國際BECCS技術戰(zhàn)略部署及進展分析

生物質能碳捕集與封存技術（Bio-Energy with Carbon Capture and Storage, BECCS）作為實現(xiàn)“負排放”的關鍵路徑，在全球碳中和戰(zhàn)略中具有不可替代的作用。據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估（AR6）報告，多數(shù)1.5℃路徑情景中，BECCS需承擔全球年度CO₂移除量的30%以上，年均捕碳規(guī)模需達30~60億噸CO₂。本文梳理2024年以來歐盟、美國、英國等主要國家和地區(qū)的BECCS戰(zhàn)略部署特點，識別技術研究熱點，并跟蹤全球項目進展，探討技術發(fā)展趨勢和當前產業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)，結合我國發(fā)展現(xiàn)狀提出對策建議。

一、主要國家和地區(qū)戰(zhàn)略部署特點

美國重視技術研發(fā)與政策激勵，自2021年啟動“負碳攻關計劃”^[1]以來，持續(xù)強化資金支持力度，并通過如《通脹削減法案》等提供稅收抵免措施，支持商業(yè)化部署。重點攻關方向包括開發(fā)微藻的大規(guī)模培養(yǎng)、運輸和加工技術，并減少對水和土地的需求，以及CO₂去除量的監(jiān)測與核查等^[2]。

歐盟在“綠色新政”和“地平線計劃”等一系列加速綠色轉型的政策框架引領下，不斷加強BECCS的創(chuàng)新研究，完善和制定涵蓋BECCS技術實施和市場推廣的碳清除認證框架（CRCF）^[3]。2024年11月，歐盟理事會批準針對永久性碳移除、碳農業(yè)及產品碳儲存的歐盟認證框架，明確涵蓋BECCS在內的永久性碳移除活動^[4]。

英國不斷強化空間集群與資金投入力度，鼓勵生物質利用與CCS相結合用于電力、熱力和運輸，從長期來看優(yōu)先考慮能夠產生負排放（即捕集和封存CO₂）的生物質利用方式^[5]。預計到2027年，英國將投運800萬噸/年CO₂捕集和封存能力的BECCS設備^[6]。

日本通過政策引導、碳排放交易體系（ETS）等措施，積極推動BECCS技術的發(fā)展和應用。2025年日本內閣批準了《第七次能源基本計劃》，明確生物質發(fā)電的基本思路，要求使用可持續(xù)供應的生物質燃料、并強調提高生物質的有效利用率^[7]。同年，日本通過ETS立法，允許企業(yè)使用四類碳清除信用進行碳抵消，抵消上限為5%^[8]，其中就包括BECCS。

巴西依托其豐富的生物質資源加速低碳能源轉型，不斷完善政策框架體系，積極與國際碳市場接軌，加強創(chuàng)新研究和試點應用。2024年巴西批準《未來燃料法案》^[9]，制定了綠色柴油、可持續(xù)航空燃料和生物甲烷的國家計劃，增加了乙醇和生物柴油在汽油和柴油中的摻混量，建立了碳捕集與封存的監(jiān)管框架，并計劃在可再生能源和生物經濟領域投資約0.92億美元。同年12月，巴西批準碳市場監(jiān)管法案^[10]，建立巴西溫室氣體排放交易體系，鼓勵企業(yè)投資BECCS項目。

我國將BECCS技術發(fā)展納入國家“雙碳”戰(zhàn)略框架內，BECCS迎來快速發(fā)展期。《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》^[11]中明確提及支持與生物質結合的負碳技術（BECCS）研發(fā)。《國家發(fā)展改革委等部門關于大力實施可再生能源替代行動的指導意見》^[12]中提到穩(wěn)步發(fā)展生物質發(fā)電和燃料，推進耦合生物質燃燒技術改造和試點應用。《中共中央 國務院關于加快經濟社會發(fā)展全面綠色轉型的意見》^[13]、《國務院關于印發(fā)2024—2025年節(jié)能降碳行動方案的通知》^[14]中均提到因地制宜開發(fā)生物質能。這些文件為BECCS發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。

二、BECCS技術發(fā)展態(tài)勢

從全球發(fā)文趨勢來看（圖1），自2008年起B(yǎng)ECCS領域發(fā)文數(shù)量呈現(xiàn)快速增長趨勢，其中2019—2022年發(fā)文數(shù)量增長最快，2022—2024年平均發(fā)文數(shù)量高達1089篇，是2008年發(fā)文量（67篇）的16倍。從論文發(fā)表國（第一作者）來看，對該領域關注度排名前10位的國家依次為中國、美國、印度、英國、德國、巴西、意大利、西班牙、瑞典、韓國。

圖1 BECCS技術發(fā)文趨勢

基于對BECCS領域論文高頻關鍵詞的聚類分析（圖2），發(fā)現(xiàn)該領域的研究熱點包括：生物質的開發(fā)與應用（聚類1）、生物質熱化學轉化（聚類2）、生物能源及其系統(tǒng)碳循環(huán)過程（聚類3）、微藻光合固碳生物制造技術（聚類4）、廢棄物循環(huán)利用及厭氧生物能源轉化（聚類5）等。

圖 2  BECCS領域論文高頻關鍵詞的聚類分析

（1）生物質的開發(fā)與應用。聚焦生物質原料（如廢棄油脂、木質素）高效轉化為清潔燃料（生物柴油、沼氣、生物航油），并進行提純優(yōu)化；通過可再生能源驅動制氫及合成燃料（如氨、甲醇），實現(xiàn)脫碳；系統(tǒng)集成與過程工程優(yōu)化。

（2）生物質熱化學轉化。以廢棄資源為主，通過熱解、氣化等熱化學轉化技術，實現(xiàn)產物提質；構建能—碳協(xié)同輸出系統(tǒng)，如與燃煤電廠聯(lián)合、生物質碳固定等。

（3）生物能源及其系統(tǒng)碳循環(huán)過程。通過生物能源耦合碳封存（如土壤固碳、生物炭），實現(xiàn)碳負排放系統(tǒng)；通過全生命周期可持續(xù)性評估方法研究，量化生物能源從種植到終端的綜合可持續(xù)性；土地利用與資源沖突優(yōu)化；碳循環(huán)過程與生物地球化學反饋。

（4）微藻光合固碳生物制造技術。通過分子改造等手段提升微藻光合固碳能力；集成化生物過程設計，實現(xiàn)廢料協(xié)同去除，以及能源和高值產物生產。

（5）廢棄物循環(huán)利用及厭氧生物能源轉化。厭氧生物過程強化以提高有機物轉化率和多元能（燃氣、氫氣、電能等）輸出率；實現(xiàn)廢棄物資源化閉環(huán)，構建可持續(xù)能源體系。

三、國際BECCS項目進展

全球BECCS項目正從技術驗證轉向規(guī)模化部署階段。目前全球共有18個BECCS項目正在運行^[15]（部分項目見表1），分別位于歐洲、美國、加拿大和日本，主要應用于乙醇生產、發(fā)電和廢物轉化為能源。

表1  全球BECCS設施和示范項目

全球范圍內大部分BECCS項目仍處于示范或試點階段，僅有個別已進入商業(yè)化，技術成熟度評估見圖3^[27]。目前，從第一代生物乙醇生產中捕集CO₂是最成熟的BECCS途徑。生物質燃燒廠的CO₂捕集已處于商業(yè)示范階段，但用于合成氣應用的大規(guī)模生物質氣化仍處于大型樣機階段。在工業(yè)領域，生物質混燒已在造紙廠、水泥廠和鋼鐵高爐中實現(xiàn)商業(yè)化。然而，從窯爐和高爐廢氣中捕集CO₂仍處于樣機或示范階段。我國BECCS研究較晚，電力供應仍然是以燃煤為主，“生物質發(fā)電+CCS/CCUS”與“燃煤耦合生物質發(fā)電+CCS/CCUS”是電力行業(yè)發(fā)展BECCS技術的兩條關鍵路線。

圖3  BECCS技術成熟度水平

四、BECCS產業(yè)發(fā)展前景與建議

1、發(fā)展前景及挑戰(zhàn)

全球碳中和目標推動多國將BECCS納入關鍵技術體系，通過碳稅、綠色信貸等政策工具推動技術規(guī)模化應用，并逐步從單一補貼轉向碳市場激勵以降低技術商業(yè)化風險。BECCS產業(yè)鏈呈現(xiàn)“資源—技術—市場”深度耦合趨勢，上游原料收儲嵌入智能化保障生物質可持續(xù)供應，中游依托石油、化工、能源企業(yè)的技術遷移實現(xiàn)降本增效，下游構建多產業(yè)協(xié)同應用場景，如農電聯(lián)動循環(huán)經濟園區(qū)、生物煉化耦合CCUS，形成覆蓋全生命周期的循環(huán)經濟模型。

BECCS技術的核心挑戰(zhàn)在于全產業(yè)鏈瓶頸的系統(tǒng)性解決方案。原料端存在可持續(xù)供應壓力，非糧生物質存在季節(jié)性波動和集中收儲困難，且生物質資源與碳封存點地理錯位加劇運輸能耗，大規(guī)模生物質資源供應可能導致土地利用沖突。技術端主要分為生物質能利用和CCS 兩個部分，像費托合成生物燃料、生物質氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等生物質利用環(huán)節(jié)，大多處于研發(fā)期或示范期，未來的發(fā)展仍存在較大不確定性；在CO₂的捕集、運輸和封存環(huán)節(jié)，普遍存在能耗高、成本大、設備龐大等缺點，限制了其在大規(guī)模工業(yè)生產中的應用。

2、建議

BECCS技術是實現(xiàn)碳中和目標的重要負排放技術，其發(fā)展需要綜合考慮技術、資源、經濟和社會等多方面因素。建議：

（1）構建生物質資源監(jiān)測體系，全面評估生物質資源的潛力和可持續(xù)供應能力，并制定嚴格的生物質資源可持續(xù)利用標準，避免過度開發(fā)對生態(tài)和糧食安全的影響。

（2）重點研發(fā)高效生物質轉化技術和低成本碳捕集技術，降低技術成本。加快建設全流程BECCS示范項目，驗證技術可行性并積累經驗。優(yōu)先在東北（生物質資源富集區(qū)）、西部（封存潛力區(qū)）建設集成項目。

（3）設立BECCS專項財政補貼、稅收優(yōu)惠或碳排放權交易激勵，降低企業(yè)應用成本。

（4）參與國際BECCS技術研發(fā)合作項目，共享經驗和技術成果。通過“一帶一路”綠色基金輸出秸稈氣化—CCUS等集成技術，推動建立全球統(tǒng)一的BECCS技術標準和認證體系，促進技術推廣。