“近年来,我国高度重视碳捕集、利用与封存技术(CCUS)产业、技术研发及推广应用,CCUS各环节技术发展水平日益提升,部署的系列示范项目落地运行,新理念和新技术方向不断涌现,技术应用效率持续提高,生物质耦合碳捕集与封存、直接空气捕集等负排放技术正在完成从0到1的研发部署,CCUS技术耦合集成也逐渐形成新模式,千万吨级的CCUS集群正在规划中,随着技术进步和项目规模的发展,捕集成本已下降至低于每吨300元,未来技术迭代有望进一步推动CCUS各环节技术成本下降,形成产业竞争优势。”近日,中国21世纪议程管理中心副主任、中国可持续发展研究会副理事长柯兵在“2024中国可持续发展研究会气候变化工作委员会学术年会暨第三届中国碳捕集利用与封存技术大会”上表示。
当前,绿色低碳发展成为全球经济新的重要推动力,世界各国对于CCUS技术的关注和支持进一步增强。我国也一直高度重视推进该技术研发和示范。
中国可持续发展研究会理事长、科技部原副部长李萌指出,我国已在国家“十四五”规划中首次明确提出CCUS重大项目示范,在国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中,将CCUS列为绿色低碳、科技创新、工业领域碳达峰及国际合作的重点内容,同时,持续部署相关国家重点研发计划。
与此同时,一批企业也通过项目支持前沿技术研发,低成本、低能耗的新一代捕集技术呈现快速发展态势,正逐步向工业示范过渡。二氧化碳利用整体上处于工业示范阶段,矿化利用等接近商业化水平。二氧化碳封存方面进入早期示范阶段。
例如,2023年6月,国家能源集团泰州50万吨/年燃煤电厂二氧化碳捕集与综合利用示范项目投产,单位建设成本和运行成本下降显著;宁夏300万吨/年CCUS示范项目,实现了现代煤化工和大型油气田开采之间的绿色减碳合作,项目一期工程10万吨/年工业级生产流程于今年10月建成投运。
“据不完全统计,目前已经投入投运和规划建设中的CCUS示范项目已经超过120项,具备二氧化碳捕集能力超过每年600万吨,覆盖行业持续扩大,火电、钢铁、水泥等主要行业均已开展相关示范,制氢、印染、玻璃等行业陆续有示范工程投运。”李萌表示。
但业内人士指出,尽管我国在CCUS技术领域已取得长足进步,但当前仍然面临成本高昂、有效商业模式欠缺、源汇匹配困难等多方面挑战,亟须进一步加强技术突破和规模化应用。
中国工程院院士、中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室主任、北京大学鄂尔多斯能源研究院副院长李根生坦言,在化工、生物利用技术成熟且大规模应用之前,地质封存与利用技术将是主要的碳汇手段。CCUS技术商业化应用目前面临高成本挑战,其中碳捕集是CCUS过程中成本最高的一环,一般根据二氧化碳浓度和差异不同,可占项目总成本60%至80%。通常二氧化碳浓度越低,捕集成本越高,降低二氧化碳捕集成本是亟待解决的重要问题。
为此,北京大学鄂尔多斯能源研究院通过开发优化源汇匹配、冷热电一体新型二氧化碳捕集技术、加速矿化反应速率的试剂配方和工艺流程、二氧化碳多尺度地质利用与封存机制等方式,对各项难题进行攻克。
“当前,新型碳捕集技术和矿化技术预计能将电耗降至1.5吉焦,捕集成本可以降低35%左右。矿化方面,针对鄂尔多斯地区大宗固废问题,研究基于再生循环溶液二氧化碳吸收矿化一体化技术,实现碱性固废浸出强化及高附加值纳米碳酸钙产品的可控生成。”李根生表示。
未来,推进CCUS技术发展要从国家能源安全和绿色低碳发展双重角度考虑。李萌认为,要加速CCUS技术研发以应对未来减排要求,拓展和深化应用场景,通过与可再生能源耦合,CCUS将实现低碳零碳化,助力高碳能源产业向低碳化发展。“面对未来每年10亿吨级的二氧化碳捕集量,CCUS规模化需求显著增加,将进一步推动技术加速迭代。同时,未来CCUS技术与产业结合密切,将呈现集群化发展态势,对政策规划布局提出新的需求,需要统筹优化动态源汇匹配,完善相关标准法规和激励政策体系。”
据了解,近年来,科技部积极开展CCUS相关科技创新工作,通过逐步完善顶层设计,积极推进任务部署,持续强化平台基地建设,不断强化国际合作交流,持续提升我国应对气候变化技术研发能力。
科技部基础司副司长陈明表示,下一步,科技部将统筹做好“双碳”目标体系布局,推动部署具有战略性、全局性、前瞻性的“双碳”领域科技项目,不断完善“双碳”领域国家重点实验室、国家技术创新中心的平台建设。