区域环境综合治理领跑者

[碳中和] 碳捕获是个什么概念?
来源:https://mp.weixin.qq.com/s/97PpUcoraW0oKWMaa98MgQ | 作者:vchgroup | 发布时间: 1603天前 | 1602 次浏览 | 分享到:
碳捕获、碳利用、碳储存
自2020年9月我国在第七十五届联合国大会上宣布,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,碳中和的概念就火了。随之,“碳捕获”这种我们不熟悉的名词也频频出现。那么这个碳捕获究竟是个什么概念?




什么是碳捕获

说到碳捕获,就不得不提它的另两个孪生兄弟:碳利用和碳储存,三者合称CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage),就是把生产过程中排放的二氧化碳或大气中的二氧化碳进行收集、提纯,继而投入到新的生产过程中,实现循环再利用,从而产生经济效益,并大幅降低碳排放。


据专家估计,如果全面应用碳捕获技术,可以使人类减排成本降低30%。英国在国内建设四座规模宏大的碳捕获和储存示范工程,并规定新建煤电厂至少须有25%的产能安装捕获设施,凡不具备碳捕获能力的煤电厂都应关闭。美国也研制了将二氧化碳封存在水泥中的新技术。我国目前正在积极研发和推广这方面的技术。

 

二氧化碳的资源化利用技术有很多,包括合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、化肥生产、超临界二氧化碳萃取、饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、粉煤输送、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培养海藻、油田驱油等。其中,合成可降解塑料和油田驱油技术产业化应用前景广阔。胜利油田电厂已启动CCUS的示范项目。




二氧化碳制降解塑料

二氧化碳降解塑料可在自然环境中完全降解,可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料、地膜等方面。

 

二氧化碳降解塑料作为环保产品和高科技产品,正成为当今世界瞩目的研究开发热点。利用此技术生产的降解塑料,不仅将工业废气二氧化碳制成了对环境友好的可降解塑料,而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。

 

它的发展,不但扩展了塑料的功能,而且在一定程度上对日益枯竭的石油资源是一个补充。因而其生产和应用,无论从环境保护,或是从资源再生利用角度看,都具有重要的意义。

 

中国企业在二氧化碳制塑料方面已经处于世界领先地位。江苏中科金龙化工股份公司(源于中科院广州化学所)形成了5万吨/年的二氧化碳树脂生产能力,并开发了二氧化碳树脂在聚氨酯弹性体、涂料、粘合剂、聚氨酯泡沫塑料、缓冲包装材料、外墙保温阻燃建筑材料、塑料包装膜等多个领域的应用。




不过,尽管我国在二氧化碳制塑料这一领域已经取得突破性进展,但由于种种原因,其产业进展迟缓。

进展迟缓的原因一是成本压力太大。我国开发成功的二氧化碳降解塑料技术主要有4种,实现了产业化的有3种。但均只能小批量生产,产量低、价格贵。此外,由于项目所需主要原料之一环氧丙烷和环氧氯丙烷价格也很高,再加上不菲的新产品推广费用,导致二氧化碳降解塑料的最终成本高于石油基塑料价格20%以上。 二是投资风险大。就单位产品投资额而言,二氧化碳降解塑料项目的投资额比煤制油还高,一个1万吨/年的二氧化碳降解塑料项目,往往需要1.4亿元以上的资金投入,项目的投资风险很大。

三是需求小、销售难。二氧化碳降解塑料的价格始终高于石油基塑料1.5~2倍。加之其热稳定性、阻隔性、加工性与石油基塑料存在一定差距,限制了其只能在食品包装、医疗卫生等有特殊要求的极少数领域使用,无法在需求巨大的薄膜、农地膜等领域推广应用。



二氧化碳驱油

二氧化碳驱油,是一种把二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术。在合适的压力、温度和原油组分的条件下,二氧化碳可以和原油形成混相前缘。超临界流体将从原油中萃取出较重的碳氢化合物,并不断使驱替前缘的气体浓缩。于是,二氧化碳和原油就变成混相的液体,形成单一液相,从而可以有效地将地层原油驱替到生产井。二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%~15%,延长油井生产寿命15~20年。

 

根据1998年《中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究》的结果,仅在参与评价的79.9亿吨常规稀油油田储量中,适合二氧化碳驱的原油储量约为12.3亿吨。另外我国现已探明的63.2亿吨低渗透油藏储量,尚有50%左右未动用。开发这些储量,二氧化碳驱油比水驱油具有明显的优势。

 

此外,二氧化碳在提高稠油油藏采收率、提高煤层气和天然气采收率领域也具有很好的应用前景。


碳储存仍可能发挥重要作用

自2011年以来,碳捕获项目有8个被取消,但新确定了9个项目,其中大部分项目将把捕获的碳注入地下,以实现石油或天然气的再开采。目前美国的碳捕获项目数量居首,已运行和规划中的项目达24个,其次是欧洲的21个和中国的11个。美国和加拿大正在发展的项目主要都是利用捕获的碳来恢复石油开采。而中国碳捕获与储存行动的力度最大,9个新确立的项目中有5个位于中国。

 

目前,碳利用的主要问题还在于二氧化碳是一种非常稳定的分子,因此需要很高的能量才能将其转化为有用的产品。全球各地的创新公司都在开发提高二氧化碳转化能效的技术,同时廉价可再生能源的不断增加,有助于使二氧化碳利用成为一个商业上可行的产业。

 

碳储存是对二氧化碳的长期清除或封存,所捕获的二氧化碳将被封存在储油层、盐层和不可开采的煤层等地下层。由于二氧化碳的排放量远远超过了目前的二氧化碳利用能力,因此,碳储存很可能仍将在未来的减排计划中发挥重要作用。