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《中國煤化工》
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眾議:二氧化碳利用之路怎么走
作者:褚艷 | 來源:中國石油和化工產(chǎn)業(yè)觀察雜志 | 時間:2021-08-30

作為溫室氣體排放第一大國,碳捕集利用與封存技術(shù)(CCUS)在我國變得不可或缺;茉慈紵笸鶗a(chǎn)生大量二氧化碳。大氣中的二氧化碳濃度上升,導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇,可能帶來一系列氣候異常事件和全球生態(tài)系統(tǒng)失衡。而如何將燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳捉住并所用得當(dāng),成為業(yè)內(nèi)人士共同關(guān)心的話題。

“這正是碳捕集利用與封存技術(shù)所做的事!苯K省能源研究會理事長、東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院院長肖睿告訴記者,碳捕集利用與封存技術(shù)是把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進行捕獲提純,繼而投入到新的生產(chǎn)過程中進行循環(huán)再利用或封存的一種技術(shù)。

那么,千辛萬苦收集到的二氧化碳應(yīng)該何去何從?“我們可以將收集到的二氧化碳進行資源化利用,如轉(zhuǎn)化為化學(xué)品等。同時,還可以將二氧化碳壓縮后深埋地下或者海底!蹦暇┕I(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國家重點實驗室教授周瑜介紹,“壓縮后的液體二氧化碳密度比水大,因此將其放置海底后一般不會浮起。當(dāng)然,這也并非是萬無一失,遇到海嘯等地殼強烈運動,二氧化碳則很可能重新被釋放到空氣中!

把碳封地下,把油驅(qū)出來技術(shù)是更好的實現(xiàn)二氧化碳捕集、驅(qū)油與封存的一體化應(yīng)用示范。肖睿告訴記者,以前我們想要采到地下的油主要使用水驅(qū)方式,即將水注入地下,將油趕出來。而封碳驅(qū)油是指將二氧化碳壓縮成液體后,代替原先驅(qū)油用的水!皩嚎s后的液體二氧化碳注入地下,既實現(xiàn)了二氧化碳的封存,同時也實現(xiàn)了采油!

但在中國科學(xué)院院士李燦眼里,相比捕集、封存,更應(yīng)重視利用環(huán)節(jié)。因為捕集二氧化碳之后,封存面臨空間、泄漏、安全、成本等一系列制約,并不能從根本上解決排放問題。比如二氧化碳作為一種驅(qū)油介質(zhì),可用于油氣開采,但開采完畢后,這部分二氧化碳依然會大量釋放,并不能實現(xiàn)完全封存。類似情況還發(fā)生在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。生產(chǎn)尿素可消納一部分二氧化碳,但在使用尿素時,大部分二氧化碳還是白白排掉了。這些難以減排的二氧化碳,若能實現(xiàn)資源化利用,在減碳同時還可產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會副秘書長胡遷林表示:“既要開展新一代大規(guī)模低能耗碳捕集技術(shù)、二氧化碳安全可靠封存與監(jiān)測以及運輸技術(shù)等的研究,也需重點開發(fā)二氧化碳化學(xué)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)!痹诤w林看來,實現(xiàn)二氧化碳變廢為寶更為重要。

據(jù)了解,我國每年碳捕集利用與封存技術(shù)封存量僅為10萬~100萬噸,遠低于美國的2100萬噸。截至2019年底,我國二氧化碳累積封存量為200萬噸,遠低于美國的5800萬噸。

在專家看來,國內(nèi)碳捕集利用與封存技術(shù)面臨兩大障礙:一是法律法規(guī)不健全,并沒有針對性具體財稅支持。在示范項目的選址、建設(shè)、運營和地質(zhì)利用與封存場地關(guān)閉及關(guān)閉后的環(huán)境風(fēng)險評估、監(jiān)控等方面同樣缺乏相關(guān)的法律法規(guī)。二是技術(shù)尚未完全成熟,成本居高不下,項目風(fēng)險較大。高濃度高壓下的液態(tài)二氧化碳若在運輸、注入和封存過程中發(fā)生泄漏,將對附近的生態(tài)環(huán)境造成影響,甚至危害人身安全。

較早參與碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)的奧克控股集團董事局主席朱建民認為,資源化利用包括以二氧化碳為原料生產(chǎn)化學(xué)品或燃料、利用微藻類進行生物轉(zhuǎn)化,用作混凝土建筑材料,二氧化碳增強油田再生等10種途徑。用途雖多,現(xiàn)階段卻存在不少瓶頸。理論上說,二氧化碳可制備多種化學(xué)品,但目前只有少數(shù)路徑具有經(jīng)濟可行性和工業(yè)化放大可拓展性。其中最大規(guī)模的化學(xué)利用是生產(chǎn)尿素,不過也只是1.4億噸二氧化碳用于生產(chǎn)2億噸尿素。

中國科學(xué)院院士包信和稱,現(xiàn)有二氧化碳轉(zhuǎn)化利用還面臨規(guī)模不對等問題。“比如,我國需求量最高的大宗化學(xué)品乙烯,目前年產(chǎn)量在6000萬~7000萬噸。即便拿出1億噸二氧化碳用于制備,也只占到排放總量的1/100。由于二氧化碳分子能量低,必須先活化再利用,通過加氫反應(yīng)才能完成。目前,氫能基本來自以煤為主的化石能源,注入的能量比釋放的能量還要多!

包信和認為,有效的二氧化碳利用途徑必須滿足兩個條件:一是保證持續(xù)的可再生能源供給,二是能從非碳資源獲得氫氣!稗D(zhuǎn)化利用途徑主要包括熱催化、電催化及光化學(xué)過程。目前來看,前兩者比較有希望,能夠通過二氧化碳加氫反應(yīng)得到我們需要的產(chǎn)品。而在此過程中,綠氫才是真正實現(xiàn)減排的關(guān)鍵!

廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強建議,加快技術(shù)研發(fā)和項目示范,可從現(xiàn)代煤化工入手,開展碳捕集利用與封存技術(shù)與煤基能源體系耦合的大規(guī)模示范,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局。

華南理工大學(xué)廣州學(xué)院經(jīng)濟學(xué)院劉牧心建議主管部門基于現(xiàn)有的溫室氣體監(jiān)測、報告與核查體系,專門出臺針對碳捕集利用與封存項目各個技術(shù)環(huán)節(jié)產(chǎn)生額外碳排放的核算方法并建立證書制度,作為企業(yè)在碳市場進行配額履約或進行交易的依據(jù)。

國家能源集團新能源研究院碳中和中心相關(guān)負責(zé)人徐冬表示,除了單個項目,國家能源集團還將開展原理驗證與顛覆性技術(shù)研發(fā)、中試技術(shù)放大與驗證、碳捕集利用與封存技術(shù)全流程檢測評估平臺建設(shè)!澳壳埃瑖鴥(nèi)外尚無針對碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)、試驗及檢測評估與認證的全流程平臺。集團計劃采用政策與環(huán)境結(jié)合、機體機制與制度結(jié)合、資料分析與調(diào)查分析相結(jié)合等方式,開展全流程標準制定、碳交易研究推廣及戰(zhàn)略規(guī)劃服務(wù),實現(xiàn)技術(shù)標準化建設(shè)、規(guī);l(fā)展。”

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