能把CO2變成寶的“碳捕手”生意難在何處

文章來(lái)源:中國(guó)證券報(bào)楊潔 鄭萃穎2024-07-15 09:27

  把廢棄的鋼渣和二氧化碳結(jié)合變成磚頭、用合成生物技術(shù)培養(yǎng)細(xì)菌去“吃”二氧化碳、用綠電電解二氧化碳制成綠色航空燃料……使出十八般武藝讓二氧化碳發(fā)生“變形記”,成為低成本的磚頭、衣服、食品、燃料——這些都是被稱(chēng)為“碳捕手”的CCUS(二氧化碳的捕集、利用與封存)技術(shù)的“神奇”功效。
 
  在全球變暖不斷加劇的情況下,CCUS被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳中和的“最后一公里”,因?yàn)榧词棺龅酵耆慌欧?,為了減碳,也需要把之前排放的二氧化碳捕捉回來(lái)。
 
  中國(guó)證券報(bào)記者調(diào)研采訪(fǎng)發(fā)現(xiàn),CCUS技術(shù)當(dāng)前仍然面臨較大的成本掣肘,“重要但現(xiàn)階段還沒(méi)那么重要”“緊迫但也很謹(jǐn)慎”,這種矛盾的聲音充斥產(chǎn)業(yè)界。接受采訪(fǎng)的專(zhuān)家認(rèn)為,技術(shù)創(chuàng)新、商業(yè)創(chuàng)新是早日實(shí)現(xiàn)CCUS技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的重要途徑,當(dāng)前需要推動(dòng)政、產(chǎn)、學(xué)、研、金各方通力協(xié)作。同時(shí),CCUS不是單一技術(shù),涉及化工、地質(zhì)、能源、材料等多種學(xué)科與交叉創(chuàng)新,是長(zhǎng)環(huán)節(jié)、跨領(lǐng)域、眾路線(xiàn)的多元、多維度復(fù)雜系統(tǒng),也需要更為體系化的部署和更多元化的支撐方式。
 
  托底的技術(shù)方案
 
  在騰訊可持續(xù)社會(huì)價(jià)值副總裁許浩看來(lái),CCUS這一大類(lèi)技術(shù)有點(diǎn)類(lèi)似于“托底”的技術(shù)。
 
  據(jù)國(guó)際能源署測(cè)算,2050年全球能源系統(tǒng)如果要達(dá)到零排放,CCUS的減排量需要達(dá)到8%,而目前這個(gè)數(shù)字只有0.13%。“只有今天開(kāi)始做,到2050年、2060年,這些技術(shù)才能成熟到可以規(guī)?;?、低成本。”許浩告訴中國(guó)證券報(bào)記者。
 
  尤其是考慮到我國(guó)以煤為主的資源稟賦和能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn),CCUS技術(shù)能從源頭上大規(guī)模減少二氧化碳排放,對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重要戰(zhàn)略意義。
 
  根據(jù)《中國(guó)二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報(bào)告(2023)》預(yù)測(cè),在“雙碳”目標(biāo)之下,中國(guó)CCUS二氧化碳減排需求:2025年將為2400萬(wàn)噸/年,2030年將增至近1億噸/年,2040年將達(dá)到10億噸/年,2050年將超過(guò)20億噸/年,2060年將為23.5億噸/年。
 
  分行業(yè)看,考慮到中國(guó)目前的發(fā)電裝機(jī)容量和能源安全的硬約束,火電行業(yè)將是CCUS的應(yīng)用重點(diǎn),預(yù)計(jì)2060年將通過(guò)CCUS實(shí)現(xiàn)10億噸/年的二氧化碳減排量;鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)在提高生產(chǎn)效率和達(dá)到生產(chǎn)峰值后仍將有部分二氧化碳需要通過(guò)CCUS實(shí)現(xiàn)減排。
 
  對(duì)于到2030年實(shí)現(xiàn)CCUS減排1億噸二氧化碳,許浩表示有信心。2023年3月,騰訊聯(lián)合產(chǎn)業(yè)合作伙伴發(fā)起了一項(xiàng)國(guó)內(nèi)CCUS領(lǐng)域金額最大的資助計(jì)劃“碳尋計(jì)劃”,共收到全國(guó)三百多個(gè)項(xiàng)目申報(bào)。在考察這些項(xiàng)目過(guò)程中,他發(fā)現(xiàn),CCUS技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈上所有技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),中國(guó)都有參與,既包括央國(guó)企、科研機(jī)構(gòu),也包括初創(chuàng)企業(yè),呈現(xiàn)活躍態(tài)勢(shì)。
 
  近年來(lái),中國(guó)CCUS技術(shù)和示范取得長(zhǎng)足發(fā)展,具備了二氧化碳大規(guī)模捕集、管道輸送、利用與封存系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心全球環(huán)境處處長(zhǎng)張賢向中國(guó)證券報(bào)記者介紹:“從技術(shù)上講,無(wú)論是技術(shù)成熟度還是技術(shù)先進(jìn)程度,我們跟歐美都是并跑的,都處于工業(yè)化示范階段。但歐美在規(guī)模上更領(lǐng)先,美國(guó)的大型示范項(xiàng)目比我們多很多。此外,在個(gè)別環(huán)節(jié),比如管網(wǎng)運(yùn)輸、海上封存,我們相比國(guó)際有所落后。”
 
  為破解CCUS產(chǎn)業(yè)化發(fā)展瓶頸,近日國(guó)務(wù)院國(guó)資委啟動(dòng)第三批中央企業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體建設(shè),圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域,在工業(yè)軟件、工業(yè)母機(jī)、新能源等方向支持中央企業(yè)續(xù)建3個(gè)、新建17個(gè)創(chuàng)新聯(lián)合體。其中,中國(guó)石油和中國(guó)華能共同牽頭成立CCUS創(chuàng)新聯(lián)合體,以期引領(lǐng)我國(guó)CCUS產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
 
  中國(guó)華能方面介紹,作為國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展二氧化碳捕集和二氧化碳驅(qū)油封存的企業(yè),集團(tuán)和中國(guó)石油正在共同建設(shè)華能隴東能源基地全球規(guī)模最大的燃煤電廠(chǎng)150萬(wàn)噸/年CCUS示范工程,未來(lái)將以該示范工程為牽引,長(zhǎng)期目標(biāo)是構(gòu)建千萬(wàn)噸級(jí)CCUS產(chǎn)業(yè)化能力。
 
  處在早期階段
 
  CCUS技術(shù)的重要戰(zhàn)略?xún)r(jià)值已屬于業(yè)內(nèi)共識(shí),同時(shí)業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,成本是構(gòu)成CCUS進(jìn)一步推廣應(yīng)用的最大約束。雖然CCUS技術(shù)長(zhǎng)期來(lái)看不可或缺,但現(xiàn)階段整體處于較為早期的發(fā)展階段。
 
  《中國(guó)二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報(bào)告(2023)》認(rèn)為,盡管中國(guó)CCUS技術(shù)發(fā)展迅速,但當(dāng)前階段面臨應(yīng)用成本高昂、有效商業(yè)模式欠缺、激勵(lì)和監(jiān)管措施不足、源匯匹配困難等多方面挑戰(zhàn),距離大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行仍有差距。
 
  我國(guó)的CCUS技術(shù)包含了CCS(二氧化碳捕集與封存)、CCU(二氧化碳捕集與利用)的概念。“CCS的成本是制約其商業(yè)化、工業(yè)化的最大障礙。考慮當(dāng)前成本,業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,2030年前大規(guī)模使用CCS面臨較大技術(shù)鎖定風(fēng)險(xiǎn)。”張賢表示,按照當(dāng)前CCUS技術(shù)成本計(jì)算,以電廠(chǎng)和水泥廠(chǎng)為例,加裝CCS之后,每度電和每噸水泥成本漲幅會(huì)超50%,鋼鐵廠(chǎng)加裝CCS之后,每噸鋼成本將上漲超15%。如果考慮未來(lái)全球氣候目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),或者全國(guó)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),加裝CCUS將大規(guī)模減少全球或全國(guó)減排成本。
 
  CCUS技術(shù)環(huán)節(jié)較多,包括捕集、利用、封存各項(xiàng)技術(shù)。張賢表示,各類(lèi)CCUS技術(shù)成熟度差距較大,以二氧化碳捕集為例,空氣直接捕集技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)室階段,電廠(chǎng)點(diǎn)源排放的二氧化碳捕集技術(shù)已達(dá)到示范階段。而二氧化碳利用的成熟度較高,如果2030年前能抓住機(jī)會(huì),存在較多盈利空間。
 
  諾丁漢大學(xué)卓越燈塔計(jì)劃(寧波)創(chuàng)新研究院可再生能源與儲(chǔ)能副教授Nicholas Mulei Musyoka在接受中國(guó)證券報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí)表示,CCUS領(lǐng)域存在不同的技術(shù)發(fā)展路徑,需要綜合發(fā)展各項(xiàng)技術(shù)鏈并考慮它們的未來(lái)潛力。在CCU技術(shù)中,電力轉(zhuǎn)化工(Power-to-X)路徑將發(fā)揮關(guān)鍵作用,即用可再生能源生產(chǎn)綠氫,再與捕獲的二氧化碳反應(yīng),生產(chǎn)可持續(xù)合成燃料和化工產(chǎn)品。同時(shí),市場(chǎng)需要加速探索更吸引人也更具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的CCU技術(shù)。
 
  許浩發(fā)現(xiàn),當(dāng)前跟CCUS有關(guān)的初創(chuàng)企業(yè)絕大部分都在做CCU,就是把二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇、丁醇、碳酸鈣等基礎(chǔ)工業(yè)原料。“哪怕今天我們還沒(méi)有明確的碳價(jià)格激勵(lì),已經(jīng)有CCUS初創(chuàng)企業(yè)能夠進(jìn)行市場(chǎng)化發(fā)展,這意味著該項(xiàng)技術(shù)的潛力非常大,讓我們認(rèn)為CCUS很有前景。”許浩說(shuō)。
 
  讓許浩印象頗為深刻的項(xiàng)目是,南京食氣生化科技有限公司利用合成生物技術(shù)培養(yǎng)食氣梭菌,“讓細(xì)菌吃CO2”形成丁醇。這相比傳統(tǒng)石油丁醇路線(xiàn),潛在可下降20%-50%的生產(chǎn)成本。
 
  “大家探索CCUS的U還是比較多的,將二氧化碳電解到X,這個(gè)X指代反應(yīng)得到的產(chǎn)物是非常豐富的。”碳能科技CTO汪秀萍在接受中國(guó)證券報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí)表示。她所在的碳能科技成立于2015年,致力于為排碳行業(yè)提供具有經(jīng)濟(jì)正向性的“碳中和”解決方案,通過(guò)自主研發(fā)的催化劑、電解反應(yīng)器和“碳捕集-利用一體化”工藝路線(xiàn)設(shè)計(jì),結(jié)合綠電,將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為合成氣、合成油、甲醇等具備工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的綠色化學(xué)品和新材料。今年5月,百?lài)嵓?jí)電解二氧化碳制合成氣技術(shù)入圍工信部《國(guó)家工業(yè)和信息化領(lǐng)域節(jié)能降碳技術(shù)裝備推薦目錄(2024版)》。
 
  汪秀萍介紹,2020年公司與內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)合作完成30噸-50噸/年減碳的中試驗(yàn)證,經(jīng)中國(guó)化工信息中心檢索查新,屬于國(guó)際首臺(tái),使得這項(xiàng)技術(shù)路線(xiàn)在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)室走向工程放大。2024年,公司與榆林能源集團(tuán)橫山煤電公司、榆能研究院合作,采用二氧化碳富集-轉(zhuǎn)化一體化技術(shù),開(kāi)展500噸/年二氧化碳電解制合成氣工業(yè)示范研究,以火電廠(chǎng)煙道氣為原料,通過(guò)電解將二氧化碳轉(zhuǎn)化為合成氣,當(dāng)前所有關(guān)鍵設(shè)備已交付現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)入單機(jī)調(diào)試階段。
 
  不過(guò),汪秀萍坦言,客戶(hù)側(cè)整體對(duì)于CCUS的態(tài)度是“緊迫也謹(jǐn)慎”,“目前大家主要是對(duì)技術(shù)成熟度、可靠度、碳循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性以及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行更多的示范驗(yàn)證。”
 
  汪秀萍分析,當(dāng)前之所以成本約束還比較大,一是因?yàn)楣潭ㄍ顿Y上還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?yīng),現(xiàn)階段無(wú)論是關(guān)鍵材料、零部件,還有設(shè)備等基本都是定制化,所以加工制造成本較高;二是二氧化碳電解的運(yùn)行成本主要是電力成本仍然較高,未來(lái)隨著綠電成本繼續(xù)下探,將有利于這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用;三是綠色產(chǎn)品沒(méi)有溢價(jià),基本和傳統(tǒng)化石產(chǎn)品等價(jià)銷(xiāo)售,無(wú)法體現(xiàn)綠色價(jià)值。
 
  “我們?cè)谥铝τ谕ㄟ^(guò)材料自身性能突破、反應(yīng)裝備和工藝升級(jí)等措施,實(shí)現(xiàn)電解效率提升,盡力克服成本約束。”汪秀萍說(shuō)。
 
  合力跨越“死亡谷”
 
  張賢強(qiáng)調(diào),未來(lái)降低技術(shù)成本最主要的還是加快技術(shù)研發(fā)示范,加速CCUS技術(shù)迭代,“比如捕集二代技術(shù)可以比一代技術(shù)成本降低超30%。”
 
  汪秀萍表示,大力投資CCUS技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新,以降低CCUS成本,是實(shí)現(xiàn)CCUS大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵因素。她建議,我國(guó)可圍繞CCUS各環(huán)節(jié)開(kāi)展核心技術(shù)攻關(guān)并設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)資金,為CCUS的全流程技術(shù)創(chuàng)新提供支持。
 
  “現(xiàn)在最關(guān)鍵的就是我們?cè)趺赐苿?dòng)技術(shù)創(chuàng)新,讓技術(shù)迭代進(jìn)程越快越好,因?yàn)槎趸歼€在不停地往大氣里排放,我們需要以更緊迫的時(shí)間表來(lái)做這件事,盡快進(jìn)行研發(fā)、試點(diǎn)、規(guī)?;殉杀敬蛳聛?lái),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。”許浩說(shuō),這也正是騰訊發(fā)起“碳尋計(jì)劃”的初心。“我們聯(lián)合包括河鋼集團(tuán)、華潤(rùn)集團(tuán)、海螺集團(tuán)等合作伙伴,為脫穎而出的項(xiàng)目提供億元級(jí)資金和資源支持,以助推這些前沿技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化第一步。”許浩介紹。
 
  許浩說(shuō),“碳尋計(jì)劃”終選名單里的項(xiàng)目將陸續(xù)在今年和明年完成試點(diǎn)建設(shè),希望成為CCUS領(lǐng)域的“最佳可用技術(shù)”,推動(dòng)CCUS在中國(guó)形成一個(gè)真正的產(chǎn)業(yè)。今年第二期“碳尋計(jì)劃”將擴(kuò)大為在全球范圍內(nèi)尋找前沿的低碳技術(shù),在CCUS和碳移除技術(shù)的基礎(chǔ)上,覆蓋包括長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能等更多創(chuàng)新技術(shù),并與更多國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)伙伴合作,在全球范圍內(nèi)助力技術(shù)跨越“死亡谷”。
 
  此外,好的市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制也是盤(pán)活產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。張賢認(rèn)為,歐美依靠市場(chǎng)來(lái)推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步和推廣的經(jīng)驗(yàn)值得我們學(xué)習(xí),特別是要營(yíng)造更好的價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制,來(lái)加速技術(shù)推廣。
 
  中創(chuàng)碳投首席雙碳官孟兵站認(rèn)為,CCUS的發(fā)展需要更多元化的支撐方式,將CCUS納入溫室氣體自愿減排交易市場(chǎng),可以獲得額外的市場(chǎng)資金支持。近期,全國(guó)環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)已經(jīng)在征求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳捕集、利用與封存(CCUS)項(xiàng)目溫室氣體減排量化和核查技術(shù)規(guī)范》的意見(jiàn),將進(jìn)一步推動(dòng)CCUS項(xiàng)目減排量量化以及交易工作市場(chǎng)化。
 
  “對(duì)于CCUS,大家的關(guān)注點(diǎn)主要在成本上,CCUS還在尋找與新能源、工業(yè)系統(tǒng)耦合發(fā)展的新模式。”汪秀萍建議,CCUS項(xiàng)目涉及多個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)同合作,應(yīng)搭建上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)平臺(tái),加快從點(diǎn)上探索邁向體系化布局;同時(shí),CCUS在技術(shù)推廣、項(xiàng)目建設(shè)與管理、風(fēng)險(xiǎn)管理等環(huán)節(jié)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)遵循,需要完善評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量和認(rèn)證體系建設(shè),加強(qiáng)CCUS碳足跡研究與核算。
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