

隨著碳達峰與碳中和的不斷演進,各種類型的相關技術快速涌現,呈現出“八仙過海”的態勢。在這之中,CCUS技術稱得上是集“強大”和“神秘”于一體——常(chang)常(chang)被人提起,卻鮮少能夠得見。
生態環境部環境規劃院發布的《中國二氧化碳捕集利用與封存年度報告》中指出,CCUS技術是我國化石能源低碳利用的唯一技術選擇、保持電力系統靈活性的主要技術手段、鋼鐵水泥等難減排行業的可行技術方案,CCUS與新能源耦合的負排放技術還是抵消無法削減碳排放、實現碳中和目標的托底技術保障。
那么(me),CCUS到底是什(shen)么(me)?何以得到如此多的頭銜加身(shen)?
2020年9月,總書記明確提出碳達峰、碳中和目標,既為我國社會發展指明了工作重心,也揭示了我們應對大氣中CO2含(han)量不斷增(zeng)長的兩條(tiao)重要路徑:
一是從源頭減少CO2排放,即降低石油、煤炭、天然氣等化石燃料在能源消費中的比重,轉變當下的能源消費模式,同時減少人類活動產生的CO2,從而使得CO2的排放(fang)水平降低到一(yi)個合理數值,這便是“碳達峰”。
二是增強對CO2的吸收轉化能力,即通過植樹造林、植被恢復及相應科學技術將CO2和(he)其他(ta)溫室氣(qi)體進行長期儲(chu)存或回收(shou)轉化(hua),這(zhe)便(bian)是“碳中和(he)”。此處(chu)提到的科學技術,指的就是CCUS技術。

CCUS的英文全稱是“Carbon Capture,Utilization and Storage”,即二氧化碳捕集、利用和封存。CCUS是由CCS(二氧化碳捕集和封存)發展而來的,最早可追溯到20世紀70年代。CCS指的是從碳密集型行業捕集CO2,將其壓縮到超臨界狀態并注入地下地層,如深層鹽層、枯竭油氣層等進行永久封存。該技術一度被認為是應對氣候難題的關鍵技術,還有專家預測到2050年借此可減少32%的溫室氣體排放。然而,截至目前,全球的CCS設施年存儲容量只達到全年CO2排放量的千分之一。
在對CCS深入研究的基礎上,科學家們進一步提出了CCUS技術,不僅能夠實現CO2減排的目標,還可以創造額外的經濟效益。利用CCUS技術,可以捕集發電和工業過程中排放的90%以上的CO2,還能將其應用于化學、生物和食品加工的各(ge)個(ge)領域。
CCUS技術自提出(chu)以來,就在全(quan)球范圍內被廣(guang)(guang)泛接納和推(tui)廣(guang)(guang),聯合國政府間氣(qi)(qi)候變化(hua)專門委員會(hui)(IPCC)、國際能源署(IEA)、國際可再生能源機構(IRENA)等(deng)權威機構均在研究(jiu)報告(gao)中指出(chu),CCUS是應對氣(qi)(qi)候變化(hua)、實(shi)現巴黎協(xie)定目標以及碳(tan)中和的重要技術。從技術流(liu)程來看,CCUS分(fen)為捕集、輸送、利用(yong)與封存(cun)等(deng)環(huan)節。

CCUS技術流程示意圖
二氧化碳捕集是指將CO2從工業生產、能源利(li)用或大(da)氣中分離(li)出來的過(guo)程,主要分為燃(ran)燒(shao)前捕(bu)集、燃(ran)燒(shao)中捕(bu)集和燃(ran)燒(shao)后捕(bu)集。

二氧化碳(tan)捕集各類(lei)別特點(dian)
除了上述傳統的CCUS技術路線以外,BECCS和DACCS作為負碳技術,在碳捕集中也占有一席之地。BECCS意為生物質能碳捕集與封存,是指將生物質燃燒或轉化過程中產生的CO2進行捕集、利用或封存的過程;DACCS意為直接空氣碳捕集與封存,是指直接從大氣中捕集CO2,并(bing)將其(qi)利用或封存的(de)過程。
二氧化碳輸送是指將捕集的CO2運(yun)(yun)(yun)送(song)到可利用(yong)或封存場地的(de)過程。根據運(yun)(yun)(yun)輸方式的(de)不同,分為船(chuan)舶運(yun)(yun)(yun)輸、罐(guan)車(che)(che)運(yun)(yun)(yun)輸和管道運(yun)(yun)(yun)輸,其中罐(guan)車(che)(che)運(yun)(yun)(yun)輸涵蓋了公路(lu)運(yun)(yun)(yun)輸和鐵路(lu)運(yun)(yun)(yun)輸兩種方式。

二(er)氧化碳運輸(shu)各(ge)方式優缺點

二氧化碳利用各手段特點
二氧化碳封存是指通過工程技術手段將捕集的CO2注(zhu)入深部(bu)地質儲層,實(shi)現與大氣長期隔絕的過程。按照封(feng)存(cun)(cun)位(wei)置不(bu)同,可(ke)分為(wei)陸地封(feng)存(cun)(cun)和海洋封(feng)存(cun)(cun)。
陸地封存是模擬自然界化石燃料的一種封存機制,即將CO2運輸至廢棄油田、不可開采煤層、高含鹽構造層等區域進行封存;海洋封存是將CO2運輸并封存在深海水或深海海床上,主要有溶解型和湖泊型兩種,溶解型指的是通過溶解的方式讓捕集的CO2緩慢加入自然界碳循環,湖泊型指的是在海底把CO2變成(cheng)液態,延(yan)緩其釋放到環(huan)境中的周(zhou)期(qi)。
總體而言,二氧化碳封存技術發展潛力巨大(da),但(dan)是成(cheng)本仍居(ju)高不(bu)下(xia),從遠期來看還存在著(zhu)泄(xie)漏風險(xian),現(xian)階段表(biao)現(xian)劣于二氧化碳利用(yong)技術。
2022年(nian)1月(yue)底,中(zhong)國石化(hua)新聞辦(ban)發布消息,我(wo)國首個百萬噸級(ji)CCUS項目(mu)齊魯石化(hua)—勝利油(you)(you)田項目(mu)全面建(jian)成(cheng)。該(gai)項目(mu)由齊魯石化(hua)二氧(yang)化(hua)碳捕集和勝利油(you)(you)田二氧(yang)化(hua)碳驅油(you)(you)與封存(cun)兩(liang)部分組成(cheng),于2021年(nian)7月(yue)啟動建(jian)設。
通過深冷和壓縮技術回收齊魯石化所屬第二化肥廠尾氣中的CO2,提純處理后的液態CO2純度可達到99%以上。
利用綠色運輸方式將液態CO2從(cong)齊(qi)魯(lu)石化送至勝利(li)油田。
勝利油田將超臨界CO2注入油井,從而增加原油流動性,驅替微孔中的原油,達到大幅提高石油采收率的目的。與此同時,還能通過置換油氣、溶解與礦化作用等方式實現CO2封存。

齊魯石化—勝利油田項目是目前國內最大的CCUS全產業鏈示范基地和標桿工程,實現了二氧化碳捕集、驅油與封存一體化應用。該項目預計每年可減少CO2排放量100萬噸,相當于900萬棵樹一年的固碳量,或60萬輛車一年產生的CO2排放量。
近年來,在(zai)生(sheng)態環境(jing)部(bu)(bu)、科技(ji)部(bu)(bu)、發改(gai)委(wei)等多個部(bu)(bu)門的(de)(de)共同推動下,針對(dui)CCUS的(de)(de)相關政策(ce)逐步(bu)完善,科研技(ji)術能力(li)和水平日益提(ti)升,試(shi)點示范項目規模(mo)不斷壯大,呈現出良好的(de)(de)發展(zhan)勢頭。作(zuo)為我(wo)國實現碳(tan)中和目標(biao)的(de)(de)關鍵性技(ji)術,CCUS的(de)(de)順(shun)利推進有賴于每(mei)一個決(jue)策(ce)者(zhe)的(de)(de)重(zhong)點研判和超前(qian)部(bu)(bu)署(shu),我(wo)們也期(qi)待(dai)CCUS在(zai)不久的(de)(de)將(jiang)來發揮出更(geng)為重(zhong)要的(de)(de)作(zuo)用。
