碳索未来：CCUS技术让二氧化碳“变废为宝”

在全球气候治理进程中，CCUS（碳捕集、利用与封存）是应对温室气体的关键技术。这套系统将火电、钢铁、水泥等行业排放的二氧化碳，或是直接从大气中捕获，经管道、船舶转运后，开展资源化利用，或是注入地下深部地层实现长期封存。它既是削减温室气体存量的重要手段，也构建起二氧化碳循环经济新模式，真正实现二氧化碳“变废为宝”。

我国高度重视CCUS的战略价值，出台多项政策、标准为产业发展保驾护航。CCUS示范项目纳入气候投融资支持范围，多批国家低碳技术目录纳入碳捕集驱油封存相关技术。2026年，《生态环境法典》明确鼓励碳捕集利用与封存技术研发交流；北京出台专项产业培育政策；12项CCUS国家标准正式发布实施，政策与标准体系协同发力，为绿色低碳转型注入强劲动力。

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以 “碳” 为翼，

专利透视全球创新格局

专利数据是观察CCUS技术研发热度的重要窗口。回看2021‑2025五年全球专利走势：2021年全球CCUS专利申请量779件，行业处于早期布局；2022年暴涨至1394件，大量企业科研机构入场；2023年达1736件，2024年突破2018件，来到研发布局高峰；2025年回落至1654件，行业告别盲目扩张，头部主体聚焦核心专利，进入理性沉淀、技术筛选阶段。

从国别分布来看，中国以5152件专利申请量位居全球第一，源于国内高耗能行业大规模研发与示范落地；韩国610件排第二，主攻模块化碳捕集；日本392件深耕吸附剂、节能工艺；美国308件重点布局直接空气捕集；印度开启低碳技术布局。中、韩、日三国专利合计占比超94%，亚洲成为全球CCUS创新核心区域。

申请人榜单上，中国华能集团以428件专利遥遥领先；三星重工、西安交通大学、西安热工研究院、中石化位列前五。能源央企凭借产业场景、资金优势，成为工程化落地主力军；高校与科研院所承担基础机理研究，形成高效的产学研创新链条；海外重工企业立足自身工业优势，开辟船舶碳捕集、海上封存等特色赛道。

综合专利数据可见：CCUS创新重心持续东移，研发从实验室理论探索，加速转向工程化、产业化落地。未来行业竞争不再是单点技术比拼，而是捕集‑运输‑利用‑封存叠加政策金融的全产业链生态竞争，我国依托完整产业链与广阔示范场景，占据发展先机。

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以“碳”为核，

两大新兴技术路径开辟新赛道

除传统化学、物理捕集手段外，生物路径、纤维材料路径成为CCUS创新的两大重要方向，通过仿生、新材料手段，低成本把二氧化碳转化为高价值资源。

生物路径：向自然学习，实现低碳固碳

依托藻类、工程菌、生物酶等生物催化剂，在常温常压条件下完成二氧化碳固定转化，大幅降低能耗。

1. 微藻固碳

   微藻光合作用效率远高于陆生植物。深圳大学改造藻株，搭建光呼吸旁路提升胞内二氧化碳浓度，强化固碳效率；广东能源集团创新低成本培养工艺，生物质产量提升30%，营养盐成本下降70%，推进微藻固碳工程化落地，固碳同时产出油脂、淀粉等高价值产物。

2. 合成生物学工程菌

   通过基因编辑改造微生物，构建固碳代谢通路。南京师范大学改造深红红螺菌，构建高性能固碳工程菌，定向提升固碳能力，同时严控生物安全风险，为微生物固碳提供新方案。

3. 酶法捕集

   碳酸酐酶可极速催化二氧化碳水化反应。中国船舶711所研发碳酸酐酶嵌合体，解决蛋白纯化难题，提升热稳定性与催化效率，适配工业场景常温常压捕碳需求。

利用纤维材料比表面积大、结构可调的特性，经过功能改性，制备高效二氧化碳吸附材料。

1. 纤维素基多孔材料

   浙江农林大学以天然纤维素为基底，通过冷冻‑解冻工艺构建氨基功能化凝胶吸附材料，解决传统吸附剂官能团团聚、孔道堵塞问题，兼顾高吸附性能与循环再生能力，原料来源广泛、绿色低成本。

2. 丝蛋白气凝胶

   丝纳米纤维素气凝胶具备优异吸附能力，低温下吸附容量可观，60℃温和条件即可完成再生，能耗远低于传统胺法，材料本身可生物降解，为环境友好型捕集材料提供新方向。

我国深刻认识到CCUS技术的战略价值，为CCUS技术提供了强有力的政策支撑。

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机遇与挑战并存，

奔赴碳中和未来

CCUS搭建起化石能源体系向绿色能源体系过渡的关键桥梁，但大规模商业化仍面临成本偏高、能耗控制、基础设施配套、长期地质安全监测等现实难题。

如今，全球科研力量持续攻关，二氧化碳转化为燃料、化学品、建材乃至食品的设想，正一步步走出实验室。面向未来，需要政策端、科研端、产业端多方协同，持续突破技术瓶颈，完善产业配套。依靠持续创新与国际合作，把气候挑战转化为发展机遇，让CCUS技术真正赋能双碳目标实现。

文章来源：《创意世界》2026年9月号

原标题：CCUS技术让二氧化碳变废为宝

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编校：苑宝平

审读：郭丽

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