多。
汽油（用于地面交通）
当前用量：约每天300万吨
若由CCU生产：每天需要约1000万吨二氧化碳
作为CCU产品的可行性：低
CCU衍生汽油曾被宣传为一条途径，可使内燃机实现碳中和改造，但电动汽车（EV）早已让这一构想失去意义。内燃机的能源效率仅为20%至30%，而电动汽车在使用可再生电力时效率可高达约70%。换言之，将能源用于为电动汽车充电，远比生产CCU衍生汽油更为有效。约70%效率。不过，CCU汽油的长期前景也不应被完全排除。随着插电式混合动力传动系统的重新兴起，可持续汽油或能助力实现碳足迹为零的长续航汽车。
随着插电式混合动力传动系统的重新兴起，可持续汽油或能助力实现碳足迹为零的长续航汽车。
水泥
当前用量：约每天1100万吨
若与CCU结合：最多可捕获约日产量的30%（每天330万吨）
作为CCU产品的可行性：高
尽管水泥生产的碳足迹很高，但水泥天然具有吸收碳的特性。生产完成后，据估计水泥可重新吸收其生产过程中排放二氧化碳的最多30%。二氧化碳的吸收会生成碳酸钙，并永久嵌入所得混凝土中，从而增强其强度。与生产燃料和化学品不同，该过程无需额外能源，而且在工艺设计得当的情况下，水泥生产产生的排放可直接回用于水泥生产。
此外，随着采用新兴零排放工艺生产的水泥进入市场，这一方案将持续适用，从而有望实现负碳建筑材料。
航空燃油
当前用量：约每天80万吨
若由CCU生产：每天需要约310万吨二氧化碳
作为CCU产品的可行性：中等
与电动汽车不同，电动飞机并未真正起飞。因此，许多可持续航空燃料（SAF）生产商都将CCU作为重点方向，它是实现无化石燃料飞行的少数可规模化途径之一。通过CCU生产SAF的核心在于将二氧化碳转化为一氧化碳（用于费托合成），或转化为乙醇（用于醇制喷气燃料工艺）。这两种工艺均可生成通常由石油炼制获得的烃类混合物。
CCU衍生SAF目前面临的问题在于价格。昂贵的技术加上二氧化碳转化环节的低能源利用效率，导致该燃料的价格比化石燃料替代品高出两至八倍。不过，只要可再生电力成本下降，且随着技术成熟资本支出减少，SAF价格有望在不远的将来降至可承受范围。
乙烯（用于含碳产品）
当前用量：约每天60万吨
若由CCU生产：每天需要约260万吨二氧化碳
作为CCU产品的可行性：高
乙烯为CCU提供了极佳的机遇。这种化学品是我们日常大多数产品的基本构件，例如管道、地板、窗框、包装、洗涤剂、溶剂、胶粘剂、纺织品等，这些产品均可在较长时间内锁存碳。此外，由CCU生产乙烯还可避免使用蒸汽裂解装置，目前每生产1吨乙烯，蒸汽裂解装置即产生1至2吨二氧化碳。
与其他CCU技术相比，由二氧化碳生产乙烯的技术尚不成熟。不过，利用电解槽将碳排放合成为乙烯，或通过分子脱水工艺由CCU衍生乙醇生产乙烯，已取得实质性进展。与SAF一样，这些路线目前仍存在价格溢价，其推广取决于能否在规模化运营中高效运行。尽管如此，能够通过CCU生产乙烯的技术可同时使众多产品脱碳，其潜力不容忽视。
我们的碳捕集未来
在每天捕获1600万吨二氧化碳的未来，我们显然能做的远不止将其埋入地下。
仅以满足当今消费所需的二氧化碳计算，就有每天约800万吨可单独用于乙烯、SAF和水泥生产，而甲醇和丙烯等其他关键CCU可行商品，也肯定能够进一步利用所捕获的碳。
考虑到各商品需求的增长，到2050年其消费量可能将高出2.5至3.5倍。即使对每种商品采用保守的4%年增长率，未来需求也可能使我们捕获的全部碳得到利用，无需储存。
话虽如此，正如废物回收优于填埋一样，重新利用碳排放所需付出的努力，将远大于简单地将其掩埋。主要障碍将是能源价格。若能源价格足够低，CCU产品甚至可能低于化石同类产品的成本，但在未来几十年，清洁、脱碳能源无疑将面临激烈竞争。
尽管如此，清洁能源装机并未放缓，且预计2030年前将投产5500吉瓦，我们捕获的二氧化碳极有可能成为未来的关键资源。
