CCU的矿化创新理念

鉴于目前CCUS，尤其是CO2地质封存在政策上、技术上以及社会认知及接受程度上的种种障碍和制约，四川大学研究者特别提出实现CO2减排的CCU发展新理念，先避开CO2地质封存各种风险和不确定性，争取在CO2大规模利用技术上取得创新和突破。

1）CCU的技术路径

事实上CO2利用已是全世界讨论的热点问题。工业上，利用CO2的一种途径是将CO2转化为有机物及高分子聚合物等化工产品，另一种途径是将CO2与水分解，转化为甲醇、石油等再生能源。但由于原料成本高，能耗高，碳循环周期短，工业规模小且CO2用量少，因此被认为不适合作为缓解温室效应的核心技术。

天然矿物或工业废料中蕴含着丰富的镁、钾、硫和钛等人类所需的资源，在此基础上，研究者提出了基于CO2矿化利用天然矿物和固废的CCU新理念和技术路线，即在低能耗低成本条件下利用CO2矿化转化联产高附加值的化工产品，将CO2作为一种资源，真正实现CO2的高效利用。

（1）钙、镁、钾资源 研究表明，地壳中的天然钙、镁元素分别约占地壳质量的3.45%和2%。利用地壳中1%的钙、镁离子进行CO2矿化利用，理论上以50%的转化率来计算，可矿化约2.56×1015 t CO2。按照全球2010年的CO2排放量约为3×1010 t，这部分钙、镁离子可满足人类约8.5万年的CO2减排需求。

钾也是地壳中分布广泛的一种元素。其中，长石中钾长石总量约为9.56×1013 t，以理论上50%的转化率计算，这部分钾长石将处理超过3.82×1012 t的CO2。理论上，利用天然钾长石可吸收矿化全球约127年排放的CO2。

可行性研究证明，将一些可利用的工业废弃物矿化高附加值的产物，总体经济效益具有较好的利润，可作为循环经济的范例。

（2）工业固废弃物 工业废料同样具有较好的矿化潜力，在CO2矿化的同时，生产化工产品或建筑材料，具有较好的利润空间。

目前，我国磷石膏（CaSO4·2H2O）固废每年产出约5×107 t，利用其中的钙离子进行CO2矿化，每年可消耗CO2约1.25×107 t。而我国目前堆积的磷石膏总量约为5×108 t，如果将其利用可消耗CO2约1.25×108 t。目前并没有处理磷石膏的有效方法，如何处理大量无法利用的磷石膏固废，是磷酸行业亟待解决的关键问题。(www.xing528.com)

图4-10所示为四川大学研究者提出的尾气CO2矿化转化磷石膏的一步法工艺流程。该工艺的CO2转化率高于70%，二水合硫酸钙的转化率超过90%。

图4-10　尾气CO2矿化转化磷石膏的一步法工艺流程

2）研究团队的CCU的发展步骤

第一阶段，搭建国家产学研科技示范平台，组织科技攻关，对主要的大规模CO2矿化利用技术路线进行规模化实验，提出有关技术经济参数，对工程项目进行商业化可行性研究论证。

第二阶段，组建CO2矿化利用产业联盟，开展技术集成与示范工程，组织跨产业部门的技术集成与工业化CCU技术试验与示范。

第三阶段，全面实施工业化的CO2矿化的CCU路线。组织开展燃煤电厂的CO2捕捉工程，逐步延伸到钢铁、水泥、化工等高排放行业，展开全面的工业化CO2处理提纯、矿化，打造CCU产业链，以更好地实现将CO2作为资源，进行高效转化利用并大规模工业化应用。

研究团队正在探索低浓度CO2工业烟气直接矿化利用的新技术和新方法，即由CCU简化为CU，不经过CO2捕集、分离、提纯过程，从而更好地实现将CO2作为资源高效转化利用并大规模工业化推广。