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【重磅】CO₂制燃气“终极”技术亮相并完成中试吨产！
“将二氧化碳直接转化为燃气与氧气，这是终极‘碳中和’技术。”9月15，在中国科学技术馆，由中国环境科学学会联合北京光合新能科技有限公司（以下简称“光合新能”）推出的“等离激元碳中和技术”展台前，解说员言简意赅地向观众做科普：“目前基于这一技术的工业项目已处于量产前夕，中美日都在冲刺推进，我们的项目保持领先。”
9月15-21日，由中国科协、科技部、生态环境部等18个部委主办的"2022年全国科普日主场活动"在中国科技馆举行。
中国工业应用：等离激元碳中和技术项目有望明年正式投产
“用火电厂排放的CO₂（二氧化碳）做原料，等离激元催化剂通过吸收可见光及红外辐射等能量，将二氧化碳和水分子的化学键分解打开，其中的碳、氢、氧原子在催化剂表面重新组合，从而产生甲烷（CH4）和氧气（O₂）。”目前这一技术的产业化应用已经进行了中试，项目进展顺利，最快有望明年正式投产工业化运营。据北京某公司技术发明人介绍，在上述反应中，等离激元纳米催化剂充当了叶绿素的角色，复制了植物的光合作用过程。“早在2020年，他们利用等离激元技术将工业二氧化碳和水制成天然气和油气的工业化中试放大试验基地，在黑龙江七台河电厂旁侧建成。该基地实现了采用电厂余热催化温和条件下，一步将电厂烟气中获得的二氧化碳和原料水分解合成为碳氢燃料，达到了年产6吨碳中和的碳氢燃料，消耗18吨二氧化碳废气。”据悉，“该试验基地是目前世界范围内该领域内唯一完成中试放大的项目，远远领先于美国、日本在同领域的其他团队。”据悉，目前技术发明人团队已与相关央企签订合作协议，正在积极推动光合新能的等离激元 “碳制甲烷”、“水制氢”技术落地产业化。等离激元碳中和技术有望成为实现双碳目标的动力和保证在“双碳”大背景下，“催化科学”引发高度关注，等离激元催化技术的研究和应用得到政府部门重视和支持。2022年2月，科技部公布《“催化科学”重点专项2022年度项目申报指南（征求意见稿）》，首次提到“表面等离激元催化”技术，并明确了“表面等离激元催化”的研究领域。
科技创新增强了将“双碳”纳入生态文明建设整体布局和经济社会发展全局的信心。2022年8月，由科技部、国家发展改革委、工业和信息化部等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，保障我国顺利实现碳达峰目标，同时为碳中和的实现做好技术研发储备。“等离激元人工光合技术可以作为治碳制能技术，利用太阳光和工厂余热，将二氧化碳转化为能源，做到变废为宝，将破解气候变化和能源枯竭魔咒。”据中国国际经济交流中心研究员梁云凤告诉中国工经新闻，“这不仅解决了二氧化碳的排放问题，同时对于新产生的二氧化碳也不再是负担”。这意味着，等离激元人工光合技术可以在不影响发展和生产的同时，直接减少二氧化碳的排放，有望成为实现双碳目标的动力和保证。
目前，李嘉诚已经投资美国等离激元碳利用技术公司。
石灰行业相关前沿技术链接：
在石灰行业中，生产石灰所用的石灰石中含有44%成分的二氧化碳，煅烧后产生同数量的二氧化碳气体，目前在工业制备回收二氧化碳方法中石灰石煅烧方法是产生二氧化碳含量最高的方法。从现有的石灰煅烧技术来看，石灰竖窑煅烧石灰后的烟气可以回收35-41%含量的二氧化碳气体，回转窑煅烧石灰后的烟气可以回收25-33%含量的二氧化碳气体。在石灰生产中，如果把二氧化碳回收后用于工业应用将产生可能远远大于石灰生产经济效益。
目前，由中国石灰产业学会授权及技术支持的“石灰产业碳回收及全产业链工业化应用技术”由唐山金泉冶化科技产业集团旗下的“唐山金泉成套设备有限公司”和“唐山金泉冶化科技产业有限公司”（以下简称唐山金泉公司）独家进行研究、中试及工业化应用，该公司已经拥有多项自主知识产权的专利和专有技术，截止目前，唐山金泉公司已经完成了“石灰窑回收二氧化碳电烧石灰系列技术”、“二氧化碳膨胀做功发电系列技术”、“二氧化碳冷能差压发电系列技术”、“石灰窑炉内产物气载热循环富集高浓度CO2系列技术”、“电能无焰燃烧生产石灰技术”等专利技术的中试和工业化应用的工作，多项技术具备了工业化应用的基础条件，部分关键技术中间试验项目也取得了突破性进展。
CO2的资源化利用分为物理利用和化工利用。物理利用是一种循环利用过程，能够实现一定量的减排，从唐山金泉公司的二氧化碳发电技术来看，其原理就是物理利用。而化工利用技术也是其重点研发的方向，目前已经取得多项技术成果，从多项技术原理分析，CO2资源化利用将是重要的途径，是真正消耗CO2、实现CO2减排和低碳经济的有效途径。以CO2为原料，可以生产出许多无机和有机化工产品，几乎涵盖了日常生活的所有行业。
目前，从国内CO2的化工利用技术及进展来看，在无机化学中，CO2是一种重要的原料，可大量用于生产纯碱、小苏打、白炭黑、各种金属碳酸盐等大宗无机化工产品和尿素、碳酸氢铵等化肥及水杨酸。这些技术为传统成熟技术，应用比较广泛，其中生产化肥可以实现CO2的规模化利用。在有机化工利用方面，以CO2为原料，通过适当的化学反应，可以合成合成气、二甲醚、有机酸、醇类、聚酯类以及烃类等诸多有机化工产品。从长远发展来看，合成有机化工产品将成为CO2资源化利用的一大方向。
我们石灰行业可以以市场需求为导向，根据企业CO2及其他相关资源情况，在进行充分的市场调研基础上，瞄准市场需求量大，可以实现规模化、产业化生产的产品领域为选择方向，确定产品方案和生产规模，使开发生产的产品具有较好的市场发展空间，使CO2的资源化化工利用具有生命力。
据悉，唐山金泉冶化科技产业集团旗下的“唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司”在2022年08月18日正式更名为“唐山金泉冶化科技产业有限公司”后，其业务主体将从原公司的“设计、研发”为主升级扩展至以碳减排、碳转化、碳捕捉、碳封存技术以及生物质能技术、新兴能源技术等为发展主线。届时，将适时推出适合我们石灰行业可以应用的石灰生产回收二氧化碳及工业化应用的多项组合技术，助力石灰产业早日实现“碳减排、碳达峰” 目标和企业多元化发展。
资料编辑：
中国石灰产业学会
孙菲
2022年09月23日
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