隨著全國碳市場正式上線交易,二氧化碳排放管理進一步趨嚴。企業(yè)多排碳,意味著付出更高成本。除了花錢“買碳”,有沒有其他辦法實現(xiàn)減碳?
記者了解到,二氧化碳資源化利用正逐漸得到重視。除常規(guī)的驅(qū)油封存等方式,以二氧化碳為原料生產(chǎn)化學品、燃料,經(jīng)凈化提純得到食品級、電子級二氧化碳,用作混凝土建筑材料等新型用途,吸引企業(yè)紛紛探索。二氧化碳循環(huán)再利用之路走得通嗎?這些技術又能給碳減排帶來多少貢獻?
“相比捕集、封存,我們更應重視利用環(huán)節(jié)”
目前,我國年排放二氧化碳百億噸級,其中80%以上來自能源生產(chǎn)消費。“2020年,我國化石能源占一次能源消費比重達84.1%。例如,石油和化學工業(yè)以油氣、煤炭作為原料,具有資源型和能源型產(chǎn)業(yè)雙重屬性,但生產(chǎn)過程必然伴有二氧化碳排放。”中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會副秘書長胡遷林表示,在推進源頭減排的同時,實現(xiàn)二氧化碳“變廢為寶”同樣重要。“既要開展新一代大規(guī)模低能耗碳捕集技術、二氧化碳安全可靠封存與監(jiān)測,以及運輸技術等研究,也需重點開發(fā)二氧化碳化學轉(zhuǎn)化利用技術。”
“即便實現(xiàn)了碳中和,化石能源消費仍將占據(jù)一定比重。”中國科學院院士包信和表示,先天含碳屬性,決定了使用化石能源總要產(chǎn)生碳排放,如何消除已經(jīng)排放的二氧化碳是一大現(xiàn)實問題。
在近日舉行的2021年二氧化碳減排與資源化利用技術先鋒論壇上,中國科學院院士李燦也稱,并非所有行業(yè)終端都能使用電能替代,諸如化工、鋼鐵、水泥等領域,在很長時間內(nèi)仍需使用能量密度更高的化學燃料。針對這部分難以消除的二氧化碳,就要采用碳捕捉、利用與封存技術(CCUS)。
“相比捕集、封存,我們更應重視利用環(huán)節(jié)。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。”李燦舉例,二氧化碳作為一種驅(qū)油介質(zhì),可用于油氣開采。開采完畢,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。”
“只有少數(shù)技術具有經(jīng)濟可行性和工業(yè)化放大的可拓展性”
較早參與研發(fā)的奧克控股集團董事局主席朱建民告訴記者,資源化利用包括以二氧化碳為原料生產(chǎn)化學品或燃料、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。
朱建民舉例,理論上說,二氧化碳可制備多種化學品,“但目前,只有少數(shù)技術具有經(jīng)濟可行性和工業(yè)化放大的可拓展性。最大規(guī)模的化學利用途徑是生產(chǎn)尿素,當前我國每年有1.4億噸二氧化碳用于生產(chǎn)2億噸尿素。下一步,生產(chǎn)燃料耗用的二氧化碳可能達到幾億噸,具有一定前景,但充滿不確定性。”
記者還注意到,已有的二氧化碳資源化利用項目規(guī)模普遍較小。例如,中國石化勝利油田二氧化碳捕集驅(qū)油項目,每年預計減排僅3萬多噸;華能北京高碑店熱電廠將捕集的二氧化碳賣給食品店,年回收二氧化碳只有3000噸;山東能源集團利用化工裝置產(chǎn)生的二氧化碳制備高價值化學品,年可減碳3.5萬噸。
“我們接觸了很多技術,不同技術各有先進性,研究探索值得鼓勵。然而,一項技術到底能擴大到多大規(guī)模、成本是否可承受,可以為減碳作出多大貢獻,同樣很關鍵。對于企業(yè)真金白銀投入而言,做好前瞻性考量十分必要。”一位業(yè)內(nèi)資深人士向記者坦言。
包信和稱,現(xiàn)有的二氧化碳轉(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百分之一。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。”
關注研發(fā)、試驗及檢測評估與認證的全流程平臺
“二氧化碳資源化利用是一種可行的減排思路,但必須找到正確途徑。目前部分技術過于理想化,甚至存在一些錯誤方向。即便單個項目通了,要么難以從根本撬動減排,要么能耗過高、得不償失。”上述人士進一步稱。
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。“轉(zhuǎn)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(chǎn)品。而在此過程中,綠氫才是真正實現(xiàn)減排的關鍵。”
上述思路已有實踐。“在自然界,植物能把空氣中的水和二氧化碳轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)、蔬菜等。借鑒這一思路,也可把二氧化碳和水變成我們所需的燃料。”李燦提出,利用太陽能等可再生能源實施電解水制氫,并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為甲醇等液體燃料,即可實現(xiàn)有效資源化利用。“甲醇可替代汽油,也可用在化學工業(yè)領域。每噸甲醇可轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳,我國每年約有8000萬噸甲醇產(chǎn)能,若能大規(guī)模推廣,可以減排億噸級二氧化碳。”
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(fā)、中試技術放大與驗證、CCUS全流程檢測評估平臺建設。“目前,國內(nèi)外尚無針對研發(fā)、試驗及檢測評估與認證的全流程平臺。計劃采用政策與環(huán)境結合、機體機制與制度結合、資料分析與調(diào)查分析相結合等方式,開展全流程標準制定、CCUS碳交易研究推廣及戰(zhàn)略規(guī)劃服務,實現(xiàn)技術標準化建設、規(guī)?;l(fā)展。”
原標題:二氧化碳循環(huán)再利用之路能走通嗎?