9659澳门新葡萄娱乐场app观察室丨二氧化碳也能打包?一分钟了解CCUS
2022.06.21

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随着碳达峰与碳中和的不断演进,各种类型的相关技术快速涌现,呈现出“八仙过海”的态势。在这之中,CCUS技术称得上是集“强大”和“神秘”于一体——常常被人提起,却鲜少能够得见。

生态环境部环境规划院发布的《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告》中指出,CCUS技术是我国化石能源低碳利用的唯一技术选择、保持电力系统灵活性的主要技术手段、钢铁水泥等难减排行业的可行技术方案,CCUS与新能源耦合的负排放技术还是抵消无法削减碳排放、实现碳中和目标的托底技术保障

那么,CCUS到底是什么?何以得到如此多的头衔加身?

CCUS的基本概念

2020年9月,总书记明确提出碳达峰、碳中和目标,既为我国社会发展指明了工作重心,也揭示了我们应对大气中CO2含量不断增长的两条重要路径:

一是从源头减少CO2排放,即降低石油、煤炭、天然气等化石燃料在能源消费中的比重,转变当下的能源消费模式,同时减少人类活动产生的CO2,从而使得CO2的排放水平降低到一个合理数值,这便是“碳达峰”。

二是增强对CO2的吸收转化能力,即通过植树造林、植被恢复及相应科学技术将CO2和其他温室气体进行长期储存或回收转化,这便是“碳中和”。此处提到的科学技术,指的就是CCUS技术。

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CCUS的英文全称是“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)发展而来的,最早可追溯到20世纪70年代。CCS指的是从碳密集型行业捕集CO2,将其压缩到超临界状态并注入地下地层,如深层盐层、枯竭油气层等进行永久封存。该技术一度被认为是应对气候难题的关键技术,还有专家预测到2050年借此可减少32%的温室气体排放。然而,截至目前,全球的CCS设施年存储容量只达到全年CO2排放量的千分之一。

在对CCS深入研究的基础上,科学家们进一步提出了CCUS技术,不仅能够实现CO2减排的目标,还可以创造额外的经济效益。利用CCUS技术,可以捕集发电和工业过程中排放的90%以上的CO2,还能将其应用于化学、生物和食品加工的各个领域。

 

CCUS的技术流程

CCUS技术自提出以来,就在全球范围内被广泛接纳和推广,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)、国际能源署(IEA)、国际可再生能源机构(IRENA)等权威机构均在研究报告中指出,CCUS是应对气候变化、实现巴黎协定目标以及碳中和的重要技术。从技术流程来看,CCUS分为捕集、输送、利用与封存等环节。

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CCUS技术流程示意图

 

01 捕集

二氧化碳捕集是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程,主要分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。

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二氧化碳捕集各类别特点

除了上述传统的CCUS技术路线以外,BECCS和DACCS作为负碳技术,在碳捕集中也占有一席之地。BECCS意为生物质能碳捕集与封存,是指将生物质燃烧或转化过程中产生的CO2进行捕集、利用或封存的过程;DACCS意为直接空气碳捕集与封存,是指直接从大气中捕集CO2,并将其利用或封存的过程。

 

02 输送

二氧化碳输送是指将捕集的CO2运送到可利用或封存场地的过程。根据运输方式的不同,分为船舶运输、罐车运输和管道运输,其中罐车运输涵盖了公路运输和铁路运输两种方式。

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二氧化碳运输各方式优缺点

 

03 利用

二氧化碳利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程。根据工程技术手段的不同,可分为矿物碳化、物理利用、化学利用和生物利用等。

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二氧化碳利用各手段特点

 

04 封存

二氧化碳封存是指通过工程技术手段将捕集的CO2注入深部地质储层,实现与大气长期隔绝的过程。按照封存位置不同,可分为陆地封存和海洋封存。

陆地封存是模拟自然界化石燃料的一种封存机制,即将CO2运输至废弃油田、不可开采煤层、高含盐构造层等区域进行封存;海洋封存是将CO2运输并封存在深海水或深海海床上,主要有溶解型和湖泊型两种,溶解型指的是通过溶解的方式让捕集的CO2缓慢加入自然界碳循环,湖泊型指的是在海底把CO2变成液态,延缓其释放到环境中的周期。

总体而言,二氧化碳封存技术发展潜力巨大,但是成本仍居高不下,从远期来看还存在着泄漏风险,现阶段表现劣于二氧化碳利用技术。

 

CCUS的应用案例

2022年1月底,中国石化新闻办发布消息,我国首个百万吨级CCUS项目齐鲁石化—胜利油田项目全面建成。该项目由齐鲁石化二氧化碳捕集和胜利油田二氧化碳驱油与封存两部分组成,于2021年7月启动建设。

 

二氧化碳捕集环节

通过深冷和压缩技术回收齐鲁石化所属第二化肥厂尾气中的CO2,提纯处理后的液态CO2纯度可达到99%以上。

 

二氧化碳运输环节

利用绿色运输方式将液态CO2从齐鲁石化送至胜利油田。

 

二氧化碳利用与封存环节

胜利油田将超临界CO2注入油井,从而增加原油流动性,驱替微孔中的原油,达到大幅提高石油采收率的目的。与此同时,还能通过置换油气、溶解与矿化作用等方式实现CO2封存。

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齐鲁石化—胜利油田项目是目前国内最大的CCUS全产业链示范基地和标杆工程,实现了二氧化碳捕集、驱油与封存一体化应用。该项目预计每年可减少CO2排放量100万吨,相当于900万棵树一年的固碳量,或60万辆车一年产生的CO2排放量。

 

近年来,在生态环境部、科技部、发改委等多个部门的共同推动下,针对CCUS的相关政策逐步完善,科研技术能力和水平日益提升,试点示范项目规模不断壮大,呈现出良好的发展势头。作为我国实现碳中和目标的关键性技术,CCUS的顺利推进有赖于每一个决策者的重点研判和超前部署,我们也期待CCUS在不久的将来发挥出更为重要的作用。

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