水泥生产过程中,由于石灰石分解产生的二氧化碳排放占到总量的60%,因此将不可避免用到碳捕集与封存(CCS)。其次,原料替代(粉煤灰、钢渣)等替代品已被广泛使用,其他如氧化镁、碱/地质聚合物粘合剂等同样具备潜力。
2.6、CCUS:零排放“兜底”技术
由于工艺替代的困难,“物质碳”在一定程度上不可避免,特别是在水泥、钢铁、化工等重工业领域。也即如果不采用CCUS,这些行业几乎不可能实现净零排放。
二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)是指将二氧化碳从排放源中分离后或直接加以利用或封存,以实现二氧化碳减排的工业过程。
碳捕集的主要应用领域包括:
(1)煤气化制氢以及甲烷重整制氢过程;
(2)工业部门的化石燃料燃烧过程;
(3)化工原料相关碳排放和水泥生产的过程排放等;
(4)电力部门中的应对短期和季节性峰值的火力发电。
2019年中国共有18个捕集项目在运行,二氧化碳捕集量约170万吨;12个地质利用项目运行中,地质利用量约100万吨;化工利用量约25万吨、生物利用量约6万吨。
在CCUS捕集、输送、利用与封存环节中,捕集是能耗和成本最高的环节。二氧化碳排放源可以划分为两类:
一类是高浓度源(如煤化工、炼化厂、天然气净化厂等),另一类是低浓度源(如燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等)。高浓度源的捕集成本大大低于低浓度源。
捕集环节:典型项目(低浓度燃煤电厂)的成本约在300-500元/吨;
运输环节:罐车运输成本约为0.9-1.4元/吨/公里,管道运输成本约为0.9-1.4元/吨/公里;
利用封存环节:驱油封存技术成本约在120-800元/吨,同时可以提高石油采收率。咸水层封存的成本约为249元/吨。
3、投资观点:快与慢、短与长
通过构建“碳中和”实现框架,我们跟随全社会碳足迹,总结出各个领域的不同的路径。当然,由于技术、成本、实施条件的差异,不同的路径之间成熟度差异较大。
目前比较成熟的路径有:工业领域的钢铁电炉、废钢利用、水泥协同处置、再生铝等,道路交通领域的电动车与充电桩,能源领域的清洁能源,建筑领域的电气化与空气热泵、装配式建筑等,以及消费侧的绿色出行、垃圾分类等;处于起步阶段的路径有:工业领域的压减、转移产能,交通领域的燃料电池、氢能、电池回收等,能源领域的智慧电网、弃风弃光利用、火电产能压减等;处于研究阶段的路径有:水泥清洁燃料、化工Power-to-X、钢铁氢还原,以及碳捕集在各个领域的推广应用。