从空气中提取吸热二氧化碳并将其转化为有用的产品，这一概念被称为碳捕获和利用，具有提供环境和经济效益的潜力。
根据一些乐观的估计，到 2030 年，CCU 可以产生超过 8000 亿美元的年收入，同时将改变气候的二氧化碳排放量减少多达 15%。捕获的 CO2可用于制造混凝土和其他建筑材料、燃料、塑料以及工业、农业、医药和其他地方使用的各种化学品和矿物。
但这些产品中的哪一种对气候最有帮助?到目前为止，还没有比较全面的潜在 CCU 衍生产品的气候效益的综合研究。
密歇根大学的一项新研究通过分析三类(混凝土、化学品和矿物)中捕获的二氧化碳的 20 种潜在用途，并按气候效益对它们进行排名，从而填补了这一关键空白。之前的研究表明，到 2050 年，使用 CCU 制造这三类产品有可能每年消耗多达 6.2 吉吨的二氧化碳。
UM 研究人员发现，他们分析的 20 条“CCU 途径”中只有 4 条——两条使用 CO2制造混凝土，两条使用 CO2制造化学品——产生净气候效益的可能性超过 50%。净气候效益意味着使用 CCU 技术避免的排放量超过捕获 CO2和制造最终产品时产生的排放量。
该研究由麻省理工学院环境与可持续发展学院和麻省理工学院机械工程系的可持续系统中心的研究人员进行，于 8 月 22 日在线发表在《环境科学与技术》杂志上。
主要作者、密歇根大学可持续系统中心前博士后研究员、现任国家可再生能源实验室的主要作者 Dwarak Ravikumar 说：“全球规模 CCU 运营的决定将需要指导确定产品，以最大限度地利用捕获的 CO2的气候效益。.
“我们的排名将有助于优先考虑具有最大气候效益的产品的研发战略，同时避免产生重大气候负担且几乎没有改善希望的途径，”Ravikumar 说。
新研究还表明，目前，如果将风能等可再生能源产生的电力提供给电网以抵消化石燃料排放，而不是用于制造 CCU 产品，则通常会带来更大的气候效益。研究作者表示，随着化石燃料的逐步淘汰，这种情况将随着时间的推移而改变。
“目前，与投资许多 CCU 技术相比，通过使用可再生能源替代化石燃料发电来减少碳排放的机会更大，”该研究的合著者、可持续系统中心主任 Greg Keoleian 说。 .
“这项研究对于优先考虑和指导 CCU 技术的未来开发和部署非常重要，特别是在能源供应脱碳的情况下，”Keoleian 说。
在碳捕获和利用中，二氧化碳气体可以从发电厂和水泥厂等设施的烟道气中提取，也可以通过称为直接空气捕获的过程从环境空气中去除。在 UM 研究中，假设二氧化碳是从天然气发电厂捕获的。
在他们的研究中，密歇根大学的研究人员确定了制造 CCU 产品所需的材料和能源的生命周期二氧化碳足迹，然后将这些值与制造这些产品的传统版本所需的材料和能源进行了比较。他们开发了一个气候投资回报指标来对 CCU 产品进行排名和优先排序。
产生净气候效益的可能性高于 50% 的四个 CCU 途径包括两种使用二氧化碳混合混凝土的方法，一种通过二氧化碳加氢生产甲酸的方法，以及一种从甲烷中制备一氧化碳的方法.
甲酸在牲畜饲料中用作防腐剂和抗菌剂，用于鞣制皮革和染色纺织品。一氧化碳用于各种工业过程，包括合成化学制造和冶金。
“虽然我们强调了四项技术，但我们研究中涉及的许多其他技术将在正确的边界条件下提供气候效益，并将产生我们需要的产品。只是实现这些效益的选择受到更多限制。在这项研究中，这表示为气候效益的可能性，”该研究的合著者、密歇根大学机械工程教授兼全球 CO2倡议主任沃尔克·西克说。
CCU 与碳捕获和封存 (CCS) 不同，CCS 涉及吸收二氧化碳并将其埋在地下。
环境科学与技术论文的另一位作者是可持续系统中心的 Shelie Miller，她是环境与可持续发展学院的教授，也是 UM 环境项目的主任。
该研究得到了基于 UM 的全球 CO2倡议、可持续系统中心、环境与可持续发展学院以及 UM 工程学院的蓝天计划的支持。基于 UM 的全球 CO2倡议的使命是让碳捕获和利用得到认可并作为主流气候解决方案实施。
