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《中国煤化工》
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众议:二氧化碳利用之路怎么走
作者:褚艳 | 来源:中国石油和化工产业观察杂志 | 时间:2021-08-30

作为温室气体排放第一大国,碳捕集利用与封存技术(CCUS)在我国变得不可或缺。化石能源燃烧后往往会产生大量二氧化碳。大气中的二氧化碳浓度上升,导致温室效应加剧,可能带来一系列气候异常事件和全球生态系统失衡。而如何将燃烧后产生的二氧化碳捉住并所用得当,成为业内人士共同关心的话题。

“这正是碳捕集利用与封存技术所做的事。”江苏省能源研究会理事长、东南大学能源与环境学院院长肖睿告诉记者,碳捕集利用与封存技术是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。

那么,千辛万苦收集到的二氧化碳应该何去何从?“我们可以将收集到的二氧化碳进行资源化利用,如转化为化学品等。同时,还可以将二氧化碳压缩后深埋地下或者海底。”南京工业大学材料化学工程国家重点实验室教授周瑜介绍,“压缩后的液体二氧化碳密度比水大,因此将其放置海底后一般不会浮起。当然,这也并非是万无一失,遇到海啸等地壳强烈运动,二氧化碳则很可能重新被释放到空气中。”

把碳封地下,把油驱出来技术是更好的实现二氧化碳捕集、驱油与封存的一体化应用示范。肖睿告诉记者,以前我们想要采到地下的油主要使用水驱方式,即将水注入地下,将油赶出来。而封碳驱油是指将二氧化碳压缩成液体后,代替原先驱油用的水。“将压缩后的液体二氧化碳注入地下,既实现了二氧化碳的封存,同时也实现了采油。”

但在中国科学院院士李灿眼里,相比捕集、封存,更应重视利用环节。因为捕集二氧化碳之后,封存面临空间、泄漏、安全、成本等一系列制约,并不能从根本上解决排放问题。比如二氧化碳作为一种驱油介质,可用于油气开采,但开采完毕后,这部分二氧化碳依然会大量释放,并不能实现完全封存。类似情况还发生在农业领域。生产尿素可消纳一部分二氧化碳,但在使用尿素时,大部分二氧化碳还是白白排掉了。这些难以减排的二氧化碳,若能实现资源化利用,在减碳同时还可产生经济效益。

金宝搏官网下载副秘书长胡迁林表示:“既要开展新一代大规模低能耗碳捕集技术、二氧化碳安全可靠封存与监测以及运输技术等的研究,也需重点开发二氧化碳化学转化利用技术。”在胡迁林看来,实现二氧化碳变废为宝更为重要。

据了解,我国每年碳捕集利用与封存技术封存量仅为10万~100万吨,远低于美国的2100万吨。截至2019年底,我国二氧化碳累积封存量为200万吨,远低于美国的5800万吨。

在专家看来,国内碳捕集利用与封存技术面临两大障碍:一是法律法规不健全,并没有针对性具体财税支持。在示范项目的选址、建设、运营和地质利用与封存场地关闭及关闭后的环境风险评估、监控等方面同样缺乏相关的法律法规。二是技术尚未完全成熟,成本居高不下,项目风险较大。高浓度高压下的液态二氧化碳若在运输、注入和封存过程中发生泄漏,将对附近的生态环境造成影响,甚至危害人身安全。

较早参与碳捕集利用与封存技术研发的奥克控股集团董事局主席朱建民认为,资源化利用包括以二氧化碳为原料生产化学品或燃料、利用微藻类进行生物转化,用作混凝土建筑材料,二氧化碳增强油田再生等10种途径。用途虽多,现阶段却存在不少瓶颈。理论上说,二氧化碳可制备多种化学品,但目前只有少数路径具有经济可行性和工业化放大可拓展性。其中最大规模的化学利用是生产尿素,不过也只是1.4亿吨二氧化碳用于生产2亿吨尿素。

中国科学院院士包信和称,现有二氧化碳转化利用还面临规模不对等问题。“比如,我国需求量最高的大宗化学品乙烯,目前年产量在6000万~7000万吨。即便拿出1亿吨二氧化碳用于制备,也只占到排放总量的1/100。由于二氧化碳分子能量低,必须先活化再利用,通过加氢反应才能完成。目前,氢能基本来自以煤为主的化石能源,注入的能量比释放的能量还要多。”

包信和认为,有效的二氧化碳利用途径必须满足两个条件:一是保证持续的可再生能源供给,二是能从非碳资源获得氢气。“转化利用途径主要包括热催化、电催化及光化学过程。目前来看,前两者比较有希望,能够通过二氧化碳加氢反应得到我们需要的产品。而在此过程中,绿氢才是真正实现减排的关键。”

厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强建议,加快技术研发和项目示范,可从现代煤化工入手,开展碳捕集利用与封存技术与煤基能源体系耦合的大规模示范,优化产业布局。

华南理工大学广州学院经济学院刘牧心建议主管部门基于现有的温室气体监测、报告与核查体系,专门出台针对碳捕集利用与封存项目各个技术环节产生额外碳排放的核算方法并建立证书制度,作为企业在碳市场进行配额履约或进行交易的依据。

国家能源集团新能源研究院碳中和中心相关负责人徐冬表示,除了单个项目,国家能源集团还将开展原理验证与颠覆性技术研发、中试技术放大与验证、碳捕集利用与封存技术全流程检测评估平台建设。“目前,国内外尚无针对碳捕集利用与封存技术研发、试验及检测评估与认证的全流程平台。集团计划采用政策与环境结合、机体机制与制度结合、资料分析与调查分析相结合等方式,开展全流程标准制定、碳交易研究推广及战略规划服务,实现技术标准化建设、规模化发展。”

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