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“双碳”背景下二氧化碳利用市场现状
2022年9期 发行日期:2022-05-05
作者:■ 中国化工信息中心咨询事业部 孙楠

  二氧化碳排放问题从1988年联合国成立政府间气候变化专门委员会开始,日益受到全世界的关注。在不断的努力下,经过京都气候大会及《京都议定书》、巴黎气候大会及《巴黎协定》等一步步的推进,实现“双碳”目标已经成为全人类的共识。

  我国在20世纪90年代就开始参与到《联合国气候变化框架公约》的相关工作中,承担了相应的减排义务。2014年,中美签署了《中美气候变化联合声明》,中国提出了明确的定量减排目标;2020年9月,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上提出了“中国将采取更加有力的政策和措施,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”,正式将“双碳”战略上升到国家级战略。

  为了实现“双碳”的目标,2020年开始国家陆续出台了一系列的政策文件推动“双碳”目标的达成。2021年10月,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案的通知》,明确提出“加大绿色技术合作力度,推动开展可再生能源、储能、氢能、二氧化碳捕集利用与封存等领域科研合作和技术交流,积极参与国际热核聚变实验堆计划等国际大科学工程。深化绿色金融国际合作,积极参与碳定价机制和绿色金融标准体系国际宏观协调,与有关各方共同推动绿色低碳转型。”正式从政策端推动二氧化碳的捕集利用与封存(CCUS)的发展,但进一步的细化政策还在不断的制定和完善中,目前还未披露。

CCUS简介

  CCUS技术是指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来,直接加以利用或输送到一个封存地点,以实现长期与大气隔绝的过程。由于其可以把排放出来的二氧化碳进行捕集、利用和封存,CCUS技术将成为“碳中和”阶段代表性的“负碳技术”。CCUS 技术通过“负碳排放”,抵消在经济或技术上无法消除的部分行业的二氧化碳排放量,实现整个人类社会的零排放。

  从全球范围看,目前已经有大量的CCUS装置投入实际应用。根据不完全统计,2021年全球各类CCUS装置的二氧化碳利用能力总计达到43.7MtCO2/年,主要的利用方式包括油田采收及封存、肥料、化工、合成燃料、发电、钢铁及氢能等众多的行业。其中油田采收及封存是目前最主要的二氧化碳利用方式,油田采收类的设施最早在1970—1980年代就开始运营,运营模式为天然气加工厂将分离出来的二氧化碳提供给当地石油生产商,石油生产商再将二氧化碳作为驱油剂进行强化采油,以提高石油采收率。强化采油技术主要是将二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术,理想状态下,每吨液态二氧化碳的驱油剂可以驱出3吨原油,具有良好的驱油效果。利用二氧化碳强化采油技术可以将油井的石油采出率提升7%~15%。

  在二氧化碳封存方面,1996年挪威Sleipner海上天然气设施启用了全球第一个具有专用二氧化碳储存和监测功能的大型二氧化碳捕获和注入项目。该项目目前已累计在位于约1公里的深岩层中储存了超过20Mt二氧化碳。

  近年来,在全球持续关注的背景下,各类CCUS装置数量快速增长。根据国际能源署(International Energy Agency)的统计,全球处于开发初期、在建及开发中和运行中的CCUS项目总量从2019年的59个增长至2021年的195个,年均复合增长率达到80%以上。2021年在运行中的CCUS项目仅占所有项目的14%,其余均为在开发中和在建的项目。从分地区来看,新建项目主要集中在美国和欧洲,美国约有68%的CCUS项目处于开发及建设过程中,欧洲也有60%的项目处于该阶段,而其他区域处于开发期的项目数量和比例都较少。

  欧美的大型化工在CCUS相关技术的企业合作模式方面也做了大量的探索和尝试。例如全球化工巨头巴斯夫,利用自有的化学解决方案和过程技术与拥有二氧化碳捕集技术的气体企业合作开发碳捕集及封存项目,通过利用各自的优势,协同推动行业的快速发展;2021年巴斯夫和林德集团宣布合作在美国伊利诺伊州的CWLP发电厂建造并测试一个每天捕集200吨二氧化碳的项目,利用巴斯夫的先进含水胺溶剂、过程技术和林德公司的新型碳捕集流程和工程创新共同推动项目的落地;同年,巴斯夫与法国液化空气集团宣布合作在德国安特卫普港口和巴斯夫安特卫普一体化基地联合开发全球最大的碳捕集项目,预计于2025年开始运营,在项目运营的前十年里有望减少1420万吨二氧化碳排放。

  根据世界银行的中国碳排放量预测,中国的碳排放峰值约105亿~108亿吨/年二氧化碳,其中约有30%左右的碳排放无法通过清洁能源替代,节能减排等方式减少。为了实现“碳中和”的目标,我国必须依靠CCUS技术来实现碳减排。预计到2060年,我国将至少有25%的碳排放量需要依靠CCUS技术来实现利用和封存。

  2020年9月,国家主席习近平在联合国提出了碳达峰碳中和目标后,我国陆续出台了多份纲领性文件,如《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》,从政策体系层面初步完成了顶层设计。同时,针对推动CCUS行业的发展,也从多个角度进行了布局。2021年2月,国务院《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》中提出,鼓励企业“开展二氧化碳捕集、利用和封存试验示范”;2021年10月,《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出,“推进零碳工业流程再造、生物能源(二氧化碳的多样化利用)等低碳前沿技术攻关,培育一批节能降碳和新能源技术产品研发国家重点实验室、国家技术创新中心、重大科技创新平台”;同月,在国务院《关于印发2030 年前碳达峰行动方案的通知》中明确,“推广先进适用技术,深挖节能降碳潜力,鼓励钢化联产,探索开展氢冶金、二氧化碳捕集利用一体化等试点示范,推动低品位余热供暖发展”;2021年11月,国家发展改革委等部门在《“十四五”全国清洁生产推行方案》中,进一步明确提出了“实施绿氢炼化、二氧化碳耦合制甲醇等降碳工程”。从政策推出的过程可以发现,国家正在努力推动CCUS相关政策的不断细化落地。

  在政策的支持和鼓励下,以各大央企为引领,各个行业的企业纷纷开始进行CCUS的布局,但目前进入运行状态的项目仍以强化采油项目为主。其中,中国石油吉林石化公司的强化采油(EOR)项目是在运行的亚洲最大强化采油项目;中国石化齐鲁石化的EOR项目是中国首个百万吨级CCUS项目;在建的国家能源集团国华锦界电厂CCS项目是中国最大燃煤电厂CCUS项目。相信未来政府还将陆续出台政策支持CCUS从强化采油进一步扩大到化学利用等技术。

CCUS分类及现状概况

  CCUS技术按照二氧化碳的流向主要包括四大部分内容,分别为源头的二氧化碳捕集、输送,以及二氧化碳的利用和封存。其中二氧化碳的捕集和输送技术是目前成熟度最高的两个部分,二氧化碳的捕集包括传统的从发电或工业过程中捕集二氧化碳、生物质利用和直接从空气中捕集等方式;二氧化碳的输送相关技术已经非常成熟,通过船舶、管道或者压力罐车进行运输都不存在任何的技术障碍。目前限制行业发展的主要因素为二氧化碳的利用和封存两个环节,其中利用端的化学利用和生物利用还处于初级阶段,地质利用距离实际应用还有更远的距离。封存方面,可以分为陆地封存和海洋封存两大类,但目前如何实现可靠的封存仍然是需要研究的重要课题。图1为CCUS技术的主要环节。

  1.二氧化碳的捕集

  二氧化碳的捕集技术经过几十年的发展已经比较成熟,各大气体公司都拥有成熟的解决方案。但为了更好、更经济的将二氧化碳进行利用和封存,新的捕集技术也在不断涌现。

  从烟道气流中分离或捕集二氧化碳的技术已经商业化了几十年;目前较先进和广泛采用的捕集技术是化学吸收和物理分离的方法;其他技术还包括膜和循环方式,例如化学循环或钙循环等。

  化学吸收的方法一般是利用二氧化碳与化学溶剂(如乙醇胺化合物)之间反应实现二氧化碳的捕集,目前先进的二氧化碳化学吸收方法一般使用胺类溶剂。化学吸收法已经在工业领域得到了广泛使用,在全球范围内的发电、燃料转化和工业生产等多个不同规模的项目中都采用了化学吸收工艺进行二氧化碳捕集。

  物理分离的方法主要是利用吸附性较好的固体表面(如活性炭、氧化铝、金属氧化物或沸石等)或者液体溶剂(如聚乙二醇二甲醚或甲醇)对二氧化碳进行吸附。完成吸附捕获后,再通过温度或压力的改变,将二氧化碳重新释放出来。目前主要用于天然气加工和乙醇、甲醇和氢气的生产过程中,该方法也已经有商业化装置在运营。

  另外还有一些新兴的二氧化碳捕集工艺,如氧燃烧分离、膜分离、钙循环、化学循环、超临界二氧化碳动力循环等工艺。其中膜分离和超临界二氧化碳动力循环工艺在国外已经有示范性装置在运行,其他工艺仍处于试验阶段。未来,随着利用和封存技术的不断发展,适用于不同利用方式和封存方式的新型专用二氧化碳捕集工艺将不断涌现,从源头推动行业的转型升级。

  2. 二氧化碳的利用

  二氧化碳的利用方式包括转化利用和非转化利用两类,如图2所示。非转化利用主要包括生物利用、溶剂、传热流体、食品饮料、焊接和医疗应用等方式。但在食品饮料和焊接等利用方式中,二氧化碳的分子并未发生变化,且最终在利用完后会再次逸散到大气中,并不能起到二氧化碳转化和封存的作用。只有转化利用和生物利用的方式可以减少空气中的二氧化碳比例,所以可以将转化利用和生物利用等以二氧化碳为原料生成其他物质的方法归类为二氧化碳的资源化利用。转化利用一般将二氧化碳转化为燃料(甲醇等)、化学品(碳酸二甲酯、聚甲基乙撑碳酸酯等)和建材(混凝土、水泥等)。但目前大多数二氧化碳化学和生物利用的商业化应用仍处于初级阶段。

  3.二氧化碳的封存

  二氧化碳的封存是指将捕集的二氧化碳永久封存在陆地、近海或远海的地质构造中。但如何使二氧化碳可以稳定地被封存在地质结构中而不出现逸散,是目前需要攻克的最大问题。在封存前需要找到具有致密岩石帽的可靠的空腔作为封存空间,才能保证被封存的二氧化碳不会重新逸散到大气中。

  现有的封存方式一般有两种;陆上区块的浅地层封存,其具有较低的成本和较高的二氧化碳渗透逸散率;海上区块的深底层封存,一般都为低温高压的海上区块,具有较高的封存成本,但其二氧化碳的渗透逸散率较低,如图3所示。

二氧化碳利用技术概况

  目前商业化运行的二氧化碳利用技术主要为二氧化碳驱油等相对传统的应用方式,附加值相对较低。通过从碳原子的层级提高其原子利用效率,可以有效实现二氧化碳的高附加值利用。例如,将二氧化碳转化为无机碳酸盐用于建筑等无机用途的附加值低于将二氧化碳通过生物转化变为淀粉等粮食,从而实现二氧化碳的有机利用;将二氧化碳中的碳转化为碳纳米材料,可以实现碳元素的最高效利用;通过不断提高碳元素的附加值,可以实现二氧化碳利用技术的升级。但较高附加值的二氧化碳利用技术目前仍处于研究及示范阶段,距离商业应用仍有较长距离。图4为二氧化碳转化利用金字塔模型。

  传统的非转化利用方式只能短暂地将二氧化碳从空气中移出,其很快将再次以二氧化碳的形式回到空气中。而封存等方式目前还无法实现经济上的可持续性,其可以被视为“碳中和”阶段的最后兜底选项。二氧化碳的资源化利用是未来CCUS技术发展的主要方式。

  目前的资源化利用方式包括物理利用、化学利用和生物利用三大类,其中物理利用和生物利用方式的发展尚处于早期。部分化学利用方式已经实现了工业化生产,是发展相对较快的利用方式。表1为二氧化碳利用及封存主要技术类别。以下重点以碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯、聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)和甲醇三个产品为例介绍二氧化碳化学利用方式的现状和发展趋势。

  1.碳酸二甲酯生产概况

  碳酸二甲酯的毒性很低,是一种符合现代清洁工艺要求的环保型化工原料。碳酸二甲酯主要应用于生产聚碳酸酯、电解液溶剂碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等领域,聚碳酸酯是其目前最大的下游应用领域。图5为碳酸二甲酯产品链。

  图6为我国聚碳酸酯产能及新增产能工艺对比情况。2020年我国聚碳酸酯产量达到110万吨,同比增长15.2%,但进口量为163万吨,同比增长7.9%,国内自给率只有44.4%,未来仍有较大的市场替代空间。工艺方面,因传统的光气法受到安全环保问题的限制,未来聚碳酸酯新装置将以非光气法工艺为主。碳酸二甲酯作为非光气法的主要原料之一,未来需求量将保持快速增长。

  在聚碳酸酯下游消费稳定增长的带动下,国内聚碳酸酯的产能和产量将保持同步增长,未来5年聚碳酸酯仍将是碳酸二甲酯最主要的下游应用之一。

  新能源汽车及动力电池市场快速发展,带动电解液市场及碳酸二甲酯需求量的快速增长。2021年我国电解液产量达到50.7万吨,占全球电解液产量的82.8%。电解液中最主要的溶剂为碳酸二甲酯,在电解液总成本中占比约为18%。高端电子级电解液对品质要求较高(产品纯度达到99.99%以上,甲醇含量20×10-6以内,水分含量20×10-6以内,金属离子杂质1×10-6以内),高端电子级电解液用碳酸二甲酯的市场价格较一般工业级产品的均价约高1000元/吨。

  碳酸二甲酯/丙二醇联产装置的主要原料是环氧丙烷、甲醇和二氧化碳。其生产过程为:环氧丙烷与二氧化碳反应生成碳酸丙烯酯,碳酸丙烯酯与甲醇在甲醇钠催化剂作用下反应生成碳酸二甲酯和丙二醇,此工艺称为酯交换法。国内碳酸二甲酯的生产装置主要采用传统的酯交换法,每生产1吨碳酸二甲酯就要联产0.7吨二氧化碳。

  当前国内市场电子级碳酸二甲酯市场存在供需错配的问题:一方面,动力电池需求大幅增长,电解液作为锂电池中重要的组成部分,对动力电池的性能有较大影响,受动力电池需求增长的影响,电解液的市场规模将保持同步增长;碳酸二甲酯作为主流电解液溶剂,渗透率高,电解液需求量的上升直接带动碳酸二甲酯需求量的增加。另一方面,电子级电解液用碳酸二甲酯的生产工艺难度大,规模化生产企业少,国内龙头企业石大胜华的电子级碳酸二甲酯产能占国内电池级碳酸二甲酯总产能的一半。

  整体来看,工业级碳酸二甲酯在建、拟建产能快速扩张,电池级碳酸二甲酯的市场仍有缺口。截至2021年年底,碳酸二甲酯有效产能多为工业级;电池级碳酸二甲酯的产能约13万吨/年。

  图7为我国碳酸二甲酯产能/产量情况及预测。碳酸二甲酯是目前最成熟的二氧化碳化学利用方式之一,且未来市场前景较好,需求量将持续快速增长。碳酸二甲酯具有很大的减碳潜力,每吨碳酸二甲酯可消耗约0.7吨二氧化碳,且相关工艺技术都已经实现工业化,技术成熟度高。同时,碳酸二甲酯具有良好的应用前景,聚碳酸酯市场增长有望拉动工业级碳酸二甲酯消费快速增长;新能源汽车和动力锂电池产业快速发展,更将推动锂电池电解液溶剂需求大幅增加。

  但碳酸二甲酯行业仍存在附加值较高的电子级碳酸二甲酯技术门槛较高、产品质量要求高,以及副产物处理的问题,需要持续关注。

  2030年前,碳酸二甲酯是二氧化碳捕集后进行化学利用的较好解决方案。工业级或电池级碳酸二甲酯市场前景可观,是二氧化碳化学利用的较好方案,可先探索尝试工业级碳酸二甲酯,待技术成熟后转向电池级碳酸二甲酯。

  2.PPC生产概况

  PPC材料是采用二氧化碳和环氧丙烷合成的可完全生物降解的塑料,其在60℃条件下堆肥9~12个月可以实现完全降解,开辟了将二氧化碳合成可生物降解聚合物的新领域。目前除PPC外,还有其他固定二氧化碳的聚合物材料,包括二氧化碳-环氧乙烷共聚物、二氧化碳-环氧环己烷共聚物等材料。但因其材料综合性能较差,成本较高,目前不具备工业化条件。所以,PPC是最重要的二氧化碳共聚物品种。PPC材料所固定的二氧化碳的质量分数一般为30%~50%。图8为PPC材料发展历史。

  图9为PPC材料价值链。PPC材料的上游原料供应充足,目前制约PPC工业化的主要因素是催化剂的活性。中国科学院长春应用化学研究所和中山大学都成功开发出了PPC工艺包,在全球处于领先水平。稀土三元催化剂催化下的高压釜工艺是目前主要的工业化路线,国内的工业化技术均来自中国科学院长春应用化学研究所和中山大学。

  随着“双碳”工作的不断深化,碳捕集和运输技术不断进步,未来二氧化碳的供应能力将不断提升。2020年我国环氧丙烷产能超过330万吨/年,约占全球总产能的30%,供应充足。

  目前我国有4家PPC生产企业已经投产,其中山东联创和吉林博大东方是PPC的领军企业。另外已经有多个扩产和新建的PPC项目对外宣布,未来5~10年国内PPC产能将快速增加。表2为我国PPC现有产能及已披露的新建、拟建产能情况。2021年我国PPC产能达到14.7万吨/年,另有44.8万吨/年的新建、拟建产能已经披露。

  目前导致PPC无法大规模应用的性能原因主要是PPC性能受环境温度影响大,基本不可单独使用,必须通过改性提高性能后才能作为薄膜材料使用。PPC的玻璃化转变温度较低,故温度对PPC的影响较大。因此PPC几乎不可以单独使用,必须进行增塑和增韧改性,才能作为薄膜材料使用。

  PPC通常与聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙二醇(PEG)和淀粉、木质素等高分子进行共混改性。PPC与PLA共混后,复合材料具备比PPC更好的强度和热性能,以及比PLA更好的柔韧性和气体阻隔性,同时不影响生物降解性能。与PBAT共混后,可有效改善PPC的拉伸性能、撕裂强度和耐热性。与PBS材料改性后,复合材料获得了良好的延展性,同时屈服强度和断裂强度随着PBS含量的提高的增大。PPC与PEG共混改性后,复合材料的亲水性及热性能均显著高于PPC材料。PPC与淀粉、木质素等高分子等其他高分子共混后,可以有效提高PPC的热稳定性及力学性能。

  但PPC材料的改性研究目前还处于实验室阶段,距离工业化生产仍有距离。另外,通过天然高分子改性的PPC复合材料,虽可完全降解,但是降解时间缓慢,因此缩短复合材料的降解时间也是急需解决的问题。

  3.二氧化碳制甲醇生产概况

  传统的甲醇生产技术主要以化石能源为原料,全球不同国家和地区因自身的特点,各种技术路径的占比有较大的区别。我国“富煤、贫油、少气”的能源结构决定了甲醇生产主要以煤为原料。经过几十年的技术革新,我国甲醇生产从原料路线分,以煤为原料的占77%,天然气占10.3%,重油占9.3%,其他占3.4%。

  传统的煤制甲醇工艺是将煤炭通过不完全燃烧后生产氢气、一氧化碳和二氧化碳的混合气体,然后进一步反应生成甲醇。为更好地利用二氧化碳资源,众多的研究机构纷纷以二氧化碳直接制备甲醇为目标进行了大量的研究。图10为 二氧化碳-甲醇价值链。

  目前氢气特别是绿氢的供应仍存在一定问题。但随着氢能行业的快速发展,带动绿氢的生产(绿电等可再生能源的应用)成本下降,生产规模扩大,未来绿氢资源将形成稳定的供应能力。

  二氧化碳制甲醇的技术可行性已经得到了市场的认可,二氧化碳热催化合成甲醇具有坚实的理论基础和大量的试验结果验证。但二氧化碳制甲醇的经济可行性仍存在问题。由于当前制氢与碳捕集成本仍较高,同时二氧化碳制甲醇催化剂的催化效率仍不能满足需求,目前从燃煤电厂排放的二氧化碳中合成甲醇的成本比以化石类原料进行生产的成本高1.3~2.6倍。

  下游应用方面,以甲醇为基础的产品链相关技术包括甲醇制烯烃、甲醇制其他化学品(甲醛、醋酸、甲胺、乙二醇等)、汽油、生物柴油、直接燃烧等成熟度均较高,部分工艺路线已经成为主要的工业化生产路线。

  二氧化碳-甲醇价值链有形成闭环化学循环的潜力,是实现绿色化工和化工行业循环经济的代表性产品链,如图11所示。以氢气和二氧化碳为源头合成甲醇,甲醇又可以形成多条不同的利用路线。首先利用甲醇制烯烃和甲醇制芳烃的技术制备烯烃和芳烃单体,再进一步制备成高分子聚合物或其他化工产品。而高分子聚合物产品制成的塑料制品可以满足日常生产生活的需要,在其使用寿命到期后,经过回收利用和发电等方式再次转化为氢气和二氧化碳,从而形成碳元素的可控循环。其次,甲醇可以直接作为燃料,以甲醇汽油的利用方式直接为生产生活提供能源;其燃烧后的二氧化碳可以进行捕集利用,重新回到二氧化碳的循环中。通过二氧化碳的化学循环,甲醇经济最终将使人类减少对化石燃料的依赖。

  目前国内多家企业已开始二氧化碳制甲醇项目的投资,部分行业已经进入投资建设期。例如斯尔邦石化引进冰岛CRI的技术建设二氧化碳绿色甲醇项目,项目投产后将形成年产2万吨光伏级EVA树脂的装置,产品应用于光伏设备的生产,从而推动绿氢的生产,推动二氧化碳-甲醇闭环的更快成型。另外,中国科学院大连化学物理研究所和中国科学院上海高等研究院也都在进行相关研究,并取得了一定突破。

  整体来看,目前二氧化碳制甲醇行业仍处于导入期。二氧化碳制甲醇行业最大的瓶颈为工业化生产过程中的经济性问题。二氧化碳制甲醇技术的优势是以甲醇为原料衍生的产品链丰富,且已经具备形成化学循环的技术条件。同时,二氧化碳制甲醇工艺路线丰富,原料来源和催化剂等方面均具备较好的基础。但该技术与传统的化石能源制甲醇路线相比经济性仍较差,需要在以下三个方面继续改进提升:原料成本需要进一步降低;催化剂效率需要进一步提高;产业化经验仍较少。

  4.二氧化碳化学利用总结

  基于以上三大类技术和其他重点关注的领域,碳酸二甲酯的生产和应用已经成熟。但PPC材料的大规模应用仍需要5~10年的时间进行探索和技术完善,需要通过材料改性克服PPC的性能劣势(力学性能、热性能等),同时更好地利用其性能优势(生物相容性、阻隔性等)。之后才能推动PPC市场需求量的快速扩张,成为与PLA和PBAT相当体量的主流可生物降解塑料种类。二氧化碳制甲醇则需要在2045年前才能实现技术的突破,限制其发展的主要因素是经济性,通过原材料的降本,工艺技术和催化剂的提升,将有助于推动以甲醇为核心的碳化学闭环循环。二氧化碳封存技术由于机理等研究方面尚需要进一步明确,同时经济性较差,预计将在2050年前成熟。

  随着科研投入的不断加大,二氧化碳的利用和封存将向高附加值、可循环方向发展,最终实现碳中和的宏伟目标。但在2030年前的重点工作为实现“碳达峰”目标,清洁能源的使用和节能减排是首要的工作,CCUS相关技术的开发和应用仍不会成为核心。但随着“碳达峰”目标的完成和“碳中和”工作的开始,“CCUS负碳技术”作为重要的减碳手段将受到越来越多的关注。CCUS化学利用技术和重要技术成熟节点预测见图12和图13。

  二氧化碳的化学利用方式众多,各个产品之间成熟度有较大的区别,本文重点讨论了成熟度较高的碳酸二甲酯、初步进入工业化的PPC材料和仍处于导入期的二氧化碳制甲醇。通过对比不同产品的特点,建议从业者根据产业所处的生命周期合理选择策略,根据企业各自的特点和现有产业链现状,选择合适的产品和进入时间节点进行提前规划和布局。

CCUS行业发展机遇与挑战

  1.政策体系需要进一步细化

  目前国家出台的一系列“双碳”政策中涉及CCUS相关技术的内容仍相对较少,特别是对行业的支持和鼓励政策未进行细化,导致企业无法获得相应的支持。特别是当前大多数CCUS技术仍处于研发和导入期,政策的明确支持将对行业的发展起到重要的推动作用。

  2.推动配套金融体系和市场交易体系的建立

  CCUS作为重要的“负碳”技术路径,通过将CCUS引入到碳交易市场和金融市场中可以有效地鼓励更多的企业进入这一行业,从根本上推动行业的发展。

  3.技术成本高昂,严重限制了商业化发展

  当前碳捕集的成本,特别是低浓度碳捕集技术的成本仍较高,目前我国低浓度二氧化碳的捕集成本约为400-900元/吨。碳排放总量大,但是浓度较低的行业如何实现碳捕集将是未来重要的探索方向。

  4.CCUS技术的环境影响

  CCUS技术的使用可能会带来新的环境问题,例如在发电能源领域的应用,将降低化石能源发电厂的淘汰速率,导致化石能源的“锁定”效应。

孙楠  中国化信·咨询项目副总监,中国石油化工循环经济研究院院长助理,北京大学材料与化工博士。10年化工行业咨询经验,完成近百个化工咨询项目,是循环经济研究院核心成员,长期关注化工行业“碳达峰和碳中和”、化工行业新能源利用、生物基材料及可降解塑料等领域。

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