“前景”“瓶頸”和“出路”——碳捕集利用與封存技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用調(diào)研

不久前出臺的碳達(dá)峰碳中和頂層設(shè)計(jì)文件要求，推進(jìn)規(guī)?；疾都门c封存技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。那么，碳捕集利用與封存技術(shù)（CCUS）對于碳達(dá)峰碳中和有什么重要作用，國內(nèi)外已有的碳捕集項(xiàng)目和企業(yè)的發(fā)展情況如何，CCUS技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還面臨哪些困難和問題，記者進(jìn)行了調(diào)研。  

CCUS對實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)必不可少  

近期發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》要求，推進(jìn)規(guī)模化碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并且明確提出將加大對碳捕集利用與封存等項(xiàng)目的支持力度。  

“二氧化碳的去除主要依靠自然過程吸收、生態(tài)碳匯和工程封存。假如2060年我國每年排放20-25億噸二氧化碳，根據(jù)目前觀測比例，自然過程可以吸收13億噸，如果生態(tài)系統(tǒng)吸收8億噸，那么剩余的至少4億噸二氧化碳，需要通過CCUS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳中和?！敝袊鴩H工程咨詢有限公司高級工程師張建紅說，“因此，CCUS技術(shù)對實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)必不可少?！?nbsp; 

從國外碳捕集項(xiàng)目來看，地下封存、驅(qū)油和食品級利用，是較主要的方向。很多大型的項(xiàng)目將捕集的二氧化碳用于“驅(qū)油”，即把二氧化碳注入油田中，通過“三次采油”技術(shù)使即將枯竭的油田再次采出石油，同時能將二氧化碳長期貯存在地下。  

例如，美國空氣產(chǎn)品公司開展的美國得克薩斯州亞瑟港項(xiàng)目，號稱“世界級二氧化碳捕集項(xiàng)目”，該項(xiàng)目從兩套產(chǎn)生氫氣的蒸汽甲烷重整裝置中捕集超過90%的二氧化碳，每年捕集二氧化碳高達(dá)100萬噸，相當(dāng)于從道路上移走20萬輛汽車。  

國際上普遍對CCUS技術(shù)寄予厚望。國際能源署（IEA）發(fā)布的《2050年凈零排放：全球能源行業(yè)路線圖》報(bào)告預(yù)計(jì)，CCUS技術(shù)是唯一能夠在發(fā)電和工業(yè)生產(chǎn)過程中大幅減少化石燃料碳排放的解決方案。全球碳捕集將從2020年的4000萬噸/年，增長至2050年的76億噸/年，市場前景廣闊。  

近年來，國內(nèi)許多行業(yè)對CCUS技術(shù)進(jìn)行了嘗試和探索。  

水泥行業(yè)是碳排放的“大戶”，2020年我國水泥行業(yè)碳排放約12.3億噸?！岸宜嘈袠I(yè)單位產(chǎn)品二氧化碳排放量高，生產(chǎn)1噸水泥熟料需要排放約0.86噸二氧化碳。即使燃料、電能全部清潔替代，也只能減少40%的二氧化碳，還有60%以上的碳酸鹽分解二氧化碳無法削減。”海螺集團(tuán)總經(jīng)理助理陳永波說，“因此水泥行業(yè)碳減排任重道遠(yuǎn)，必須通過技術(shù)迭代、流程再造、二氧化碳捕集、二氧化碳轉(zhuǎn)化應(yīng)用技術(shù)等推動碳減排?！?nbsp; 

2018年10月，海螺集團(tuán)白馬廠年產(chǎn)5萬噸工業(yè)級二氧化碳、3萬噸食品級二氧化碳的碳捕集生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。2020年3月，年產(chǎn)3000噸干冰生產(chǎn)線正式投產(chǎn)，目前項(xiàng)目運(yùn)行正常，已生產(chǎn)銷售工業(yè)級二氧化碳5.7萬噸，食品級二氧化碳1.2萬噸。  

“水泥行業(yè)的碳捕集技術(shù)在國際上僅處于中試階段，無成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒，本項(xiàng)目是世界首條，也是目前唯一一條實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化水泥窯煙氣的碳捕集生產(chǎn)線。項(xiàng)目建成后，國內(nèi)外同行紛紛前來學(xué)習(xí)調(diào)研，據(jù)了解，海德堡水泥將在挪威布雷維克工廠建設(shè)水泥窯碳捕集項(xiàng)目，中國建材集團(tuán)計(jì)劃在山東青州中聯(lián)建設(shè)水泥窯碳捕集項(xiàng)目?！焙Ｂ菁瘓F(tuán)陳永波說。  

石化尾氣的碳捕集領(lǐng)域，湖南凱美特氣體股份有限公司深耕了二十余年，該公司回收石化尾氣提純生產(chǎn)食品級二氧化碳，產(chǎn)品純度超過99.999%。  

“我們認(rèn)為，通過對全國大型石油化工企業(yè)的廢氣回收處理，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的固碳和產(chǎn)品轉(zhuǎn)換，對于碳中和是很有幫助的，前景非常廣闊?！眲P美特氣董事長祝恩福說。  

高成本制約CCUS的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用  

盡管CCUS技術(shù)對于碳達(dá)峰碳中和十分重要，然而國內(nèi)外的項(xiàng)目都遇到成本高、技術(shù)成熟度不夠、商業(yè)模式不完善等難題。  

美國NRG能源公司與新日本石油株式會社共同運(yùn)作的PetraNova項(xiàng)目，在2017年1月開始運(yùn)營，該項(xiàng)目對煤電廠煙氣流進(jìn)行二氧化碳回收，到2020年1月已經(jīng)累計(jì)捕集近400萬噸二氧化碳，通過“三次采油”實(shí)現(xiàn)原油增產(chǎn)超過420萬桶。  

然而，CCUS的成本很高，PetraNova項(xiàng)目每噸二氧化碳的捕集成本為40至80美元，輸送二氧化碳和向地下注入還會產(chǎn)生巨額開支。該項(xiàng)目90%的收入來源為“三次采油”，因而油價直接影響了項(xiàng)目的收入水平。然而，近幾年國際油價整體處于低位，NRG能源公司僅在2019年就發(fā)生了約1.01億美元的項(xiàng)目資產(chǎn)減值損失。2020年5月，由于受到新冠肺炎疫情和油價暴跌的疊加影響，PetraNova項(xiàng)目停止運(yùn)營。  

張建紅介紹，國內(nèi)已投運(yùn)或建設(shè)中的CCUS項(xiàng)目約有40個，多處于示范階段。CCUS項(xiàng)目技術(shù)尚不夠成熟，運(yùn)行成本較高，經(jīng)濟(jì)性還有待進(jìn)一步提升。  

“相比國外，我國的CCUS項(xiàng)目起步較晚，且尚無投運(yùn)百萬噸級規(guī)模的項(xiàng)目。目前，國內(nèi)項(xiàng)目以捕集量為10萬噸級規(guī)模的為主。”張建紅說，“而且項(xiàng)目運(yùn)行成本太高，經(jīng)濟(jì)性不明確。有研究測算，不包括運(yùn)輸和封存成本，國外捕集二氧化碳的成本約為11至57美元/噸，而我國當(dāng)前的低濃度二氧化碳捕集成本為300至900元/噸。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的研究報(bào)告認(rèn)為，只有當(dāng)捕集和封存二氧化碳的總成本降到25至30美元/噸時，CCUS技術(shù)才可能大規(guī)模推廣。”  

企業(yè)也反映，高成本是CCUS項(xiàng)目推廣的重要阻礙?！八喔G煙氣中二氧化碳濃度低，只有18%至20%左右，成分復(fù)雜，含二氧化硫、氯化物、氟化物等有害成分，并且粉塵量大，煙氣溫度高。這些都導(dǎo)致水泥窯煙氣捕集純化技術(shù)的工藝相較于其他行業(yè)更為復(fù)雜，技術(shù)難度、運(yùn)行能耗和生產(chǎn)成本、運(yùn)營成本相對較高?！标愑啦ㄕf。  

此外，捕集后提純得到的二氧化碳產(chǎn)品的應(yīng)用范圍較窄，也限制了CCUS技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。  

“二氧化碳的市場空間，很大程度上決定了碳捕集項(xiàng)目的發(fā)展前景。然而，目前捕集得到的二氧化碳應(yīng)用范圍較窄，銷售的市場規(guī)模有限，亟須將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品?！标愑啦ㄕf。  

二氧化碳資源化利用或成CCUS推廣關(guān)鍵  

英國咨詢公司IDTechEx研究稱，隨著全球減少石油消費(fèi)，“三次采油”作為CCUS技術(shù)的驅(qū)動力很可能會變?nèi)?，而碳定價和二氧化碳使用市場會對CCUS項(xiàng)目的財(cái)務(wù)可行性帶來影響。  

“凱美特氣沒有封存業(yè)務(wù)，將捕獲的二氧化碳全部進(jìn)行資源化再利用。二十多年來完全開展市場化經(jīng)營，不僅能夠生存下來，并且在食品級二氧化碳的國內(nèi)市場，占有率名列前茅，是可口可樂、百事可樂中國區(qū)最大的高純二氧化碳供應(yīng)商。這證明了二氧化碳資源化利用能夠形成可行的商業(yè)模式?！弊６鞲Ｕf。  

張建紅建議，CCUS技術(shù)還需要進(jìn)一步研究迭代，可超前部署新一代低成本、低能耗、低水耗的CCUS技術(shù)，但現(xiàn)在還沒有必要馬上就開展大規(guī)模工程封存。當(dāng)前應(yīng)規(guī)劃CCUS選址和布局，積極穩(wěn)妥進(jìn)行CCUS試點(diǎn)，通過政府引導(dǎo)，開展CCUS試點(diǎn)項(xiàng)目，鼓勵社會資金參與，共同分享利益、承擔(dān)風(fēng)險，然后在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有序推廣。  

“可借鑒美國‘45Q稅收法案’，探索建立CCUS項(xiàng)目財(cái)稅支持政策。在項(xiàng)目建設(shè)上給予資金支持，或以獎代補(bǔ)。在運(yùn)行成本方面，給予電價補(bǔ)貼。在二氧化碳產(chǎn)品方面，給予相應(yīng)的稅收優(yōu)惠?！睆埥t說。  

陳永波建議，進(jìn)一步降低碳捕集項(xiàng)目建設(shè)成本和運(yùn)行成本，并且加大二氧化碳轉(zhuǎn)化應(yīng)用技術(shù)的研究，拓展二氧化碳資源化應(yīng)用空間，將捕集下來的二氧化碳轉(zhuǎn)化為具有高附加值的產(chǎn)品，例如可燃?xì)怏w、甲醇、礦化、生態(tài)農(nóng)業(yè)等，真正實(shí)現(xiàn)二氧化碳變廢為寶。  

多位業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，將CCUS納入碳排放權(quán)交易市場，可以很好地鼓勵CCUS市場的發(fā)展。  

“加快碳排放權(quán)交易市場建設(shè)步伐，可以助力解決碳捕集方面的成本問題，同時也可以促進(jìn)相關(guān)企業(yè)減少排放。”祝恩福說。  

張建紅建議，將CCUS捕集量核定為碳匯量，納入全國碳交易市場進(jìn)行交易，通過碳匯項(xiàng)目補(bǔ)償機(jī)制保障CCUS項(xiàng)目穩(wěn)定的資金來源。