淺談碳捕捉、利用與封存技術
2022年,作為碳中和的興起之年,安盟咨詢也已經成功完成了多個碳中和和循環經濟的咨詢項目,包括對碳捕捉、利用與封存(CCUS)新技術的前景與應用的市場分析。
碳捕捉、利用與封存在歐洲已經成為一個熱門的技術,尤其是英國、挪威、荷蘭為首的國家。
(Carbon capture, utilization, and storage, CCUS)將低價值的二氧化碳通過技術手段收集、處理、然后封存起來,目前還是一個成本非常昂貴的流程。因此,碳捕捉(Carbon capture, CC)技術只有在與碳利用 (Carbon Utilization, CU) 結合起來才比較有經濟價值,例如將二氧化碳作為原材料,轉化為高價值的化工產品,從而部分抵消昂貴的生產成本。
碳儲存技術是指將二氧化碳收集后,永久儲存,實現減碳目標,幫助早日實現控溫目標。根據2015年聯合國通過的巴黎協定,針對氣候變化規定了控溫目標,全球將致力于將全球氣候溫度升高限制在2攝氏度以內。
按照目前的工業進程來看,光是減少目前生產活動的碳排放并不足以達成控溫目標,還必須將大氣中的二氧化碳收集并儲存起來才可以。據Element Energy統計,截止到2020年底,全球大氣中的千分之一的二氧化碳通過CCUS技術被捕捉。
CCUS技術可以用于高溫環境下化學反應生產中產生的二氧化碳,這類二氧化碳一般很難實現去碳,只能夠通過捕捉和封存技術 (Carbon capture and storage, CCS) 達到減碳效果。
歐洲先進的CCUS項目
在歐洲,固廢項目已經開始開展CCUS 技術的應用了,尤其是在垃圾焚燒廠這樣的固廢轉為能源的應用中。
歐洲最先進的碳捕捉和封存(CCS)項目案例在挪威,而最先進的碳捕捉以及利用(CCU)項目在荷蘭。英國也已經開始開發建設相關的項目。
挪威的碳捕捉和封存CCS項目
挪威的CCS項目是Klemetsrud富騰公司運營的垃圾焚燒發電廠,位于挪威首都奧斯陸郊區。該發電廠每年焚燒40萬噸生活垃圾,并且通過管網將燃燒的熱能作為熱源為居民住宅、公寓、商業大樓和船舶行業供熱。
作為占首都整個城市15%二氧化碳排放量的工廠,富騰公司希望通過最先進的捕捉和儲存技術,減少二氧化碳的排放。這個項目只是挪威政府規劃的減排旗艦項目之一,挪威政府目標在2024年之前達到全面碳捕捉和儲存技術的應用。
該項目在2015年開始建設,并于2019年完工,2022年開始全面運行CCS技術。目前,該項目每年的碳捕捉量為40萬噸,包括化石能源的二氧化碳和生物質二氧化碳。
收集到的氣體通過提純(去除氧氣和氫氣之后,進行壓縮),再通過管道將氣態提純后的二氧化碳運輸到10公里之外的港口。在港口,將二氧化碳液化后,通過高壓集裝箱運輸,最后在海底的地層中封存,大約在1.2~7公里的深度左右。
荷蘭的碳捕捉和利用CCU項目
最先進的碳捕捉和利用(CCU)技術的應用在荷蘭,每年供熱830萬噸。
工廠于2014年,第一次安裝碳捕捉和利用設施,將二氧化碳轉化為碳酸氫鈉,最終用于凈化煙氣。2022年7月,開始第二輪碳捕捉和利用技術應用,將二氧化碳液化后,通過集裝箱搬運到商業的溫室養殖工廠,作為溫室養殖的原材料,用于提高植物的生長效率。通過這兩種方式,該垃圾發電運營者每年總共減少了100噸的二氧化碳排放。