專家談CCUS：“捕捉”剛性碳排放

大氣中的碳排放有沒有可能收集起來呢？這不是異想天開，實際上“碳捕捉”技術(shù)——碳捕集利用與封存（CCUS）正越來越受國際關(guān)注。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會發(fā)布的《全球升溫1.5℃特別報告》顯示，CCUS是確保實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》氣候目標(biāo)的重要技術(shù)支撐，絕大多數(shù)氣候模式都需要它以實現(xiàn)深度減排目標(biāo)。

 

CCUS是指將二氧化碳從工業(yè)或其他碳排放源中捕集，并運輸?shù)教囟ǖ攸c加以利用或封存的技術(shù)，包括碳捕集、碳儲運、碳地質(zhì)利用與封存、碳轉(zhuǎn)化利用等環(huán)節(jié)，具有減排規(guī)模大、減排效益明顯的特點。

 

根據(jù)碳排放濃度不同，捕集技術(shù)有燃燒后捕集、燃燒前捕集、富氧燃燒等，目前直接空氣捕集技術(shù)也被關(guān)注。碳儲運包括槽車、船運、管道運輸?shù)确绞?。捕集來的二氧化碳，可以進(jìn)行地質(zhì)封存，或與地質(zhì)利用相結(jié)合。比如目前應(yīng)用最多的驅(qū)油技術(shù)是將二氧化碳注入油藏中，使原先不具備開采條件的原油變得可流動，在顯著提高原油開采效率的同時減少碳排放；也可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化利用，以二氧化碳為主要原料，通過化工或生物過程轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品，如制備碳酸酯、微藻養(yǎng)殖并轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料等，是未來重要的發(fā)展方向。

 

CCUS不僅可以實現(xiàn)直接碳減排，還能帶動相關(guān)低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比如在氫能產(chǎn)業(yè)中，由化石能源產(chǎn)生的“藍(lán)氫”在CCUS技術(shù)的支持下可以減少碳排放，成為較為理想的二次能源。此外，用生物質(zhì)與燃煤混合發(fā)電再配合碳捕集，也被證明是一種高效且穩(wěn)定的技術(shù)路徑，有待進(jìn)一步推廣。

 

能源轉(zhuǎn)型、能效提升、節(jié)能減排是當(dāng)前減碳的主要途徑。然而在一些行業(yè)，比如水泥、鋼鐵、化工等，由于工藝特性，即使在工藝路線改進(jìn)和產(chǎn)能優(yōu)化后，仍然存在化石能源的需求以及二氧化碳剛性排放。CCUS是中和這部分工業(yè)碳排放的支撐技術(shù)，對全球減排貢獻(xiàn)估計占10%—30%。從上世紀(jì)80年代起，一些發(fā)達(dá)國家開始相關(guān)技術(shù)探索和工程示范。截至2020年底，全球共部署有CCUS項目65項，其中26項正在運行，每年可捕集和永久封存約4000萬噸二氧化碳。

 

總體來看，CCUS能夠?qū)⒍趸紡呐欧旁搭^攔截，稱得上減碳的“強(qiáng)效藥”；由于技術(shù)環(huán)節(jié)多、工程復(fù)雜，目前還是一種成本很高的“貴價藥”。尤其是在捕集環(huán)節(jié)，成本可能高達(dá)200—500元/噸碳。隨著材料化學(xué)等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，成本制約有望被破除。目前，英國、日本等多國已將CCUS作為碳中和行動計劃的重要組成部分，未來這一技術(shù)將迎來廣闊發(fā)展空間。

 

我國不久前出臺的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中，CCUS被列入綠色低碳重大科技。近年來，我國相關(guān)領(lǐng)域研究取得積極進(jìn)展，開發(fā)出多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，具備了全流程設(shè)計能力，2021年啟動了百萬噸級的全鏈條碳捕集驅(qū)油與封存項目、全國首個海上二氧化碳封存項目等。未來，通過加強(qiáng)國際交流、吸收先進(jìn)經(jīng)驗，CCUS技術(shù)有望得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。