从废气到资源：CO₂利用路径全景解析

物理直接利用

最成熟的规模化应用路径

物理直接利用不改变CO₂的化学分子结构，仅依托其低温、惰性、溶解性、膨胀性等物理特性实现应用，是当前技术成熟度最高、应用范围最广的CO₂利用方式。

• 食品与冷链行业：一是用于碳酸饮料充气、啤酒酿造及食品保鲜；二是干冰作为-78℃高效制冷剂，升华无残留，广泛应用于速冻食品、航空食品的长短途运输；三是果蔬、鲜花的气调贮藏，通过调节CO₂浓度抑制呼吸作用和有害菌繁殖，大幅延长产品货架期。

• 机械加工行业：CO₂气体保护焊是我国重点推广的工业技术，工作效率比手工弧焊高1~3倍，能隔绝空气杂质提升焊接质量，且成本低廉、操作简便。

• 烟草行业：CO₂作为烟丝膨化剂，可改善烟丝组织结构，同时带出烟油及尼古丁等有害物质。每箱香烟经膨化处理可节约5%~6%的烟丝。

• 2C消费领域：包括家用气泡水机、桌面空气碳捕集系统等。这些设备可以低能耗地从空气中捕集食品级CO₂，既满足民生需求，也推广了碳中和理念。

   

△霖和2C桌面空气碳捕集与生态利用系统/气泡水机系统

• 超临界CO₂萃取：利用超临界状态下CO₂的强溶解能力和高选择性，实现医药、食品、香料行业有效成分的绿色提取，无溶剂残留，广泛用于中草药活性物质、植物精油的生产。

• 干冰清洗：利用干冰颗粒喷射后瞬间升华的特性实现清洁，无二次污染，可应用于食品制药设备消毒、印刷工业积墨清理、电力行业带电设备清洗及核工业污染积垢处理等场景。

• 环保制冷：CO₂作为氟化物替代制冷剂，可减轻臭氧层破坏，其低温粘度小、传热性能好，主要应用于热泵热水器、复叠制冷循环及汽车空调领域。

• 医疗激光治疗：CO₂激光治疗仪通过使病变组织气化实现治疗，适用于血管性、色素性皮肤病及皮肤良恶性肿瘤，治疗后创面愈合快，对周围组织损伤小。

• 消防与水处理：CO₂灭火器适用于电气设备、精密仪器火灾，灭火后无残留；CO₂可调节工业废水pH值，替代传统酸碱工艺处理碱性污水。

• 民生延伸应用：包括碳酸护肤技术，通过促进皮肤微循环改善肌肤状态；室内CO₂净化模块，解决密闭环境下浓度超标导致的健康问题，市场前景广阔。

化学转化利用

最具发展潜力的高值化路径

化学转化利用通过化学反应改变CO₂的碳氧化态，将其转化为能源、化学品和高分子材料，是当前全球技术研发和资本投入的热点领域，也是实现CO₂高值化利用的核心方向。

• 合成绿色甲醇：CO₂与绿氢反应生成绿色甲醇，是目前最具商业化前景的还原转化路径。绿色甲醇可直接作为清洁燃料，也可进一步转化为烯烃、芳烃等基础化学品。

• 合成电子燃料（e-fule）：CO₂与绿氢反应生成汽油、柴油、航空煤油等合成燃料，特别适用于航空、航运等难以电气化的交通领域。

• 合成低碳烯烃：CO₂加氢直接合成乙烯、丙烯等基础化工原料，是石油化工原料的重要替代路径。

• 矿化建材：通过CO₂与钢渣、磷石膏等工业固废反应生成碳酸盐，用于生产水泥、混凝土，可同时消纳低浓度烟气和大宗固废，环境协同效益突出。

• 无机化工原料生产：以CO₂为原料可生产轻质碳酸镁、碳酸钠、白炭黑、硼砂、晶体碳酸钙等基础无机产品，广泛应用于冶金、建材、电子、医药等行业。白炭黑用作橡胶补强剂和塑料填充剂，晶体碳酸钙应用于牙膏和保温材料领域。

• 碳酸酯系列产品：包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）等，是锂电池电解液的核心溶剂，也是生产聚碳酸酯、涂料、胶粘剂的重要原料

• 尿素生产：全球最大的CO₂单一利用领域，年消耗约1.3亿吨CO₂。工业上通过CO₂与合成氨反应生成尿素，产品主要用作农业肥料。

• CO₂基聚合物：CO₂与环氧化合物共聚生成聚醚碳酸酯多元醇、聚脲等高分子材料，可替代部分石油基原料。其中聚醚碳酸酯可生物降解，广泛用于洗涤、乳化领域；聚脲具有特殊生物分解性，可用作医用高分子材料。

• 聚碳酸酯CO₂与双酚A或环氧化合物反应生成的聚碳酸酯，广泛应用于汽车、电子、食品包装领域。

生物利用

绿色可持续的协同增效路径

生物利用依托微生物或植物的光合作用，将CO₂转化为生物质，再进一步加工为各类产品，具有绿色环保、可持续性强、环境协同效益显著的特点。

• 微藻固碳：微藻的光合作用效率是陆生植物的10到50倍，可直接利用工业烟气中的低浓度CO₂进行大规模培养。收获的微藻可用于生产动物饲料、生物燃料、食品添加剂及医药原料。

• 生物发酵：利用基因工程改造的微生物，将CO₂转化为乙醇、乳酸、丁醇等化学品，以及蛋白质、氨基酸等生物制品，实现CO₂的生物转化和高值化利用。

• 农业气肥：将捕集的CO₂通入温室大棚，可显著提高农作物的光合作用效率，增加作物产量，是农业领域实现CO₂消纳的重要方式。

地质利用

亿吨级大规模减排的核心路径

地质利用将CO₂注入地下地质构造，实现CO₂的长期安全封存或与能源开采相结合提高采收率，是目前唯一能够实现亿吨级CO₂减排的技术路径，对全球碳中和目标的实现具有关键支撑作用。

• 强化采油（CCUS-EOR）：将CO₂注入油藏，通过驱替作用提高原油采收率，同时实现CO₂的地质封存，是目前最成熟、最具经济效益的地质利用方式。

• 强化采气与咸水层封存：强化采气（EGR）技术将CO₂注入天然气藏，提高枯竭气藏的采收率；咸水层封存是将CO₂注入深部咸水层，通过物理和矿物捕集实现长期安全封存。

• 地热协同利用：将CO₂注入地下热储层，提取地热资源用于发电或供暖，同时实现CO₂的地质封存，是地热开发与碳封存结合的创新路径。