二氧化碳循環(huán)再利用之路能走通嗎？

大氣網(wǎng)訊:隨著全國碳市場正式上線交易，二氧化碳排放管理進(jìn)一步趨嚴(yán)。企業(yè)多排碳，意味著付出更高成本。除了花錢“買碳”，有沒有其他辦法實(shí)現(xiàn)減碳？

記者了解到，二氧化碳資源化利用正逐漸得到重視。除常規(guī)的驅(qū)油封存等方式，以二氧化碳為原料生產(chǎn)化學(xué)品、燃料，經(jīng)凈化提純得到食品級、電子級二氧化碳，用作混凝土建筑材料等新型用途，吸引企業(yè)紛紛探索。二氧化碳循環(huán)再利用之路走得通嗎？這些技術(shù)又能給碳減排帶來多少貢獻(xiàn)？

“相比捕集、封存，我們更應(yīng)重視利用環(huán)節(jié)”

目前，我國年排放二氧化碳百億噸級，其中80%以上來自能源生產(chǎn)消費(fèi)?！?020年，我國化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)84.1%。例如，石油和化學(xué)工業(yè)以油氣、煤炭作為原料，具有資源型和能源型產(chǎn)業(yè)雙重屬性，但生產(chǎn)過程必然伴有二氧化碳排放?！敝袊秃突瘜W(xué)工業(yè)聯(lián)合會副秘書長胡遷林表示，在推進(jìn)源頭減排的同時，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“變廢為寶”同樣重要?！凹纫_展新一代大規(guī)模低能耗碳捕集技術(shù)、二氧化碳安全可靠封存與監(jiān)測，以及運(yùn)輸技術(shù)等研究，也需重點(diǎn)開發(fā)二氧化碳化學(xué)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。”

“即便實(shí)現(xiàn)了碳中和，化石能源消費(fèi)仍將占據(jù)一定比重?！敝袊茖W(xué)院院士包信和表示，先天含碳屬性，決定了使用化石能源總要產(chǎn)生碳排放，如何消除已經(jīng)排放的二氧化碳是一大現(xiàn)實(shí)問題。

在近日舉行的2021年二氧化碳減排與資源化利用技術(shù)先鋒論壇上，中國科學(xué)院院士李燦也稱，并非所有行業(yè)終端都能使用電能替代，諸如化工、鋼鐵、水泥等領(lǐng)域，在很長時間內(nèi)仍需使用能量密度更高的化學(xué)燃料。針對這部分難以消除的二氧化碳，就要采用碳捕捉、利用與封存技術(shù)（CCUS）。

“相比捕集、封存，我們更應(yīng)重視利用環(huán)節(jié)。捕集二氧化碳之后，封存面臨空間、泄漏、安全、成本等一系列制約，并不能從根本上解決排放問題?！崩顮N舉例，二氧化碳作為一種驅(qū)油介質(zhì)，可用于油氣開采。開采完畢，這部分二氧化碳依然會大量釋放，并不能實(shí)現(xiàn)完全封存?！邦愃魄闆r還發(fā)生在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。生產(chǎn)尿素可消納一部分二氧化碳，但在使用尿素時，大部分二氧化碳還是白白排掉了。這些難以減排的二氧化碳，若能實(shí)現(xiàn)資源化利用，在減碳同時還可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>

“只有少數(shù)技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)可行性和工業(yè)化放大的可拓展性”

較早參與研發(fā)的奧克控股集團(tuán)董事局主席朱建民告訴記者，資源化利用包括以二氧化碳為原料生產(chǎn)化學(xué)品或燃料、利用微藻類進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，用作混凝土建筑材料，二氧化碳增強(qiáng)油田再生等10種途徑。用途雖多，現(xiàn)階段卻存在不少瓶頸。

朱建民舉例，理論上說，二氧化碳可制備多種化學(xué)品，“但目前，只有少數(shù)技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)可行性和工業(yè)化放大的可拓展性。最大規(guī)模的化學(xué)利用途徑是生產(chǎn)尿素，當(dāng)前我國每年有1.4億噸二氧化碳用于生產(chǎn)2億噸尿素。下一步，生產(chǎn)燃料耗用的二氧化碳可能達(dá)到幾億噸，具有一定前景，但充滿不確定性?！?/p>

記者還注意到，已有的二氧化碳資源化利用項(xiàng)目規(guī)模普遍較小。例如，中國石化勝利油田二氧化碳捕集驅(qū)油項(xiàng)目，每年預(yù)計(jì)減排僅3萬多噸；華能北京高碑店熱電廠將捕集的二氧化碳賣給食品店，年回收二氧化碳只有3000噸；山東能源集團(tuán)利用化工裝置產(chǎn)生的二氧化碳制備高價(jià)值化學(xué)品，年可減碳3.5萬噸。

“我們接觸了很多技術(shù)，不同技術(shù)各有先進(jìn)性，研究探索值得鼓勵。然而，一項(xiàng)技術(shù)到底能擴(kuò)大到多大規(guī)模、成本是否可承受，可以為減碳作出多大貢獻(xiàn)，同樣很關(guān)鍵。對于企業(yè)真金白銀投入而言，做好前瞻性考量十分必要?！币晃粯I(yè)內(nèi)資深人士向記者坦言。

包信和稱，現(xiàn)有的二氧化碳轉(zhuǎn)化利用還面臨規(guī)模不對等問題?！氨热?，我國需求量最高的大宗化學(xué)品乙烯，目前年產(chǎn)量在6000萬-7000萬噸。即便拿出1億噸二氧化碳用于制備，也只占到排放總量的百分之一。由于二氧化碳分子能量低，必須先活化、再利用，通過加氫反應(yīng)才能完成。目前，氫能基本來自以煤為主的化石能源，注入的能量比釋放的能量還要多。”

關(guān)注研發(fā)、試驗(yàn)及檢測評估與認(rèn)證的全流程平臺

“二氧化碳資源化利用是一種可行的減排思路，但必須找到正確途徑。目前部分技術(shù)過于理想化，甚至存在一些錯誤方向。即便單個項(xiàng)目通了，要么難以從根本撬動減排，要么能耗過高、得不償失?！鄙鲜鋈耸窟M(jìn)一步稱。

包信和認(rèn)為，有效的二氧化碳利用途徑必須滿足兩個條件：一是保證持續(xù)的可再生能源供給，二是能從非碳資源獲得氫氣?！稗D(zhuǎn)化利用途徑主要包括熱催化、電催化及光化學(xué)過程。目前來看，前兩者比較有希望，能夠通過二氧化碳加氫反應(yīng)得到我們需要的產(chǎn)品。而在此過程中，綠氫才是真正實(shí)現(xiàn)減排的關(guān)鍵?！?/p>

上述思路已有實(shí)踐?！霸谧匀唤?，植物能把空氣中的水和二氧化碳轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)、蔬菜等。借鑒這一思路，也可把二氧化碳和水變成我們所需的燃料?！崩顮N提出，利用太陽能等可再生能源實(shí)施電解水制氫，并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為甲醇等液體燃料，即可實(shí)現(xiàn)有效資源化利用?！凹状伎商娲?，也可用在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。每噸甲醇可轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，我國每年約有8000萬噸甲醇產(chǎn)能，若能大規(guī)模推廣，可以減排億噸級二氧化碳?！?/p>

國家能源集團(tuán)新能源研究院碳中和中心相關(guān)負(fù)責(zé)人徐冬表示，除了單個項(xiàng)目，國家能源集團(tuán)還將開展原理驗(yàn)證與顛覆性技術(shù)研發(fā)、中試技術(shù)放大與驗(yàn)證、CCUS全流程檢測評估平臺建設(shè)?！澳壳?，國內(nèi)外尚無針對研發(fā)、試驗(yàn)及檢測評估與認(rèn)證的全流程平臺。計(jì)劃采用政策與環(huán)境結(jié)合、機(jī)體機(jī)制與制度結(jié)合、資料分析與調(diào)查分析相結(jié)合等方式，開展全流程標(biāo)準(zhǔn)制定、CCUS碳交易研究推廣及戰(zhàn)略規(guī)劃服務(wù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、規(guī)?；l(fā)展?！?/p>