英國政府近日宣布,將在2020年代中期,投入運營首個碳捕捉、儲存以及利用(CCUS)項目,這也是英國應(yīng)對氣候變化的具體措施之一。
碳捕捉
科普
碳捕捉是將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳收集起來,防止其進(jìn)入大氣,從而助力碳
減排。
我國也把“發(fā)展二氧化碳捕集利用與封存技術(shù)”正式寫入了《國家“十三五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》。
那么,現(xiàn)在碳捕捉技術(shù)發(fā)展成熟了嗎?各國研發(fā)的碳捕捉技術(shù)主要有哪些類型和不同點?應(yīng)用的難點在哪里?
盡管還不成熟,但已不是最前沿科技
CCUS技術(shù)由碳捕集、碳封存和利用三部分組成。
一、碳捕集分三種:
1.燃燒前捕集
在燃料煤燃燒前,先將煤氣化得到一氧化碳和氫氣,然后再把一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳,再通過分離得到二氧化碳;
2.燃燒后捕集
將燃料煤燃燒后產(chǎn)生的煙氣分離,得到二氧化碳;
3.富氧燃燒捕集
將二氧化碳從空氣中分離出來,得到高濃度的氧氣,再使燃料煤進(jìn)行充分燃燒后,捕獲較為充足的二氧化碳。
二、碳封存
是指捕捉到的二氧化碳通過公路、鐵路、管道和船舶等方式來
運輸,而管道運輸被認(rèn)為適用于大批量的二氧化碳運送,經(jīng)濟(jì)性較好。封存二氧化碳,一般要求注入距離地面至少800米的合適地下巖層,在這樣的深度下壓力才能將二氧化碳轉(zhuǎn)換成“超臨界流體”,使其不易泄漏;也可注入廢棄煤層和天然氣、石油儲層等,達(dá)到埋存二氧化碳和提高油氣采收率的雙重目的。
注意
盡管目前CCUS技術(shù)還不成熟,但是煤炭信息研究院能源安全研究所能源經(jīng)濟(jì)中心主任孫超表示,CCUS已經(jīng)不算產(chǎn)業(yè)鏈上最前沿的科技了。同時,碳捕捉及封存成本高昂,阻礙了其大規(guī)模推廣。
不斷研發(fā)中的新技術(shù),市場前景看好
CCUS技術(shù)中的碳捕集可分為化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法、化學(xué)鏈分離法等。其中,化學(xué)吸收法被認(rèn)為市場前景最好,受重視程度也最高。
不過,相應(yīng)的新技術(shù)也在不斷研發(fā)中。如中國科學(xué)院武漢巖石力學(xué)所二氧化碳地質(zhì)封存學(xué)科組正在開發(fā)“二氧化碳驅(qū)采水”技術(shù),其原理是通過二氧化碳的提取把地下水置換出來,在置換過程中,二氧化碳被封存到地下。置換出的咸水如同石油一樣,可從中提取有價值的元素或把水淡化處理后用于生產(chǎn)生活。
“依據(jù)我國國情,我們選擇的最佳應(yīng)對方案是‘二氧化碳驅(qū)采水’技術(shù)。”中科院武漢巖石力學(xué)所研究員李琦表示,我國已基本掌握“二氧化碳驅(qū)采水”的技術(shù)要領(lǐng)。
成本高昂、缺乏全流程示范經(jīng)驗
CCUS示范項目的成本相對較高,是阻礙其發(fā)展的主要原因。據(jù)統(tǒng)計,目前CCUS示范工程投資額都在數(shù)億元人民幣的規(guī)模。仍有待提升的CCUS技術(shù)水平,是制約其發(fā)展的又一障礙。在我國,CCUS試驗示范還處于起步階段。
不過,國際能源署(IEA)2018年12月發(fā)布報告稱,煤炭消費量持續(xù)穩(wěn)健情況下,為了達(dá)到氣候行動目標(biāo),就必須使用碳捕捉、封存與利用這一新興技術(shù)。IEA署長法提赫·比羅爾表示:“簡單來說,要實現(xiàn)我們的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),沒有CCUS將不會有未來。”