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大力建设“长三角二氧化碳利用与转化技术产业功能型平台”

2023-01-05文/厉

张江科技评论 2022年1期
关键词:技术产业功能型驱油

■ 文/厉 俊

“十四五”期间,上海牵头建设“长三角二氧化碳利用与转化技术产业功能型平台”不仅是顺应长三角地区对碳捕集、利用与封存技术的迫切需求,还有望在为上海乃至长三角地区培育新的经济增长点。

2020年9月,中国提出2030年碳达峰、2060年碳中和的宏伟目标。2021年1月,中央经济工作会议把“做好碳达峰、碳中和工作”列为2021年重点工作之一。2021年7月,全国碳排放权交易市场在上海正式开市,标志着中国“双碳”战略的实施进入了一个新的阶段。

要实现碳达峰、碳中和的目标需要从二氧化碳的产生和排放两端发力。除了优化能源结构,从源头上减少二氧化碳的排放之外,还要大力研发经济可行的碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,并尽快将这些技术产业化。通过CCUS技术将工业、生活中产生的二氧化碳和其他温室气体捕集、封存、利用起来,从而达到减少碳排放的目的。

新技术行业研究公司壹行研(Innova Research)预测,到2060年,我国超过10%的二氧化碳净排放将由CCUS技术进行吸收、利用和转化。毋庸置疑,CCUS技术将在我国实现“双碳”目标的过程中扮演越来越重要的角色。大力发展CCUS相关技术是未来40年我国实施“双碳”战略的重要一环,CCUS技术也将日益成为技术研发和技术投资的热点。

CCUS技术发展现状

二氧化碳利用与转化途径多种多样。目前,二氧化碳利用与转化技术主要分为地质封存、驱油、生物利用、催化转化、电催化、加氢、转化碳酸盐等多种方式。其中,二氧化碳地质封存或利用二氧化碳在油田驱油并提高油井出油率的技术已经比较成熟,二氧化碳生物利用相关项目也有一些已经上马,而电催化、催化转化等二氧化碳利用途径则还处于前期实验室阶段,产业化尚需时日。

欧美产业界对二氧化碳处理技术的研究和实施都比较早,相关示范项目也获得政府的大力资助。在美国,早在20世纪70年代就有数个二氧化碳利用项目落地,如1972年Terrell天然气田的二氧化碳驱油示范项目等。中国的二氧化碳处理技术是从21世纪初期慢慢发展起来的,最早一批项目包括2003年大庆油田实施的二氧化碳驱油、封存示范项目等。

壹行研研究发现,自2010年以后,中国二氧化碳处理相关商业化项目与示范项目的实施方发生了明显的改变,从以前主要由油田、天然气田做驱油和封存处理,转变为由化工企业、发电企业、钢铁企业等二氧化碳排放大户实施二氧化碳转化利用以及生产生物塑料、化工原料等产品的项目。相应地,项目实施方也从以前大多来自东北、西部地区(油田、天然气田较多)变成有相当一部分来自长三角地区,如上海的二氧化碳转化甲醇示范项目、江苏泰兴的二氧化碳转化生物塑料项目等。

长三角地区对CCUS技术的需求日益增长

近年来,长三角地区CCUS项目数量呈快速增长的势头。大多数开发相关示范项目的业主已经不再是传统的石油、天然气开发企业,而是钢铁、水泥、肥料等二氧化碳排放大户和相关制造企业。这些示范项目采用的技术路线大多是将二氧化碳转化为生产燃料、绿色生物塑料和其他以二氧化碳为原料的高附加值化工产品。然而,CCUS转化高附加值绿色化工产品等技术路径还面临一些技术有待完善、成本相对较高等瓶颈。不过,随着我国碳排放权交易的进一步发展,碳排放权交易价格的上升是趋势。相应地,上马相关项目获得的碳汇将有助于抵消这些项目运营成本的压力,并逐步达到规模效应,从而使得这些CCUS项目变得经济可行。

目前,长三角地区已经成为中国二氧化碳处理技术研究的重镇。不少高校、研究院所拥有很多在二氧化碳处理技术领域走在全国前列的研究团队,其中包括来自中国科学院上海高等研究院、华东理工大学、浙江大学等科研院所和高校的研究团队。

可以预见,在碳达峰、碳中和时间紧、任务重的情况下,长三角地区对CCUS技术,尤其是那些具有经济可行性,技术成熟度较高,能转化、消纳大量二氧化碳和其他温室气体的CCUS技术的需求将日益迫切。因此,建设“长三角二氧化碳转化与利用技术产业功能型平台”能为长三角地区CCUS技术研发成果的产业化提供快速转化的平台。

大力建设长三角CCUS产业技术功能型平台

2018年,上海正式实施《关于本市推进研发与转化功能型平台建设的实施意见》,首批提出16个产业功能型平台的建设,其中包括生物医药产业功能型平台、集成电路、智能制造、石墨烯、机器人等产业功能型平台。

产业功能型平台是连接科研与产业应用的枢纽。对CCUS这种比较早期的前沿技术而言,科研成果的产业化往往十分困难。新技术从实验室到产业化的过程中不仅有大量技术问题需要解决,新技术刚进入市场时通常还面临市场认知低、成本高等一系列问题。技术产业功能型平台有助于打通CCUS产业链上下游,提高潜在客户对新技术的认知,帮助相关新技术的推广普及和产业化。

二氧化碳处理技术涉及二氧化碳分离、捕集、封存、利用等多个环节,其中每个环节又有数种至数十种技术路线。随着科技主管部门对CCUS相关技术重视程度的提升,国家、地方政府的研发资金对CCUS相关技术研发项目的支持也日益增长。不过,除了相对比较成熟的二氧化碳地质封存、驱油技术以外,其他CCUS转化技术,如电催化、催化转化等二氧化碳转化技术大多还处于实验室阶段或者产业化阶段的前期。目前,中国现存的CCUS技术产业化项目的规模还比较小。由于成本高,大多数二氧化碳利用与转化项目的经济可行性也存在问题。

值得注意的是,目前还处于前期阶段的催化转化等技术恰恰是未来二氧化碳转化利用的重点方向。其原因是这些转化技术生产的产品包括绿色生物燃料和绿色生物塑料等大宗商品,相关技术路线具有大规模转化、消纳二氧化碳的能力,一旦实现经济可行性,必能有效推动经济增长。

因此,上海牵头大力建设“长三角CCUS技术产业功能型平台”,促进催化转化、电催化等大规模二氧化碳转化技术的发展,不仅能在技术层面为“双碳”战略服务,未来更有可能使相关绿色塑料、绿色燃料等项目成长为上海乃至长三角地区新的经济增长点。

碳达峰、碳中和时间紧、任务重,虽然目前大多数CCUS技术路线还存在技术成熟度有待提高、相关示范项目规模较小、成本较高等诸多瓶颈,但是大力发展经济可行的、能够处理大量二氧化碳的CCUS技术仍是我国达成碳达峰、碳中和宏伟目标的重要一环。

全国碳交易市场的发展将提高碳排放权的价格,使得未来的CCUS项目能够获得碳汇收入的支持,从而具有越来越高的经济可行性。如果相关项目能够盈利,碳排放大户实施CCUS项目的动力将更为充沛。鉴于技术产业功能型平台在CCUS等新技术发展过程中的重要作用,“十四五”期间上海牵头建设“长三角CCUS技术产业功能型平台”不仅是顺应长三角地区对CCUS技术的迫切需求,还有望在CCUS领域为上海乃至长三角地区培育新的经济增长点。

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