碳捕捉技术值得期待,规模化应用尚需时日

二氧化碳在人类周围的分布浓度超出了人们的想象。 即使受新冠肺炎疫情影响,2020年全球二氧化碳总排放量比往年减少了7%,但2021年的排放量很快又回到疫情前的水平。减少碳排放在全球范围内十分迫切,因此,不少国家出台了系列文件以降低碳排放,促进可持续发展。

减少碳排放十分迫切

国内力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值,努力争取2060年前实现碳中和。去年12月,在习近平总书记的一次讲话中指出,“到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。”

减少碳排放是国内社会和经济发展的基本要求,也是人类未来命运延续的关键,具有重要的战略意义。在国内,实现“双碳”目标是实现《巴黎协定》的1.5°C温控目标的必要条件,事关人类命运共同体和中华民族永续发展。另外,实现“双碳”目标体现我国积极参与和引领应对气候变化等国际事业的大国担当形象;同时,“双碳”目标为中国的经济和社会的绿色转型提供机遇和平台,这对中国的发展与安全、国际竞争和地缘政治等意义重大。

“双碳”目标的实现离不开碳中和、碳捕捉的路径,总体来说主要有三个主攻方向。一是增加植被与还养水土,提升自然界吸收二氧化碳的强度;二是加快清洁能源的快速普及,促进电力系统的转型,加码投资核电、风电、水电,提高各行业的能源效率,进而减少排放;三是关注碳交易市场的建设、碳捕捉与封存技术的发展。前两者的实施规模不断扩大,而现阶段碳捕捉技术仍处在发展初期,发展潜力大,当然存在的风险也巨大。

碳捕捉技术

碳捕捉是指以各种方式从工业生产中提取二氧化碳的过程,它的能够有效减少燃烧化石燃料产生的温室气体。中国典型的工业分离项目包括煤制油、煤制气、天然气处理、水泥生产、甲醇生产、化肥生产,当前单体最大规模的是中原油田CO2-EOR项目,达35万吨/年。氧气燃烧的关键在于空气提纯,降低提纯中的能耗仍是研究的难点。

碳捕捉技术不得不提到二氧化碳捕集、利用与封存的技术,简称CCUS,目的是减少二氧化碳的排放,其操作流程可以通俗理解成将排放的气体统一收集和储存起来,然后加以利用或者进行封存。一次试验结果显示,与非CCS电厂相比,应用CCUS技术的现代常规电厂能减少大约80-90%的二氧化碳排放量。

碳捕捉技术CCUS应用现状

CCUS在国内的应用规模不断扩大。数据显示,2019年中国在运行的捕集项目有18个,主要集中在化工项目、生物领域和地质领域;2019年中国二氧化碳捕集量约为170万吨,其中地质领域的利用量约为100万吨,占比58.8%;其次,化工利用量约为25万吨,占比14.7%;最后,生物利用量约6万吨,占比3.5%。

CCUS将有效减少我国二氧化碳排放量,在保障国际能源安全以及实现未来可持续发展上做出赫赫贡献。随着应用范围的扩大,未来有望构建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技术体系和产业集群,为化石能源的低碳利用提供技术选择,应对气候变化提供有效的技术支撑,为社会经济发展提供重要技术保障。

碳捕捉技术的规模普及尚需时日

       运行成本高是碳捕集技术普及的一大瓶颈。相关报道显示,每吨二氧化碳被压缩成超临界流体的成本为25美元,将一吨二氧化碳带到填埋点的成本为5美元,每吨二氧化碳的储罐价格为20元,并被掩埋,每吨二氧化碳的掩埋成本为30美元,另外叠加人工成本,车辆和管道安装费用,捕集一吨二氧化碳的最高成本可超过640美元。不仅如此,对于燃烧化石燃料的公司而言,因此碳捕集技术而产生的设备改造成本也很高。因此,高昂的运行成本使技术在初期投资上遭到严重阻碍,同时随后大规模的碳捕集扩张项目也难以展开,减缓了碳捕捉技术大规模商业化的进程。

为此,国际能源署呼吁各国政府和相关行业在政策、资金、技术改进和降本方面做出更大努力,以使碳捕集技术成为应对气候变化的有力手段。目前,部分国家已经限制到了二氧化碳排放量,即规定每条生产线的总排放量,超出的排放部分可以进行碳捕集重新利用起来或封存,否则将要求企业关闭。

另一个关键因素是,市场比较成本阻碍了碳捕集的普及。 一方面,与风能和太阳能等新能源相比,碳捕捉成本要高得多。许多公司更愿意投资碳中和项目。因此碳捕集在吸引投资方面不具备优势。另一方面,碳捕集技术只有在某些特定条件下达到所需的部署规模,包括油价高于每桶85美元,碳税水平到2050年每吨二氧化碳超过75美元。目前的石油和碳税水平不足以支撑碳捕捉技术到2050年实现大规模部署。

碳捕捉的商业模式尚不成熟,融资难度和商业风险不言而喻。但是在碳排放持续进行时,为实现气候行动目标,使用碳捕捉、封存和利用技术便成为必然。从长远的角度来看,值得长期关注。


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