華東理工大學化工學院實驗12樓內的一間實驗室里，反應器前紅燈閃爍。老師和研究生們24小時不間斷監視分析著電腦上數據的變化。二氧化碳的濃度怎樣達到峰值？催化劑使用效果如何？……數十公里之外，上海外高橋第三發電有限責任公司內，一臺燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集制甲醇萬噸級項目裝置拔地而起，實驗室的數據支撐著這個“巨無霸”連續運行72小時，順利通過性能試驗考核。這標志著，全國首個火電廠煙氣二氧化碳捕集制甲醇全流程試驗項目順利完成，二氧化碳平均捕集率>95％，最高捕集率>99%，H2和CO2轉化率>99%,甲醇選擇性>99%。

　　“捉住”電廠排放廢氣中的CO2，變廢為寶，讓廢氣變成甲醇，這是教育部“氫能綠色制造與利用關鍵核心技術”集成攻關大平臺5大工程示范項目之一，也是上海市科委“科技創新行動計劃”科技支撐碳達峰碳中和專項項目，同時也被列為國家重點研發計劃“氫加二氧化碳制甲醇技術研發與示范”項目。

　　記者聽完項目負責人、華東理工大學教授劉殿華介紹，抬頭看去，這里名稱是“華東理工大學——申能股份有限公司碳中和聯合實驗室”。

       什么是真正意義上的碳中和

　　大量碳排放導致的全球氣候變暖是人類面臨的重大全球性挑戰，繼2016年中國簽署《巴黎氣候協定》后，中國在首次提出了爭取2030年前碳達峰，2060年前碳中和，2030年碳強度下降65%、非化石能源比重達到25%等中長期戰略目標。

　　而相較于歐洲、美國等發達國家的歷史進程，中國實現碳中和目標，時間緊、任務重。據國家統計局公開信息，2021年我國電力結構中以煤炭為主的火力發電約占71.13%，中國能源利用產生的CO2在CO2總排放量中占比高達88%左右，其中，電力行業排放約占能源行業排放量的四成。中國發電依舊以煤炭為基礎在短期內難以改變。因此，推動二氧化碳捕集與利用，綠電制氫，為傳統火力發電企業提供降碳新方案將是碳中和目標的重中之重。

　　劉殿華指著實驗室里的設備如數家珍，介紹道：這里研發的“燃煤電廠二氧化碳捕集及制甲醇技術”巧妙融合了電力和化工兩個行業特點，實現CO2的能源化和資源化利用，同時結合火電機組梯級用能技術，大幅降低甲醇制備綜合能耗，實現發電與制甲醇全流程的碳中和。什么意思呢？一方面，將火力發電產生廢氣化為CO2原料；另一方面，制成另一清潔能源甲醇，如此，既解決了排放，同時相比于傳統煤制甲醇工藝，能耗可降低70%以上，這便是真正意義上的碳中和。

　　劉殿華的心里，一直有一本“賬”：碳中和目標下中國CCUS（碳捕集、利用與封存）減排需求為：2030年0.2-4.08億噸，2050年6-14.5億噸，2060年10-18.2億噸，僅2025年我國煤電CCUS減排量預計就將達到600萬噸/年。如此龐大的碳減排需求，必須選擇大宗化學品來作為經濟效益支托。甲醇作為一種需求量巨大的化工原材料，也可以作為甲醇燃料電池（DMFC）和改進的柴油發動機的液體燃料，還能通過裂解釋放出氫氣，作為氫氣儲運的載體。我國是甲醇消費大國，截至2023年底，我國甲醇產能達到10618.6萬噸/年，總產量為8317.3萬噸，進口甲醇量為1455.3萬噸。

      變廢為寶，攻克一道道難關

　　可是，變廢為寶，說來容易，卻面臨一道道技術攻關。首先，燃煤電廠排放的煙氣，二氧化碳濃度低，怎樣獲得高純度的CO2？實驗室研發的技術，采用高氣量低CO2濃度煙道氣碳捕集技術與新型AEEA有機胺法CO2吸收工藝，將燃煤電廠煙氣轉化為適合甲醇合成的高純度CO2，制得的高純CO2，純度可達99.98%。

　　接下來，就是高效率制甲醇了，其中的核心技術是催化劑。CO2轉化制甲醇工段研究方向主要致力于提升催化劑的高水含量下催化活性與甲醇選擇性。高純CO2可在銅鋅鋁催化劑作用下轉化為甲醇，此類催化劑轉化效率優秀，但依舊存在活性較低的問題。為此，實驗室在實驗中添加了如Zr（鎬）、Ce（鈰），Sr（鍶）等金屬反復驗證，結果證明：金屬摻雜可有效提升催化劑高水含量下的催化活性和水汽變換能力，并通過工藝優化，取得了50%以上的單程轉化率和７0%以上的甲醇選擇性。

　　劉殿華告訴記者，站在上海外高橋第三發電有限責任公司那臺甲醇萬噸級項目裝置前，心情十分激動：這意味著，中國無數家火電企業有望綠色低碳轉型，中國碳中和、碳達峰目標有望成真，“現在是年產萬噸，希望在中試基礎上開發建設30萬噸/年工業裝置，達成綠色經濟的碳中和目標。”