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眾議:二氧化碳利用之路怎么走
作者:褚艷 | 來源:中國石油和化工產業觀察雜志 | 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(CCUS)在我國變得不可或缺。化石能源燃燒后往往會產生大量二氧化碳。大氣中的二氧化碳濃度上升,導致溫室效應加劇,可能帶來一系列氣候異常事件和全球生態系統失衡。而如何將燃燒后產生的二氧化碳捉住并所用得當,成為業內人士共同關心的話題。

“這正是碳捕集利用與封存技術所做的事。”江蘇省能源研究會理事長、東南大學能源與環境學院院長肖睿告訴記者,碳捕集利用與封存技術是把生產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過程中進行循環再利用或封存的一種技術。

那么,千辛萬苦收集到的二氧化碳應該何去何從?“我們可以將收集到的二氧化碳進行資源化利用,如轉化為化學品等。同時,還可以將二氧化碳壓縮后深埋地下或者海底。”南京工業大學材料化學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,把油驅出來技術是更好的實現二氧化碳捕集、驅油與封存的一體化應用示范。肖睿告訴記者,以前我們想要采到地下的油主要使用水驅方式,即將水注入地下,將油趕出來。而封碳驅油是指將二氧化碳壓縮成液體后,代替原先驅油用的水。“將壓縮后的液體二氧化碳注入地下,既實現了二氧化碳的封存,同時也實現了采油。”

但在中國科學院院士李燦眼里,相比捕集、封存,更應重視利用環節。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油介質,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,并不能實現完全封存。類似情況還發生在農業領域。生產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,若能實現資源化利用,在減碳同時還可產生經濟效益。

中國石油和化學工業聯合會副秘書長胡遷林表示:“既要開展新一代大規模低能耗碳捕集技術、二氧化碳安全可靠封存與監測以及運輸技術等的研究,也需重點開發二氧化碳化學轉化利用技術。”在胡遷林看來,實現二氧化碳變廢為寶更為重要。

據了解,我國每年碳捕集利用與封存技術封存量僅為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,國內碳捕集利用與封存技術面臨兩大障礙:一是法律法規不健全,并沒有針對性具體財稅支持。在示范項目的選址、建設、運營和地質利用與封存場地關閉及關閉后的環境風險評估、監控等方面同樣缺乏相關的法律法規。二是技術尚未完全成熟,成本居高不下,項目風險較大。高濃度高壓下的液態二氧化碳若在運輸、注入和封存過程中發生泄漏,將對附近的生態環境造成影響,甚至危害人身安全。

較早參與碳捕集利用與封存技術研發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化學品或燃料、利用微藻類進行生物轉化,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,現階段卻存在不少瓶頸。理論上說,二氧化碳可制備多種化學品,但目前只有少數路徑具有經濟可行性和工業化放大可拓展性。其中最大規模的化學利用是生產尿素,不過也只是1.4億噸二氧化碳用于生產2億噸尿素。

中國科學院院士包信和稱,現有二氧化碳轉化利用還面臨規模不對等問題。“比如,我國需求量最高的大宗化學品乙烯,目前年產量在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:一是保證持續的可再生能源供給,二是能從非碳資源獲得氫氣。“轉化利用途徑主要包括熱催化、電催化及光化學過程。目前來看,前兩者比較有希望,能夠通過二氧化碳加氫反應得到我們需要的產品。而在此過程中,綠氫才是真正實現減排的關鍵。”

廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強建議,加快技術研發和項目示范,可從現代煤化工入手,開展碳捕集利用與封存技術與煤基能源體系耦合的大規模示范,優化產業布局。

華南理工大學廣州學院經濟學院劉牧心建議主管部門基于現有的溫室氣體監測、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環節產生額外碳排放的核算方法并建立證書制度,作為企業在碳市場進行配額履約或進行交易的依據。

國家能源集團新能源研究院碳中和中心相關負責人徐冬表示,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研發、中試技術放大與驗證、碳捕集利用與封存技術全流程檢測評估平臺建設。“目前,國內外尚無針對碳捕集利用與封存技術研發、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境結合、機體機制與制度結合、資料分析與調查分析相結合等方式,開展全流程標準制定、碳交易研究推廣及戰略規劃服務,實現技術標準化建設、規模化發展。”

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