【深瞳工作室出品】
采寫:本報(bào)記者 崔 爽
策劃:劉 恕 李 坤
“我們是拎著板磚去答辯的!北本┛萍即髮W(xué)能源與環(huán)境學(xué)院、碳中和研究院教授蘇偉接受采訪時(shí)說。
他手里的“板磚”來頭不小,“我們每分鐘呼出的二氧化碳可以固定在這塊磚里”。
蘇偉團(tuán)隊(duì)被稱作“老師隊(duì)伍里的工程師”。過去一年,他們深入產(chǎn)業(yè)一線,用技術(shù)把鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳和鋼渣結(jié)合,做成板磚,變廢為寶。
除了蘇偉的這個(gè)叫作“鋼渣選擇性調(diào)控碳化及資源化一體化技術(shù)”的項(xiàng)目,用合成生物技術(shù)培養(yǎng)細(xì)菌去“吃”二氧化碳、用綠電電解二氧化碳制成綠色航空燃料等項(xiàng)目也參加了“碳尋計(jì)劃”的角逐。
近日,“碳尋計(jì)劃”公布終選名單,13個(gè)項(xiàng)目從300多個(gè)項(xiàng)目中脫穎而出,共獲得億元級資金和資源支持。
“碳尋計(jì)劃”是由騰訊發(fā)起的碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)資助計(jì)劃,旨在尋找該領(lǐng)域最前沿技術(shù),幫助其落地工業(yè)場景。這些得到支持的項(xiàng)目將進(jìn)入商業(yè)示范階段,向更大規(guī)模、更低成本、更高效能進(jìn)發(fā)。
“國內(nèi)CCUS技術(shù)發(fā)展仍處于從研發(fā)到工業(yè)示范階段,每種技術(shù)路線距離實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)化應(yīng)用都還有較大差距!敝袊21世紀(jì)議程管理中心全球環(huán)境處(氣候變化國際合作處)處長張賢直言,“CCUS對于碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不可或缺,我們必須擁有充足的技術(shù)儲(chǔ)備和商業(yè)化經(jīng)驗(yàn),來打造一艘‘諾亞方舟’,載著人類駛向一個(gè)理想中的‘零碳未來’!
“沸騰時(shí)代”的“碳捕手”
氣候變化正對全球產(chǎn)生持續(xù)而深刻的影響。
截至今年6月,全球平均氣溫已連續(xù)12個(gè)月比工業(yè)化前水平高出1.5℃,創(chuàng)下有記錄以來的高溫值。
去年7月,聯(lián)合國秘書長安東尼奧·古特雷斯就發(fā)出警告:全球變暖時(shí)代已經(jīng)結(jié)束,全球“沸騰時(shí)代”已經(jīng)到來。
應(yīng)對全球氣候變暖,沒有人可以置身事外。2022年舉辦的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十七次締約方大會(huì)通過了“沙姆沙伊赫實(shí)施計(jì)劃”,重申了《巴黎協(xié)定》“將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平上升幅度控制在2℃以內(nèi)”的長期目標(biāo),再次敦促各國逐步減少未加裝減排設(shè)施的煤電。
根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第六次氣候變化評估報(bào)告,要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),當(dāng)前全球二氧化碳排放預(yù)算到本世紀(jì)末僅剩約1.15萬億噸,而2010—2019年間全球二氧化碳排放量約占這一預(yù)算的三分之一。在全球變暖不斷加劇的情況下,即使做到完全不排放,為了減碳,也需要把之前排放的二氧化碳捕捉回來。
“CCUS是一項(xiàng)‘兜底’技術(shù)!睆堎t表示,在不可能完全放棄化石能源的前提下,CCUS技術(shù)作為碳中和技術(shù)體系中不可或缺的組成部分,是實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)手段和托底技術(shù)保障。
這是一項(xiàng)被定義了兩次的技術(shù):2011年,科技部發(fā)布《中國碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)發(fā)展路線圖研究》(以下簡稱《路線圖》),把CCUS技術(shù)定義為“應(yīng)對氣候變化的戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)”;2019年,科技部更新發(fā)布《中國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖(2019版)》,將CCUS技術(shù)重新定義為“可實(shí)現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用的戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)”。
事實(shí)上,CCUS技術(shù)體系是相關(guān)技術(shù)的集合,涵蓋二氧化碳捕集、運(yùn)輸、利用以及地質(zhì)封存等各項(xiàng)技術(shù)。隨著技術(shù)不斷推陳出新,這一技術(shù)體系正在逐步完善和豐富,有望為鋼鐵水泥等難減排行業(yè)深度脫碳提供可行技術(shù)方案,成為未來支撐碳循環(huán)利用的主要技術(shù)手段。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至2023年底,我國已投運(yùn)和規(guī)劃建設(shè)中的CCUS示范項(xiàng)目已超過100個(gè),其中已投運(yùn)項(xiàng)目超過半數(shù),具備二氧化碳捕集能力約600萬噸/年,注入能力約400萬噸/年。
“從技術(shù)上講,無論是技術(shù)成熟度還是技術(shù)先進(jìn)程度,我們跟歐美都是并跑的,整體處于工業(yè)化示范階段,但在數(shù)量和規(guī)模上歐美更勝一籌!睆堎t說。
同時(shí),他表示,CCUS不同技術(shù)環(huán)節(jié)的成熟度也有較大差異。以二氧化碳捕集為例,空氣直接捕集技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段,電廠點(diǎn)源排放的二氧化碳捕集技術(shù)已達(dá)到工業(yè)示范階段。而二氧化碳利用技術(shù)的成熟度較高。
跨過CCUS“死亡之谷”
記者在北京科技大學(xué)“百年礦業(yè)史傳承基地”礦石展廳看到,各式各樣的石頭擺放其中,既有我們常見的大理石、花崗巖,也有形態(tài)各異、璀璨耀眼的珍稀寶石。這些礦石陳列中,有一塊另類的“磚”,是由鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“二廢”——二氧化碳和鋼渣結(jié)合制成的。
全世界每年生產(chǎn)18億噸鋼鐵,其中我國生產(chǎn)了超10億噸,如何處理廢氣、廢料等“副產(chǎn)品”,是一個(gè)無法回避的問題。
“孩子活潑不是孩子的錯(cuò),要找到合適的培養(yǎng)方案。”蘇偉開起玩笑,他口中的“活潑孩子”就是鋼渣中的不安定組分。
蘇偉團(tuán)隊(duì)把鋼渣磨成粉,再把從工業(yè)廢氣中二氧化碳捕集下來固定在粉末中,模擬天然礦物成巖的過程,將鋼渣和二氧化碳結(jié)合形成碳化微粉、碳化材料,制成質(zhì)地更加堅(jiān)硬的建筑材料,用來鋪路、蓋房、填充礦井,甚至制成工藝品,解決了鋼渣資源化利用過程中的安定性難題,同時(shí)又固定了二氧化碳。
不過,要讓成果從實(shí)驗(yàn)室走到生產(chǎn)線,中間橫亙著讓九成技術(shù)折戟沉沙的“死亡之谷”。蘇偉談到,在實(shí)驗(yàn)室里,大家關(guān)注的是碳化時(shí)間、二氧化碳深度調(diào)控等核心工藝指標(biāo)的單點(diǎn)突破,而到了工業(yè)場景,“人、機(jī)、料、風(fēng)、水、電”一系列問題接踵而至。比如,固碳的磚和普通磚一樣耐用嗎?它是否足夠抗壓?這些問號都需要高額的試錯(cuò)成本來拉直。
這不光是蘇偉團(tuán)隊(duì)面臨的問題,而是CCUS領(lǐng)域眾多創(chuàng)新技術(shù)團(tuán)隊(duì)面臨的共同難題。CCUS技術(shù)在從科研試驗(yàn)走向大規(guī)模應(yīng)用的過程中,面臨著風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、建設(shè)周期長、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失等一系列挑戰(zhàn),急需資金、技術(shù)等方面的支持,以加速規(guī);涞。
“事實(shí)上,許多新興CCUS技術(shù)在國際上仍處于研發(fā)階段,技術(shù)前景尚不明朗。”張賢并不諱言,由于CCUS成本高,存在多種技術(shù)路線,再加上減排技術(shù)本身也需耗能,當(dāng)前行業(yè)對CCUS的價(jià)值認(rèn)知并不統(tǒng)一。
但在騰訊可持續(xù)社會(huì)價(jià)值副總裁許浩看來,之所以在尚存爭議時(shí)就下決心資助CCUS,一方面,根據(jù)國際能源署測算,2050年全球能源系統(tǒng)如果要達(dá)到零排放,CCUS的減排量需要達(dá)到8%,而目前這個(gè)數(shù)字只有0.13%!爸挥袕慕裉扉_始做,到2050、2060年這些技術(shù)才能成熟到以足夠低的成本實(shí)現(xiàn)規(guī);!痹S浩說。
另一方面,CCUS技術(shù)發(fā)展處于早期,缺乏資金支持,就意味著技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室落地工業(yè)場景的過程面臨巨大的失敗風(fēng)險(xiǎn)。
然而,這正是社會(huì)資本可以“補(bǔ)位”的地方。作為中國CCUS領(lǐng)域首個(gè)由科技企業(yè)發(fā)起的億元級資助計(jì)劃,“碳尋計(jì)劃”通過靈活的催化性資本,連接研發(fā)端和產(chǎn)業(yè)端力量,幫助CCUS技術(shù)跨過“死亡之谷”。
“評審委員會(huì)既有專家,也有產(chǎn)業(yè)界和投資界合作伙伴,技術(shù)方、應(yīng)用方和投資方在一起,才能更好地考慮應(yīng)用場景和未來的商業(yè)模式,助推技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室,加快技術(shù)場景落地。”許浩說。
除了資金支持,“碳尋計(jì)劃”還給蘇偉團(tuán)隊(duì)與河鋼集團(tuán)“牽線”。這如同一劑催化劑,點(diǎn)燃了團(tuán)隊(duì)的熱情。
“我們原先設(shè)想的是‘百噸碳、千噸渣、萬棵樹’,也就是捕集100噸二氧化碳,利用1000噸鋼渣,相當(dāng)于種植1萬棵樹!碧K偉說,現(xiàn)在有了資助,有了眾多合作伙伴的緊密合作,產(chǎn)生了意想不到的倍增效應(yīng)!拔覀冊O(shè)想的數(shù)字?jǐn)U大了10倍,今年年底將建成‘千噸碳、萬噸渣、十萬棵樹’的示范項(xiàng)目!
為產(chǎn)業(yè)化“鋪路”
針對不同階段與類別的項(xiàng)目,“碳尋計(jì)劃”開放試點(diǎn)支持、初創(chuàng)孵化、能力建設(shè)三大創(chuàng)新賽道。
試點(diǎn)支持主要聚焦前沿技術(shù)的工業(yè)場景示范項(xiàng)目,初創(chuàng)孵化偏向于加速有正向經(jīng)濟(jì)性的早期創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的商業(yè)孵化,能力建設(shè)則支持構(gòu)建行業(yè)基礎(chǔ)能力、數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn),如數(shù)據(jù)庫、固碳效益監(jiān)測工具、數(shù)字化能力等,推動(dòng)前沿技術(shù)走向規(guī);瘧(yīng)用。
張賢眼里,入選項(xiàng)目“各有各的故事,讓人眼前一亮”。
“碳尋計(jì)劃”試點(diǎn)支持賽道的技術(shù)主要覆蓋鋼鐵和電力兩大減排重點(diǎn)領(lǐng)域!耙郧捌髽I(yè)用的化石燃料越多,那么競爭力就越強(qiáng),現(xiàn)在是誰能把二氧化碳‘抓’起來,誰就贏得了競爭力!焙愉摷瘓F(tuán)可持續(xù)發(fā)展研究中心主任、首席研究員田京雷說。
“河鋼集團(tuán)在2021年布局CCUS技術(shù)時(shí),因?yàn)榧夹g(shù)還不成熟,并沒有大的投入計(jì)劃!碧锞├谆貞洠叭绻挥形覀冏约,可能不會(huì)走得這么快,‘碳尋計(jì)劃’給我們的不僅僅是經(jīng)費(fèi)的支持,更堅(jiān)定了我們要把CCUS技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的信心。”
初創(chuàng)孵化賽道里,終選項(xiàng)目聚焦二氧化碳利用領(lǐng)域。這些技術(shù)用十八般武藝讓二氧化碳上演“變形記”,讓它變成低成本的衣服、食品、燃料等。天津費(fèi)曼動(dòng)力科技有限公司用綠電電解二氧化碳,制成便宜的綠色航空燃油(SAF),而SAF是一個(gè)國際性的千億級市場;南京食氣生化科技公司利用微生物編輯技術(shù),讓細(xì)菌去“吃”二氧化碳形成乙醇后,做成衣服或者食品。
“我們的技術(shù)是把二氧化碳‘吃’掉。”南京食氣生化科技有限公司負(fù)責(zé)人介紹,“一些高碳排工廠排放的大量尾氣被收集過來用于培養(yǎng)微生物,采用微生物法高效碳轉(zhuǎn)化技術(shù),將富碳工業(yè)尾氣轉(zhuǎn)化為化學(xué)品!
簡單來說,這是一個(gè)“變廢為寶”的過程,二氧化碳變成長鏈的化合物,再把化合物分離出來!斑@個(gè)生產(chǎn)過程安全,并且能耗低、污染少!彼f。
這位負(fù)責(zé)人在當(dāng)了7年大學(xué)老師后,選擇從高校副教授的崗位上離職,全身心投入CCUS產(chǎn)業(yè)的探索。
在他的描述里,這項(xiàng)技術(shù)未來可期:不用多久,日常衣食住行中用到的化工材料很多都是由工業(yè)廢氣“變廢為寶”。
能力建設(shè)賽道則旨在為CCUS技術(shù)“打地基”。“碳尋計(jì)劃”終選名單包括中國地質(zhì)調(diào)查局搭建的模型!霸撗芯恐铝τ趯μ寂欧藕蜏p排量的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化,考察適宜的二氧化碳封存地,并優(yōu)化碳源和碳匯的匹配等。這樣的能力建設(shè)有助于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)組合1+1>2的效應(yīng)!睆堎t說。
自去年3月啟動(dòng)以來,“碳尋計(jì)劃”收到300多個(gè)項(xiàng)目申請。評審總體要求是項(xiàng)目的技術(shù)路線在規(guī);罂梢詭砻磕1億噸減碳量的應(yīng)用潛力,且通過資金、場景等支持能實(shí)現(xiàn)成本的顯著下降。
“進(jìn)入終選名單項(xiàng)目的技術(shù)水平和國際上最頂尖的CCUS技術(shù)相當(dāng)。”騰訊碳中和高級顧問翟永平表示。
在中國科學(xué)院院士金紅光看來,CCUS技術(shù)從商業(yè)上來說還在啟動(dòng)階段,從科學(xué)上說也非常復(fù)雜,騰訊能夠從國際視野支持這些前沿創(chuàng)新技術(shù),對實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)有非常重要的意義。
但在熱情、雄心之外,許浩坦言,其實(shí)做好了只有部分甚至個(gè)別項(xiàng)目成功的心理準(zhǔn)備。
“走出實(shí)驗(yàn)室是前沿技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的第一步,只要讓這個(gè)環(huán)節(jié)成功率提升一點(diǎn)兒,就可能產(chǎn)生巨大的影響!痹S浩說。
打通“最后一公里”
我國當(dāng)前階段的CCUS項(xiàng)目大多處于工業(yè)示范階段,距離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍有一段距離!癈CUS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,亟待政、產(chǎn)、學(xué)、研、金協(xié)作,高校、科研機(jī)構(gòu)和初創(chuàng)公司攜手助推CCUS的應(yīng)用場景和規(guī)模!钡杂榔秸J(rèn)為。
“成本是制約CCUS商業(yè)化發(fā)展的最大障礙!睆堎t多次講到,考慮當(dāng)前成本,業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平不成熟的條件下,2030年前大規(guī)模推廣CCUS技術(shù)面臨較大技術(shù)鎖定風(fēng)險(xiǎn)。比如,按照當(dāng)前技術(shù)成本核算,以電廠和水泥廠為例,加裝CCUS技術(shù)設(shè)備之后,每度電和每噸水泥成本漲幅可能超過50%;鋼鐵廠加裝CCUS之后,每噸鋼成本可能上漲超15%。
他強(qiáng)調(diào),降低成本最關(guān)鍵的還是要加快技術(shù)研發(fā)示范,加速CCUS技術(shù)迭代,“比如第二代捕集技術(shù)成本有望比第一代捕集技術(shù)降低超30%”。
記者在采訪中發(fā)現(xiàn),成本是大家普遍談及的問題。氣候變暖是事關(guān)人類未來的命題,然而,再宏大的愿景落到每家企業(yè)、每個(gè)項(xiàng)目上,都是一筆筆具體的經(jīng)濟(jì)賬。
據(jù)測算,目前國內(nèi)大多數(shù)CCUS示范項(xiàng)目的捕集成本在每噸100元到500元,化工行業(yè)捕集成本相對較低,電力、水泥等行業(yè)由于煙氣二氧化碳濃度相對較低,捕集成本偏高。
2022年國內(nèi)碳市場碳交易總量為5088.95萬噸,總成交額28.14億元,掛牌協(xié)議交易成交均價(jià)58.08元/噸。而根據(jù)張賢團(tuán)隊(duì)的研究,當(dāng)碳價(jià)格上升到350—380元/噸時(shí),預(yù)投資的電廠將滿足執(zhí)行CCUS改造的條件,可以達(dá)到收支平衡。
“通過制定激勵(lì)政策把節(jié)約的減排成本給予企業(yè),補(bǔ)貼終端產(chǎn)品、惠及消費(fèi)者,打通這個(gè)傳導(dǎo)機(jī)制是激活CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵!睆堎t說。
除了成本高企不下,影響國內(nèi)CCUS發(fā)展的因素是多方面的。張賢談到,首先,CCUS技術(shù)缺乏一套成熟的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系。
其次,CCUS項(xiàng)目是復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及地上和地下空間使用、環(huán)境影響評估、安全審查等多個(gè)方面。當(dāng)前我國CCUS項(xiàng)目主管部門和審批流程并不明確,導(dǎo)致企業(yè)開展CCUS工程建設(shè)“摸著石頭過河”,增加項(xiàng)目的成本,降低了企業(yè)的投資積極性。
另外,由于對各類CCUS技術(shù)減排量的核算方法和驗(yàn)證機(jī)制等方面的方法學(xué)研究尚不成熟,CCUS尚未被納入碳市場。中國工程院院士高翔此前就表示,期待相關(guān)部門出臺CCUS技術(shù)配套激勵(lì)政策,通過完善碳市場交易,讓CCUS項(xiàng)目也能參與到碳交易中,提高社會(huì)資本參與的積極性。
近日,國家發(fā)改委、市場監(jiān)管總局、生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《進(jìn)一步強(qiáng)化碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量體系建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2025年)》提出,2024年將發(fā)布70項(xiàng)碳核算、碳足跡、碳減排、能效能耗、碳捕集利用與封存等國家標(biāo)準(zhǔn),抓緊構(gòu)建二氧化碳捕集、運(yùn)輸、地質(zhì)封存全鏈條標(biāo)準(zhǔn)體系。
“中國是受氣候變化影響最大的國家之一。我們現(xiàn)在做這件事,不僅是為將來爭取更大的排放和發(fā)展空間。說到底,它是關(guān)系人類可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)問題。”張賢說,這是一個(gè)經(jīng)典的“進(jìn)水”“排水”問題。人類活動(dòng)時(shí)刻在排放二氧化碳,這是一個(gè)無法被關(guān)上的“水龍頭”。與此同時(shí),CCUS等零排放甚至負(fù)排放技術(shù)是另一個(gè)加足馬力的“抽水龍頭”。
一進(jìn)一出之間,是不斷融化的冰川和上漲的海平面,是與每個(gè)人休戚相關(guān)的氣候未來。“參與各方都抱著積極向上、樂觀興奮的心態(tài)投入其中,大家更多考慮的是貢獻(xiàn)!睆堎t說。