CO2捕捉及封存技术研究进展
CO2捕集与地质封存技术的研究进展
CO2捕集与地质封存技术的研究进展二氧化碳是人类活动排放最为严重的一种温室气体之一，其大量排放将导致全球气候变化。
为了减轻二氧化碳排放对气候影响，人们在研究和应用CO2捕集与地质封存技术。
本文将就该技术的研究进展进行讨论。
一. CO2的捕集技术二氧化碳的捕集技术主要有以下几种:1. 吸收剂法该方法通过化学吸收剂将二氧化碳从燃料中分离出来，进而进行二次处理后回收。
常见的化学吸收剂有氨水、甲醇和甲酸等。
这些化学吸收剂能够强烈与二氧化碳相互作用，从而将二氧化碳含量提高至20%至30%。
然后，利用加热等方法将其分离出来。
2. 膜分离法该技术使用多孔材料或薄膜将气体分离。
与吸收剂法不同，这种方法不需要化学反应，而是利用分子大小和形状差异来分离二氧化碳。
这种方法的优点是操作简单，能够减少能源需求和二氧化碳排放，但需用高效的膜分离材料。
3. 生物处理法该方法通过利用植物和微生物将二氧化碳从大气中吸收并固定，以促进生长和光合作用。
生物处理法具有环保、可持续和低成本等优点，而且使光合作用生命周期跨越了几个世纪，能够为我们储存大量的二氧化碳。
二. CO2的地质封存技术地质封存技术使用包括地下盆地、含油气层和煤层等在内的地下储层，通过向其中注入二氧化碳来固定排放的二氧化碳。
地下封存通常分为三种类型：1. 构造封存该方法利用大地构造特征来封存二氧化碳。
将二氧化碳注入具有天然隔离作用的地下盆地或断层带等地区。
2. 含气层固定该方法通过将二氧化碳注入勘探和开采过程中废弃的含油气层中，实现二氧化碳的固定。
3. 煤层固定将二氧化碳注入煤层中，能够不仅实现二氧化碳的固定，还能够使煤层中的气体被替换成二氧化碳，对煤层气的勘探和开采具有积极意义。
三. CO2捕集与地质封存技术的发展现状近年来，CO2捕集与地质封存技术在全球得到广泛关注。
国内外关于二氧化碳捕集技术的研究和开发正在逐渐深入。
其中一些技术模型在实验室中表现出良好的效果，并得到了大规模工业化应用。
二氧化碳捕捉与利用技术的发展和展望
二氧化碳捕捉与利用技术的发展和展望随着全球气候变化的加剧和气候变暖的威胁日益严重，人们对于减少温室气体的排放以及减缓全球变暖的需求也越来越迫切。
而二氧化碳（CO2）作为主要的温室气体之一，其大量排放对气候变化的影响不可忽视。
因此，二氧化碳捕捉与利用技术作为一种关键的解决方案，得到了越来越多的关注和研究。
二氧化碳捕捉技术是指将二氧化碳从燃烧排放物或工业废气中分离出来，以防止其进入大气中并造成温室效应。
常用的二氧化碳捕捉技术包括吸收、吸附、膜分离和化学吸收等。
其中，吸收是最常用的方法之一，通过在废气中混入具有高亲和力的溶剂，使二氧化碳与溶剂发生物理或化学反应，将二氧化碳从气体中分离出来。
吸附则是利用特定的吸附材料，通过吸附和脱附的循环作用来分离二氧化碳。
膜分离则是利用特殊的薄膜材料，将二氧化碳从废气中分离出来。
目前，二氧化碳捕捉技术在工业应用中取得了显著的进展。
例如，煤炭发电厂、石油精炼厂和钢铁厂等大型工业设施已经开始采用二氧化碳捕捉技术，以减少其温室气体排放。
此外，一些创新的二氧化碳捕捉技术也在不断涌现，如碱性离子液体吸收 technology、氨溶液吸收技术以及金属有机配位化合物吸附技术等。
同时，二氧化碳的利用也是解决气候变化问题的重要方向之一。
通过二氧化碳的利用，可以将其转化为高附加值的化学品和燃料，实现二氧化碳的资源化利用。
目前，常见的二氧化碳利用途径包括碳捕捉储存（CCS）、碳中和、化学品制造、燃料生产和生物质转化等。
碳捕捉储存技术是将二氧化碳永久地封存于地下储层中，以减少其对大气的释放。
碳中和是指通过植树造林、湿地保护和农业碳汇等手段，将二氧化碳从大气中吸收并进行固定。
此外，通过利用二氧化碳生产化学品和燃料，可以减少对化石燃料的依赖，缓解能源安全和气候变化的双重压力。
尽管二氧化碳捕捉与利用技术在应对气候变化方面具有巨大潜力，但其在商业化规模上的应用仍面临一些挑战。
首先，二氧化碳捕捉技术的成本相对较高，特别是传统吸收技术的运行费用较高，导致其难以在商业层面上实现可行性。
二氧化碳捕集、利用与封存研究进展
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１８
二氧化碳捕集、利用与封存研究进展
陈兵１，肖红亮１，李景明１，王香增２
（１．西安石油大学 机械工程学院，陕西 西安 ７１００６５；２．陕西延长石油（集团）有限责任公司ｃｈｏｎｃａｒｂｏｎｃａｐｔｕｒｅ，ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅ
ＣＨＥＮＢｉｎｇ１，ＸＩＡＯＨｏｎｇｌｉａｎｇ１，ＬＩＪｉｎｇｍｉｎｇ１，ＷＡＮＧＸｉａｎｇｚｅｎｇ２
（１．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｈａａｎｘｉＹａｎｃｈａｎｇＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ７１００７５，Ｃｈｉｎａ）
通过添加化学试剂的方法从电厂排出烟气中分
收稿日期：２０１７０８０７ 修改稿日期：２０１７０８２８ 基金项目：陕西省自然科学基础研究计划资助项目（２０１６ＪＭ５０４６）；陕西省教育厅科研计划项目资助（１４ＪＫ１５８２）；延长油
田科技攻关项目（ｙｃｓｙ２０１５ｋｙＢ０２） 作者简介：陈兵（１９６９－），女，四川宜宾人，西安石油大学教授，研究生导师，主要从事油气田地面输送技术和腐蚀与防护
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ，ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅ（ＣＣＵＳ）ｉｓｔｈｅｍｏｓｔｐｒａｃｔｉｃａｌａｎｄｐｏｓｓｉｂｌｅｗａｙｓｔｏｒｅｄｕｃｅ ｃａｒｂｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｗｉｄｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆＣＣＵＳ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃａｒｂｏｎｃａｐｔｕｒｅｍｏｄｅｏｆｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ，Ｒｅｃｔｉｓｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＯ２ｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ＣＯ２ＥＯＲ，ＣＯ２ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｏｒａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔＣＣＵＳｐｒｏｊｅｃｔｉｎＣｈｉｎａ．Ｉｎｔｈｅｆｏｌ ｌｏｗｉｎｇｆｅｗｙｅａｒｓ，ＣＣＵＳｗｉｌｌｂｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｅｃａｕｓｅＣｈｉｎａｉｓａｂｉｇｃｏｕｎｔｒｙｗｉｔｈｃａｒｂｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＯ２；ＣＣＵＳ；ｒｅｃｔｉｓｏｌ；ｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ＣＯ２ＥＯＲ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｏｒａｇｅ
二氧化碳捕集与利用的新型材料研究进展
二氧化碳捕集与利用的新型材料研究进展近年来，随着人类对环境问题的日益重视，二氧化碳的排放问题已经被广泛关注。
二氧化碳是一种温室气体，它的排放直接导致了全球变暖和气候变化。
因此，减少二氧化碳的排放，寻找二氧化碳捕集和利用的新方法成为了科学家们研究的重点之一。
在这方面，新型材料技术得到了广泛的关注和应用，如氧化物、金属有机框架材料（MOFs）、离子液体、和聚合物等。
本文将重点介绍二氧化碳捕集和利用方面的新型材料研究进展，包括MOFs、离子液体和氧化物等。
MOFs是一种新型多孔材料，其孔隙大小、孔隙形状和反应性都可以调控，因此它们在吸附分离、气体储存和催化反应等方面具有广泛的应用。
对二氧化碳来说，MOFs可以通过静电相互作用和化学键作用捕捉二氧化碳，并通过进一步的化学反应来转化和利用。
这种方法在研究中已经被证实对于CO2的捕集和转化非常有效。
例如，一种名为“MIL-101-Cr”的MOFs通过分子轮廓‘扩张’过程，其孔隙可以实现CO2的高效吸附，其吸附能力超过其他常规的吸附材料。
利用这种方法，不仅可以减少二氧化碳的排放，同时还有可能将其转化为有价值的化学品。
离子液体是一种无机离子或有机阳离子与无机阴离子或有机阴离子组成的液体，它们具有良好的化学稳定性、高的选择性和易于储存和输送等优点。
近年来，研究人员发现，一些具有特殊结构的离子液体可以有效地捕集和储存二氧化碳，并将其转化为有用的化学品。
例如，一种名为“[BMI]-[BF4]” 的离子液体可以在CO2气氛下与氢气反应，生成一种叫做“化学品P”的化合物。
这种化合物可以用于一些高性能材料的合成，如聚合物和有机电子材料。
氧化物是一种喜氧化材料，具有良好的化学稳定性和高的催化活性。
因此，氧化物已经被广泛应用在环境保护方面。
对于二氧化碳来说，一些具有特殊结构的氧化物也可以有效地捕集和转化CO2。
例如，一种名为“纳米钙钛矿TiO2” 的氧化物可以在特定的条件下，将CO2转化为甲酸，并产生大量的能量。
碳捕集与封存技术的现状与挑战
碳捕集与封存技术的现状与挑战在全球气候变化的大背景下，减少温室气体排放已成为当务之急。
碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称 CCS）技术作为一种重要的减排手段，近年来受到了广泛的关注。
本文将探讨碳捕集与封存技术的现状，并分析其面临的挑战。
一、碳捕集与封存技术的原理碳捕集与封存技术主要包括三个环节：碳捕集、碳运输和碳封存。
碳捕集是指将二氧化碳从工业排放源（如发电厂、钢铁厂、水泥厂等）中分离出来的过程。
目前主要的碳捕集技术有燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。
燃烧后捕集是在燃烧过程完成后，从烟道气中捕集二氧化碳；燃烧前捕集则是在燃料燃烧前将其转化为氢气和二氧化碳，然后分离出二氧化碳；富氧燃烧捕集是采用高浓度氧气进行燃烧，从而产生高浓度的二氧化碳，便于捕集。
碳运输是将捕集到的二氧化碳通过管道、船舶或公路槽车等方式输送到封存地点。
碳封存则是将二氧化碳注入地下深处的地质构造中，如枯竭的油气田、深部盐水层等，使其长期与大气隔离。
二、碳捕集与封存技术的现状（一）技术进展经过多年的研究和发展，碳捕集与封存技术在某些方面取得了显著的进步。
燃烧后捕集技术中的化学吸收法不断优化，提高了二氧化碳的捕集效率和降低了成本。
同时，新型的吸附材料和膜分离技术也在研发中，有望进一步提高捕集效果。
在碳运输方面，管道运输技术相对成熟，但对于长距离和大规模的运输，还需要解决一些工程和安全问题。
碳封存的地质评估和监测技术也在不断改进，以确保二氧化碳的安全封存。
（二）示范项目全球范围内已经建立了一些碳捕集与封存的示范项目。
例如，挪威的 Sleipner 项目是世界上第一个大规模的二氧化碳封存项目，自 1996 年以来，已经成功将超过 1000 万吨的二氧化碳封存在北海的海底盐水层中。
美国的 Petra Nova 项目采用燃烧后捕集技术，每年可捕集约 140 万吨二氧化碳，并将其用于提高石油采收率。
中国也在积极推进碳捕集与封存技术的示范项目，如神华集团在鄂尔多斯的 10 万吨/年二氧化碳捕集与封存示范项目。
碳捕集和封存技术的研究与发展
碳捕集和封存技术的研究与发展近年来，随着全球气候变化问题的日益凸显，碳捕集和封存技术成为了备受瞩目的研究领域。
这项技术可以将二氧化碳从大气中去除并将其地下封存，使之不再对地球产生温室效应，从而减缓全球气候变化的速度。
本文将从以下几个方面展开对碳捕集和封存技术的研究和发展情况进行探讨。
1. 什么是碳捕集和封存技术？碳捕集（CO2 Capture）和封存（Storage）技术是指一系列将大气中二氧化碳分离、收集、转运并最终封存于地下、水下或其他安全地点的技术方法。
该技术通过对二氧化碳的转化和压缩，将其封存在深水层地下或地下储层中，既可以减缓温室气体的排放，又可以进行永久性地封存，从而达到保护环境的目的。
2. 碳捕集和封存技术的意义及其应用领域随着全球气候变化问题的逐渐凸显，碳捕集和封存技术逐渐被广泛应用于工业生产、能源开发、建筑、汽车等领域。
主要应用领域包括：化工、石化、钢铁、水泥以及电力等行业；海运、航空、汽车等交通运输领域；建筑、制冷、供暖和制冷行业；农业、林业和其他土地使用行业等领域。
碳捕集和封存技术的应用，不仅可减缓温室气体的排放，而且可实现低碳经济发展，为国家可持续发展和环境保护的目标作出了重要贡献。
3. 目前碳捕集和封存技术的研究进展情况当前，碳捕集和封存技术的研究方向主要包括：提高捕集效率、降低捕集成本、增强封存安全性等方面。
其中，提高捕集效率和降低捕集成本是当前重点关注的问题。
近年来，随着先进材料、新型催化剂、高精度检测技术等科技的不断发展，许多新的碳捕集技术和封存技术不断涌现。
其中，最有前途和应用价值的碳捕集和封存技术包括：化学吸收法、吸附和解吸法、离子液体法、渗透膜法、光催化还原法等。
这些新的技术手段，将对碳捕集和封存技术的研究和发展起到积极意义。
4. 碳捕集和封存技术存在的问题及解决办法目前，碳捕集和封存技术存在以下几个主要问题：（1）成本高昂问题。
当前，碳捕集和封存技术还面临高昂的成本费用，这往往是企业所难以承受的。
碳捕集与封存技术的研究与应用
碳捕集与封存技术的研究与应用随着全球温室气体排放问题的不断加剧，碳捕集与封存技术成为了控制气候变化的重要手段。
本文将从碳捕集与封存技术的定义、研究进展、应用前景等方面进行论述，并探讨该技术在未来的发展方向。
一、碳捕集与封存技术的定义碳捕集与封存技术（Carbon Capture and Storage, CCS）是指将二氧化碳从工业排放源或大气中捕获，并将其永久地封存在地下储存库中的一种技术。
该技术主要包含三个步骤：捕集、运输和封存。
二、碳捕集与封存技术的研究进展随着对气候变化认识的不断深入，碳捕集与封存技术的研究也在不断发展。
目前主要的研究方向包括以下几个方面：1. 捕集技术捕集技术是碳捕集与封存技术中的关键环节，其主要方法包括化学吸收、物理吸附、膜分离和生物吸收等。
化学吸收是目前应用最广泛的捕集技术之一，其利用胺类化合物与二氧化碳发生反应，将其从气体中吸收出来。
物理吸附则是利用多孔材料如活性炭等将CO2吸附在表面上。
膜分离则是通过膜的选择性透过性对CO2进行分离。
生物吸收则借助于微生物的作用将二氧化碳转化为有价值的产品。
2. 运输技术碳捕集后的二氧化碳需要进行运输到封存地点，运输技术主要包括管道输送、船运和气体储存等。
管道输送是目前最常用的运输方式，其具有输送量大、成本低等优势。
船运则适用于远距离的二氧化碳运输，但其成本较高。
气体储存可以将二氧化碳压缩成液态或固态，便于运输和储存。
3. 封存技术封存技术是将捕集到的二氧化碳安全地储存在地下储存库中。
目前常用的封存技术有地下注入和海洋封存。
地下注入是将二氧化碳储存在地下岩层中，例如地下盐水层、油气田等。
海洋封存则是将二氧化碳储存在深海中，但其对海洋生态环境的影响尚需进一步研究。
三、碳捕集与封存技术的应用前景碳捕集与封存技术具有重要的应用前景，可以在一定程度上减少温室气体排放并控制气候变化。
其主要应用领域包括以下几个方面：1. 电力行业电力行业是二氧化碳排放的主要来源之一，采用碳捕集与封存技术可以将排放的二氧化碳捕集并封存，减少对大气的释放。
碳中和背景下二氧化碳封存研究进展与展望
碳中和背景下二氧化碳封存研究进展与展望一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少大气中二氧化碳（CO₂）的浓度已成为全球关注的热点问题。
在这一背景下，碳中和成为了各国政府和国际组织共同追求的目标。
碳中和是指通过节能减排、能源替代、碳封存等手段，实现人为排放的二氧化碳与通过自然过程或技术手段吸收的二氧化碳达到平衡。
其中，二氧化碳封存技术作为实现碳中和的重要手段之一，近年来受到了广泛关注。
本文旨在综述当前碳中和背景下二氧化碳封存技术的研究进展，分析不同封存技术的优缺点，探讨其在实际应用中的挑战与前景。
文章首先介绍了碳中和与二氧化碳封存的基本概念，然后从封存技术的分类、原理、研究进展等方面进行了详细阐述。
接着，文章重点分析了二氧化碳封存技术在地质封存、海洋封存和生物封存等领域的研究现状，并指出了存在的问题与困难。
文章展望了二氧化碳封存技术的发展趋势，提出了促进二氧化碳封存技术进一步发展的建议。
通过本文的综述，希望能够为相关领域的研究人员和政策制定者提供有益的参考，推动二氧化碳封存技术的创新与应用，为实现全球碳中和目标贡献力量。
二、二氧化碳封存技术研究现状随着全球气候变暖的加剧，减少大气中的二氧化碳浓度已成为迫在眉睫的任务。
二氧化碳封存技术作为实现这一目标的重要手段，近年来得到了广泛的研究和关注。
当前，二氧化碳封存技术主要分为地质封存、海洋封存和生物封存三类。
地质封存是目前技术最成熟、应用最广泛的一种二氧化碳封存方式。
这主要包括将二氧化碳注入地下深部的咸水层、枯竭油气田和不可开采的煤层等。
通过高压注入，二氧化碳可以在地下形成超临界状态，进而被岩石和地层吸附或溶解，实现长期封存。
然而，地质封存也面临着一系列技术挑战，如注入过程中的泄露风险、地下岩石的吸附能力差异以及长期封存的安全性等。
海洋封存则是将二氧化碳转化为液态或固态后，通过海底管道或船只直接排放到深海底部。
海洋作为地球上最大的碳汇之一，具有巨大的封存潜力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CO2捕捉及封存技术研究进展*钟栋梁1刘道平2邬志敏2（1.重庆大学动力工程学院，重庆 400030；2.上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）摘要重点讨论了CO2捕捉与封存技术，包括针对火力发电厂的后燃烧处理、预燃烧处理和加氧燃烧处理技术，以及针对CO2固定的植树造林、海洋施肥、光合作用、矿物碳化和气体水合物等技术，期望为CO2捕捉与封存技术的研发提供重要参考。
关键词CO2大气环境煤烟气捕捉Progress in the development of carbon dioxide capture and sequestration technologies Zhong Dongliang1，Liu Daoping2，Wu Zhimin2.(1.School of Power Engineering，Chongqing University，Chongqing 400030；2.School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093)Abstract：The huge amount of CO2 emitted into the atmosphere has been threatening the earth environment seriously. This paper emphatically discussed the technologies of CO2 capture and sequestration, including post-combustion process, pre-combustion process and Oxy-combustion process, which are mainly used in the fossil-fueled power plants. The process such as forestation, ocean fertilization, photosynthesis, mineral carbonation, and gas hydrate are widely used for carbon fixation. The introduction of these technologies is in the hope of making valuable references for the development of carbon dioxide capture and sequestration technologies.Keywords：carbon dioxide；atmospheric environment；coal；flue gas；capture20世纪世界人口和能源消耗迅速增长。
地球总人口翻了四番，超过了62亿。
能源消耗从0.9×109 t石油当量（TOE）上升到1.02×1010 t。
20世纪的煤炭消耗量占能源消耗总量的43％，石油消耗量占31％，天然气约占15%，而核能和水电的累积总量不超过10％，见图1，因此20世纪也被称作煤炭世纪[1]。
本世纪人类社会除了面临能源供应紧张问题，还面临环境保护的巨大压力，尤其是温室效应问题。
目前，世界能源消耗的85％来自化石燃料，火力发电厂的CO2排放占全球CO2总排量的40％，其中燃煤发电厂所占比重最大[2]。
国际政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，2100年全球平均气温上升1.9 ℃，海平面升高38 m，同时伴随多个物种的灭绝[3]。
因此，CO2作为最主要的温室气体，设法对其进行减排、捕捉和封存成为各国关注的焦点，同时也是世界各国科学研究人员急需解决的重大课题。
减少CO2排放量，目前主要有3种方式：（1）降低能源强度；（2）减少碳排放强度；（3）加强CO2隔离。
第1种方式要求高效利用现有能源；第2种方式要求使用非化石燃料，例如，使用氢气或可再生能源；第3种方式则要求高度发展CO2分离和捕捉技术。
CO2捕捉与封存技术被认为是缓解环境压力的中期解决方案，因为它允许人类继续使用化石能源直到可再生能源技术发展成熟。
RIAHI等[4]研究了包含经济、人口及能源需求等因素的CO21第一作者：钟栋梁，男，1980年生，博士，研究方向为能源利用及水合物技术研究。
* 国家自然科学基金资助项目（No.50276038）。
1捕捉及封存模型，研究结果表明CO2捕捉作为长期技术策略的优选方案，能帮助人类应对气候变化造成的环境危机。
因此，笔者主要讨论CO2捕捉与封存技术的研究与发展。
图1 20世纪的能源结构1 火力发电厂的CO2捕捉在所有工业中，火力发电厂的CO2排放量最大，占总排放量的33%～40%。
在封存CO2前必须对其实施分离与捕捉。
对发电厂而言，CO2的分离和捕捉有3种方案：后燃烧处理，预燃烧处理和加氧燃烧处理。
后燃烧处理技术同天然气分离CO2技术相似，预燃烧处理技术已大规模应用于生产氢气；加氧燃烧收集CO2技术还处于研究试验阶段。
1.1 后燃烧处理后燃烧处理是从含有NO X和SO2的烟气中分离CO2并作处理，如图2所示，煤粉燃烧发电厂属于典型的后燃烧处理[5]。
化学吸收是后燃烧处理CO2的常用方式，例如乙醇胺（MEA）吸收。
这种技术已大规模用于天然气工业，优点在于能分离出较纯的CO2。
尽管化学吸收剂在规模和投资上与SO2洗涤器相当，但吸收剂能除去发电厂烟气排放总量的1/4~1/3，可以大大减少电厂的发电量。
膜气体分离技术是后燃烧处理捕捉CO2的另一种方式。
图2 煤粉燃烧发电厂的CO2捕集1.2 预燃烧处理在预燃烧处理系统中，燃料首先通过重整（天然气）和气化（煤）转化为CO2和H2混合气体，然后参与反应，煤气化燃烧发电厂属于此类[5]。
CO2从混合气体中分离出来，H2则进入燃气轮机燃烧或直接用于燃料电池，图3给出了该处理过程的流程图。
煤在煤气化过程中被部分氧化，转化为以H2和CO为主的气体燃料。
当合成气燃料用于类似传统联合发电厂时，该过程被称作整体煤气化联合循环（IGCC）。
在预燃烧处理中捕捉CO 2的主要方法是吸收处理，溶剂可以是化学试剂，比如MEA 吸收处理，也可以是物理试剂，例如变压吸收处理（PSA ）。
物理吸收作为成熟技术，已在美国北达科他州的GPSP 合成燃料厂使用了20年。
合成燃料厂消耗褐煤，生产出合成天然气。
预燃烧捕捉CO 2比后燃烧捕捉成本低。
此外，使用预燃烧捕捉CO 2的IGCC 电厂的效率要比煤粉燃烧的电厂高得多，为将来的电厂建设提供了选择。
图3 煤气化发电厂的CO 2捕集1.3 加氧燃烧处理在氧化燃烧过程中，从空气中分离出的O 2被直接送入能量转化单元，与含有CO 2的循环烟气结合，保持炉内温度低于温度极限值。
燃烧发生在O 2/CO 2混合气体环境中，生成的烟气为高纯度的CO 2，流程见图4。
烟气中不含N 2，采用通用技术除去烟气中的颗粒和硫化物。
除去SO 2后，烟气中的CO 2占体积容量的90％，因此不再需要对CO 2进行分离，可直接压缩储存或输运。
这种技术的主要优点是省去了NO X 控制设备和CO 2分离程序。
由于燃烧时只需供入氧气，锅炉尺寸可以缩小，其他设备（SO 2洗涤器等）的尺寸也相应缩小。
缺点是随着废气中SO 2浓度的增加，设备会发生腐蚀。
目前该技术尚未发展成熟，其运行、保养和投资费用与后燃烧处理技术相当。
空气空气分离能量转化燃料发电O 2图4 加氧燃烧电厂的CO 2捕集1.4 化学循环燃烧处理化学循环燃烧（CLC ）是本身包含CO 2捕捉的一种新技术，因为避免了燃料和空气的直接接触，也被称作非混合燃烧。
载氧体将空气中的氧气带入燃料，金属氧化物小颗粒是理想的载氧体，例如Fe 2O 3、NiO 、CuO 或Mn 2O 3等。
基本的化学循环燃烧系统如图5所示[6]，系统有2个反应器，一个用于空气反应，另一个用于燃料反应。
载氧体在2个反应器之间循环，在空气反应器中，载氧体被氧气氧化，见式（1）。
在燃料反应器中，金属氧化物被还原，燃料被氧化为CO 2和H 2O ，见式（2）。
图5 化学循环燃烧O M 2M 2O e e 2→+ （1）M 212O H 21CO O M 212H C 22e m n ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+++→⎟⎠⎞⎜⎝⎛++m n m n m n （2） 反应器中吸收或放出的能量与反应过程和反应温度有关。
通常式（1）为放热反应，式（2）为吸热反应，但燃料和载氧体结合时，可能转变为轻微的放热反应。
原则上，所有燃料均可用于化学循环燃烧。
与传统燃烧相比，化学循环燃烧的优点为：空气反应器排出以N 2为主的无害废气。
在精心设计的系统中，NO X 不会生成，因为氧载体的再生发生在无火焰的中温条件。
燃料反应器排出的废气为CO 2和H 2O 。
CO 2可通过冷凝器分离，与传统的胺洗涤捕捉CO 2相比，节约了能量，这也是化学循环燃烧的优点。
2 CO 2固定多种天然或人工方法均可实现碳捕捉和固定，从而避免CO 2直接排入大气。
比如，植树造林、海洋施肥、光合作用、矿物碳化和气体水合物等。
2.1 植树造林据估计，陆地系统的碳封存潜力大概为（5～10） Gt/a ，目前陆地系统通过光合作用已捕捉了（1.） Gt 的碳，将来可通过植树造林、恢复植被或者沙漠绿化继续增加碳捕捉的流量40.7±[7]。
研究发现，在开始阶段被植被吸收的碳流量是正向的，并且“碳储量”不断增加，但是当陆地系统发展成熟后，由于捕捉和释放的平衡，净捕捉量降低为零。
2.2 海洋施肥海洋比陆地植被能储存更多的CO 2。
据估计，海洋已吸收了约38 000 Gt 的碳，其中每年约有（1.） Gt 来自地球大气环境。
海洋浮藻植物的储碳能力约为50～100 Gt/a ，远远高于陆地植被。
海洋浮藻通过呼吸作用将一部分碳释放并返回大气，剩余的碳以颗粒有机物的形式沉入深海，比如浮藻死亡或者被海洋生物吞食。
CO 70.5±2的这种封存方式可以通过海洋施肥得到强化。
海洋施肥就是给海洋藻类增加营养，刺激它们的生长。
然而，海洋施肥干涉了海洋生态系统，可能对海洋环境造成致命冲击。
此外，下沉的有机物可能分解出更多的温室气体（CH 4、NO 等）。
因此，在实施该方法之前必须作进一步研究。
2.3 光合作用大多数碳捕捉和封存技术提供的只是短期或中期解决方案，而且或多或少存在弊端。
例如，海洋封存仅仅延缓了CO 2向大气排放。
只有将CO 2转化为可再生能源，才能彻底解决CO 2的排放问题。