碳捕集与封存技术或成中国钢铁减排新热点

扫地僧

碳捕集与封存技术或成中国钢铁减排新热点

中国钢铁行业提高能源使用效率，减少碳排放的压力渐增，碳捕集与封存技术(下称“CCS”)在钢铁制造过程中的推广机遇凸显。

6月6日，必和必拓与北京大学宣布签订捐赠协议，计划在三年时间内，必和必拓向北京大学捐赠737万美元成立碳捕集、利用与封存(下称CCUS)研究项目,旨在推动中国钢铁行业 CCUS 的部署与实施。

根据协议,必和必拓将与北京大学及其他项目合作方共同研究在中国工业领域特别是钢铁行业部署落实CCUS所面临的政策、技术与经济等壁垒。

在新一轮的能源技术革命呼之欲出的大背景下，世界能源科技进入快速发展阶段，新的能源技术成果不断涌现。世界主要国家均把能源技术作为新一轮科技革命与产业革命的突破口，通过制定相关政策确保能源迭代稳步进行。

2016年5月3日，据德国环境部的一份文件草案显示，在2050年前，德国将通过停运其全部煤炭发电站以减少碳排放实现其气候目标。此外，英国政府也计划到2023年限制燃煤电站的使用，推出了到2025年关闭所有的燃煤电站的时间表。

然而，作为保持电力稳定供应的关键环节，煤电的退出似乎不会像上述时间表中计划的那样快速。根据国际能源署的预计，至2040年，全球能源消费还将以化石能源为主，化石能源消费仍将保持75%的比例。因此，石油煤炭天然气消费仍将是未来能源消费的主体，在短时间内完全弃用上述化石能源消费似乎并不具有太多可操作性。

因此，国际能源署在世界能源展望特别报告中指出：为实现最终的气候目标,必须继续开发新技术,采取衔接情景之外的技术措施，能够让必要的技术在推广之前进入成熟阶段。

其中，在可再生能源比重增加的过程中，CCS(或CCUS)作为降低电力行业和工业排放的技术，能够成为保障电力稳定供应的有效手段之一。

扫地僧

CCS技术原理初探

据全球碳捕集与封存研究院的官方网站资料显示，CCS技术原理可以大致分为捕集、运输与封存三个阶段。

二氧化碳捕集是把二氧化碳从在燃烧的化石燃料用于发电的过程中或工业生产过程中所产生的其他气体分开。运用溶液、固体材料或者致密的薄膜实现二氧化碳在燃烧过程中的捕集。

从烟道气中被分离出来的二氧化碳将被压缩以便于运输和储存，进而被运输到适合的封存点。目前，二氧化碳已可通过管道、轮船和罐车进行运送，主要用于工业或用于提高油气田的油气采收率。

封存是指将二氧化碳注入到地层深度至少为800米的地下岩层中(理想深度为800——3000米)。这个深度的温度和压强可以使二氧化碳以液态形式存在，并且可以在多孔岩之间流动、填充空隙。理想的封存点有废弃的油气田或者咸水层，这些封存点的顶部都有非渗透岩(也称为“密封岩”)。密封岩的地质特性可以防止二氧化碳返回到地表。在二氧化碳被注入后，一系列传感技术将被用于监测其在岩层间的流动情况，用来监测其稳定性与安全性。

CCS部署壁垒

CCS 技术有助于大幅度降低在油气生产过程中以及在发电与工业过程中使用化石燃料所产生的温室气体排放。而在发电与工业领域大规模部署CCS技术所面临的挑战在于：推进CCS的成本较高，需要全方位整合CCS的各个关键环节，并通过适当的商业模式和政策法规等措施促进CCS的进一步发展。

必和必拓首席执行官麦安哲 (Andrew Mackenzie)称，目前CCS技术已成熟，但在体制和机制以及资金投入方面还待解决。

扫地僧

据了解，CCS技术可以应用于由国际能源署提出的“450情景”(即大气中二氧化碳当量浓度长期稳定在450ppm左右)之中。但是该情景的投资需求略微高于其他情景,而投资对象更加集中于低碳能源供应和能效领域,并强调要采取有效手段为此类投资提供融资(尤其是在还没有此类融资工具的国家)。

据悉，碳捕获封存是一个资本密集的活动。其中，二氧化碳的捕获成本约占CCS系统成本的75%，利用当前的技术捕获成本为40—60美元/吨，而可以接受的成本约为20美元/吨。运输环节上，由于捕获技术的差异，捕获的二氧化碳在浓度方面不尽相同，因而对运输管道也提出了不同的要求。现存的油气管道并不足以满足CCS中二氧化碳的运输要求，并且对含有杂质的CO2管道设计及运输安全的研究不够完善。封存环节上，大量CO2注入地下并封存上百年，这对封存地点的安全可靠性提出很高的要求，除了储存点必须要与饮用水源隔离，还要保证储存二氧化碳的岩层具有较好的稳定性，不能有明显的会导致流体流动泄漏的古断层或活动断层。

钢铁领域部署CCS技术意义何在?

关于解决CCS壁垒、在钢铁行业进一步部署CCS技术，中国国家应对气候变化战略研究和国际合作中心主任李俊峰在捐赠仪式上向包括第一财经在内的记者谈了他的看法。

“实事求是地讲，煤炭等化石能源在很长的时间内，在能源的生产和消费过程中还会起到重要的作用。而中国的煤炭发电在中国的发电量里面占据75%的比例，加上我们的钢铁占了世界的一半左右，如果我们通过CCS技术找到了一个好的解决方案，不仅是在中国可行，在全球也是可行的，至少在煤炭利用这样一个问题上，我们做出一些改变，即使是一个微小的改变，也是特别重要的。”李俊峰认为。

据了解，作为投资路线图的一部分,必和必拓正在积极寻找推进 CCUS 技术全面商业化以及支持技术创新的机会,以期进一步降低成本。

对此，麦安哲说，“CCUS 技术将成为中国钢铁行业及其他工业领域减少温室气体排放的有效途径。然而,目前针对该领域 CCUS
技术发展的资金投入还远远不够。一直以来,中国在大规模 CCUS 项目的规划和发展方面都处于领先地位。因此,一旦CCUS
的商业化运作模式得以实现,对于中国而言将是一项非常重要的产业。”

此外，必和必拓希望该研究项目能够为 CCUS 在钢铁行业以及其他工业领域的发展吸引更多的资金投入。