中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在全球碳中和目標(biāo)加速推進(jìn)的背景下，二氧化碳相關(guān)技術(shù)正成為能源領(lǐng)域的重要突破口。超臨界二氧化碳發(fā)電作為新一代高效能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在2025年取得標(biāo)志性進(jìn)展。日前，全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組在貴州六盤水成功并網(wǎng)調(diào)試，不僅標(biāo)志著該技術(shù)正式進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，更預(yù)示著二氧化碳技術(shù)體系在能源革命中的戰(zhàn)略價(jià)值正全面釋放。

  一、二氧化碳發(fā)電技術(shù)開啟產(chǎn)業(yè)新篇章，推動能源效率革命

  中國報(bào)告大廳發(fā)布的《2025-2030年中國二氧化碳行業(yè)項(xiàng)目調(diào)研及市場前景預(yù)測評估報(bào)告》指出，全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組在貴州六盤水首鋼水城鋼鐵完成并網(wǎng)調(diào)試，為后續(xù)滿功率運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。該機(jī)組屬于2×15兆瓦規(guī)模的燒結(jié)余熱發(fā)電示范工程，相較傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電技術(shù)，其余熱利用率提升超過50%。這項(xiàng)突破性成果將二氧化碳作為核心工質(zhì)，通過超臨界狀態(tài)下的高效循環(huán)做功，實(shí)現(xiàn)了高效率、超緊湊、快響應(yīng)的性能優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)在中小功率高溫場景填補(bǔ)了全球能源動力技術(shù)空白，為未來拓展更大功率、更高溫應(yīng)用提供了技術(shù)驗(yàn)證。

  二、二氧化碳技術(shù)體系構(gòu)建，支撐產(chǎn)業(yè)布局全面升級

  經(jīng)過十余年技術(shù)攻關(guān)，我國已形成完整的超臨界二氧化碳發(fā)電產(chǎn)學(xué)研體系和全國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈。2019年10月，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下首次實(shí)現(xiàn)二氧化碳滿功率穩(wěn)定發(fā)電；至2023年10月，貴州六盤水示范工程啟動建設(shè)，正式開啟產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。當(dāng)前，該技術(shù)已具備從技術(shù)研發(fā)到工程應(yīng)用的完整轉(zhuǎn)化能力，其核心優(yōu)勢體現(xiàn)在：二氧化碳工質(zhì)的臨界點(diǎn)特性使其在高溫?zé)嵩蠢弥芯哂酗@著效率優(yōu)勢，同等條件下發(fā)電效率較傳統(tǒng)蒸汽系統(tǒng)提升約30%。

  三、二氧化碳熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)特點(diǎn)，引領(lǐng)能源利用范式轉(zhuǎn)變

  超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)通過將工質(zhì)溫度提升至臨界點(diǎn)以上（約31℃，7.38MPa），使二氧化碳呈現(xiàn)氣液相態(tài)交融的超臨界狀態(tài)。這種狀態(tài)賦予工質(zhì)獨(dú)特的物理特性：在同等壓力下密度接近液體，同時保持氣體的高傳熱系數(shù)，顯著提升熱交換效率。技術(shù)參數(shù)顯示，該系統(tǒng)核心設(shè)備體積僅為蒸汽系統(tǒng)的1/10，響應(yīng)速度提升5-10倍，特別適用于鋼鐵、建材等工業(yè)余熱回收場景。當(dāng)前示范工程采用的2×15兆瓦配置，已驗(yàn)證其在150-650℃熱源溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行能力。

  來看，超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了我國在新型能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)跑，更通過效率提升和設(shè)備小型化重構(gòu)了能源利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)模型。隨著2025年貴州示范項(xiàng)目的成功落地，該技術(shù)正加速向鋼鐵、電力、石化等高耗能行業(yè)擴(kuò)散，預(yù)計(jì)到2030年將形成覆蓋50-500兆瓦功率范圍的產(chǎn)業(yè)布局。未來，依托二氧化碳技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，我國有望在能源清潔化轉(zhuǎn)型中掌握更多核心話語權(quán)，為全球碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)中國方案。

  隨著全球氣候變化加劇，截至2025年1月，大氣中二氧化碳濃度已突破420ppm閾值。據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，本年度人為排放的二氧化碳總量將達(dá)367億噸，其中約92億噸被海洋吸收，占總排放量的25%以上。這一自然過程雖緩解了溫室效應(yīng)，卻導(dǎo)致海水pH值持續(xù)下降，威脅著珊瑚礁、貝類等鈣化生物生存。在此背景下，如何將海量二氧化碳轉(zhuǎn)化為可利用資源成為產(chǎn)業(yè)界與科研界的焦點(diǎn)。

  一、海洋碳捕獲技術(shù)突破，二氧化碳資源化利用開啟新篇章

  中國報(bào)告大廳發(fā)布的《2025-2030年中國二氧化碳行業(yè)項(xiàng)目調(diào)研及市場前景預(yù)測評估報(bào)告》指出，全球海洋作為最大天然碳庫，其吸收的二氧化碳已引發(fā)顯著酸化問題。最新數(shù)據(jù)顯示，海水表層pH值在過去百年間下降約0.1個單位，相當(dāng)于酸度提升近30%。為破解這一困局，某研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)出"電催化+生物催化耦合系統(tǒng)"，首次實(shí)現(xiàn)從天然海水中高效捕集二氧化碳并轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品的全流程閉環(huán)。

  該技術(shù)通過新型電解裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超500小時，在實(shí)際海水環(huán)境中達(dá)成70%以上的碳捕集效率。關(guān)鍵突破在于研制的鉍基催化劑可將二氧化碳精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為甲酸溶液，同步副產(chǎn)氫氣，避免了傳統(tǒng)工藝中鹽類沉積導(dǎo)致的電極鈍化難題。

  二、生物催化重構(gòu)代謝路徑，二氧化碳向綠色材料轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

  在資源化利用環(huán)節(jié)，研究者通過合成生物學(xué)手段改造海洋需納弧菌，使其具備以甲酸為唯一碳源高效生長的能力。該工程菌株可將甲酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸（聚丁二酸丁二醇酯核心單體）和乳酸（聚乳酸原料），成功在1升至5升發(fā)酵罐中完成放大實(shí)驗(yàn)。

  碳同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證實(shí)，最終產(chǎn)物分子中的碳原子100%源自初始捕獲的二氧化碳?；诖思夹g(shù)路線合成的可降解塑料PBS及PLA吸管產(chǎn)品已通過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，證實(shí)了從海洋到材料產(chǎn)業(yè)化的可行性。值得注意的是，乳酸路徑的拓展為開發(fā)多樣化生物基材料提供了新方向。

  三、模塊化平臺構(gòu)建碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，多領(lǐng)域應(yīng)用前景顯現(xiàn)

  研究團(tuán)隊(duì)提出該系統(tǒng)具備高度擴(kuò)展性：通過電催化參數(shù)與代謝通路的組合優(yōu)化，可定制生產(chǎn)有機(jī)酸、表面活性劑及食品配料等多元產(chǎn)品。據(jù)測算，若將全球1%的海洋二氧化碳捕集量轉(zhuǎn)化為材料制品，每年可減少約360萬噸碳排放，相當(dāng)于種植2億棵成年樹木。

  當(dāng)前技術(shù)已具備中試規(guī)模生產(chǎn)能力，在生物塑料領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化示范。未來隨著催化劑成本降低和工程菌株效率提升（目標(biāo)產(chǎn)能提升至現(xiàn)有水平5倍），該系統(tǒng)有望成為"雙碳"戰(zhàn)略下海洋資源開發(fā)的核心技術(shù)路徑。

  重構(gòu)碳循環(huán)體系的產(chǎn)業(yè)革命

  2025年的實(shí)踐表明，海洋不再是被動的碳吸收者，而正在轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕Y源寶庫。通過將二氧化碳捕集與生物制造深度融合，這項(xiàng)創(chuàng)新不僅解決了海水酸化難題，更開辟了綠色材料、清潔能源、醫(yī)藥化工等多領(lǐng)域的新賽道。隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)性持續(xù)優(yōu)化，預(yù)計(jì)到2030年該模式或推動全球碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)規(guī)模突破千億美元量級，為人類社會實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵解決方案。