專(zhuān)家談CCUS：“捕捉”剛性碳排放

大氣中的碳排放有沒(méi)有可能收集起來(lái)呢？這不是異想天開(kāi)，實(shí)際上“碳捕捉”技術(shù)——碳捕集利用與封存（CCUS）正越來(lái)越受?chē)?guó)際關(guān)注。據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)發(fā)布的《全球升溫1.5℃特別報(bào)告》顯示，CCUS是確保實(shí)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(shí)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(yùn)輸?shù)教囟ǖ攸c(diǎn)加以利用或封存的技術(shù)，包括碳捕集、碳儲(chǔ)運(yùn)、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(diǎn)。

 

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(chǔ)運(yùn)包括槽車(chē)、船運(yùn)、管道運(yùn)輸?shù)确绞?。捕集?lái)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(kāi)采條件的原油變得可流動(dòng)，在顯著提高原油開(kāi)采效率的同時(shí)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(guò)化工或生物過(guò)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(lái)重要的發(fā)展方向。

 

CCUS不僅可以實(shí)現(xiàn)直接碳減排，還能帶動(dòng)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(duì)全球減排貢獻(xiàn)估計(jì)占10%—30%。從上世紀(jì)80年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)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(xiàng)目65項(xiàng)，其中26項(xiàng)正在運(yùn)行，每年可捕集和永久封存約4000萬(wàn)噸二氧化碳。

 

總體來(lái)看，CCUS能夠?qū)⒍趸紡呐欧旁搭^攔截，稱(chēng)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(jià)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(guó)、日本等多國(guó)已將CCUS作為碳中和行動(dòng)計(jì)劃的重要組成部分，未來(lái)這一技術(shù)將迎來(lái)廣闊發(fā)展空間。

 

我國(guó)不久前出臺(tái)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(jiàn)》中，CCUS被列入綠色低碳重大科技。近年來(lái)，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域研究取得積極進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，具備了全流程設(shè)計(jì)能力，2021年啟動(dòng)了百萬(wàn)噸級(jí)的全鏈條碳捕集驅(qū)油與封存項(xiàng)目、全國(guó)首個(gè)海上二氧化碳封存項(xiàng)目等。未來(lái)，通過(guò)加強(qiáng)國(guó)際交流、吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，CCUS技術(shù)有望得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。