自称“碳捕快”的陆诗建博士从事碳捕捉、利用与封存(以下简称“CCUS”)研究13年了。13年来,他从事的CCUS研究也从最初无人问津的“小众”到了目前的热点。历经多年积累与实践,陆诗建已成长为中国矿业大学正高级研究员、中国科学院山西煤化所兼职教授,获得了8项省部级科技奖励。他所负责的CCUS课题组非常忙碌,几乎每天都会接待前来项目咨询或技术交流的人。
多年来,陆诗建牵头负责和参与了多个国内CCUS示范工程。随着碳达峰碳中和目标的逐步推进,CCUS项目设计范围也从传统的电力、化工逐步发展到钢铁、水泥等高能耗重工业,甚至印染纺织行业这样的轻工业。3月初,他刚负责完成了全国印染行业首个捕集与固化使用于一体的CCUS示范项目的技术工艺包设计。
本文就“双碳”背景下,CCUS的机遇和前景、阻力和挑战、实现商业化还有哪些障碍需要克服等问题采访了陆诗建。
中国能源报:您牵头负责和参与了多个国内CCUS示范工程,请简要介绍一下我国CCUS工业示范总体情况。同时,在碳达峰碳中和目标下,CCUS的机遇和前景如何?
陆诗建:在煤基燃料CO2捕集、利用与封存方面,我国已开展了近20年的研究工作,建设了10余套CCUS工程示范,为工业源碳减排打下了扎实的基础。但目前,仍存在能耗高、损耗高的技术瓶颈,低成本、产业化的CCUS技术亟待突破。
我国正从能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变。这样的大背景下,开展CO2捕集、运输、利用与地质封存全流程重大技术创新,开展大规模产业化CCUS技术示范应用,可为碳减排目标的实现提供重要支撑,对服务国家战略和经济社会绿色发展意义重大。
中国能源报:在“能控”向“碳控”转变的国内大环境下,CCUS面临较好的发展机遇。对于如何将机遇转化为行动,您有何建议?
陆诗建:个人建议要加快各主要工业源CCUS产业链技术研发,尽快构建低成本、低能耗、安全可靠的CCUS 技术体系和产业集群,努力实现 CCUS 各个环节技术的均衡发展,尽快进入大规模推广应用商业化阶段,为化石能源低碳化利用提供技术选择;同时,考虑各行业同步发展,区域均衡发展,地面与地下技术研发与工程示范同步推进。在技术层面的建议是:研发低能耗、低消耗、大规模CO2捕集技术,发展地面/地下矿化、化工利用、驱油、驱气、驱水、微藻制油等技术,研究 CO2安全可靠封存、长周期监测及远距离运输技术,加强源汇匹配分析、碳捕集与主体工业系统的能量耦合优化,建设大规模百万吨级CO2捕集利用和封存系统示范工程,实现CCUS技术在煤炭加工、电力、钢铁、水泥、化工等大宗工业排放源系统获得覆盖性、常规性应用。
中国能源报:您刚才提到了钢铁、水泥等行业的CCUS系统应用,但我国目前还没有长期稳定运行的水泥、钢铁行业大规模一体化示范项目。您认为CCUS在除电力、化工以外行业的示范应用存在哪些挑战?
陆诗建:CCUS在除电力、化工以外行业示范应用的挑战来自多方面。一是经验较少,国内水泥、钢铁等大宗排放源行业的CCUS技术示范刚起步;二是成本较高,CCUS技术包括捕集、运输、利用与封存四个环节,各工艺环节均存在公用工程消耗,目前需要通过技术进步、能量综合利用实现能耗、消耗的降低,进而降低成本;三是CCUS项目投资较高,中小规模碳捕集项目投资约1000万元/年万吨CO2,虽然随着规模增大单位投资成本下降,但总投资不断上升;四是国家的指导政策还有待加强。
陆诗建:需要加强技术研发,降低成本和能耗。CCUS项目的成本与能耗主要集中在碳捕集环节,通过新一代高碳容、低能耗的相变吸收剂、催化吸收剂、纳米流体体系等捕集吸收剂与耐磨损的有机胺负载吸附剂、钙基、钠基等功能化吸附材料研发,配套多梯级热能利用技术,研制大通量、高传质效率反应器,减少吸收剂逃逸与损耗,可有效降低碳捕集环节的运行成本与能耗。
在管道输送方面,我国需要在大规模CO2管道输送技术方面开展攻关研究工作,实现不同场景下CO2经济输送模式选择和风险控制,达到低成本安全高效输送的目标。
在地质利用封存方面,亟待突破高效驱油、矿化、驱气、地热能利用技术以及安全性评估与监测预警技术;化工与生物利用技术则需要重点攻关低成本高转化率矿化转化、化工转化、微藻制油等技术。
中国能源报:除了上述技术方面,您刚才还提了国家的指导政策有待加强。
陆诗建:是的,我国还需要建立、健全 CCUS 法规和标准体系。国内CCUS 项目在实践过程中,面临所有权不明确、管辖部门及审批程序不明确、相关技术规范缺乏等亟待解决的问题,需要制定明晰、完善的CCUS 法律法规,减少利益相关方各种顾虑,确保 CCUS 项目稳健开展;严格、清晰界定 CCUS 项目边界,防止 CCUS 概念泛化;基于标准体系,实施 CCUS 从选址到减排量的第三方核查制度。
我国还需要出台鼓励和补贴政策,探索市场化激励机制,完善商业和投融资环境。在商业化应用之前,CCUS 技术的发展需要解决巨额研发资金投入的问题。建议出台政策实施经济鼓励和补贴;探索市场化激励政策,开通银行贷款绿色通道,引进社会资本,推进 CCUS 纳入中国碳排放权交易体系等;此外,需要加强基础设施建设,包括建设二氧化碳运输管网等,降低CCUS运营商的成本。建议设计合理的投融资机制和政策,克服 CCUS 投资与运行成本高的障碍。
中国能源报:谈到CCUS 投资与运行成本高和长远环境、社会效益之间的关系问题,您对于企业在思考和布局CCUS技术研发与示范工程方面有哪些具体建议?
陆诗建:企业是CCUS技术推广应用与产业化的主力军。在思考和布局CCUS技术研发与示范工程过程中,眼光不要局限于当前的投入和回报率,而要放长远,从国家政策和未来规划入手,开展CCUS技术战略储备,着眼于低成本的CO2捕集技术创新,CCUS全流程技术攻关,真正突破当前CCUS的高成本、高消耗的“卡脖子”技术难题,推动CCUS大规模商业化应用。机会留给有准备的人,当CCUS的鼓励政策或碳税制度出来时,先行者将能够真正站立潮头,引领低碳经济发展。
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