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碳捕集與利用技術的經濟與環境效益如何?

文章來源:3E論文速遞宋欣珂2020-11-11 21:42

近年來,碳捕集與利用(carbon capture and utilization,CCU)技術受到越來越多的關注,該技術可以將CO2轉化為經濟可行的燃料和原料,同時可以替代基于化石燃料的等價物的使用,對實現凈零排放的未來具有重要作用。
本文提出并評估了整體電化學CCU(integrated electrochemical CCU)工藝,并從經濟和環境角度將其與碳捕集與封存(carbon capture and storage,CCS)路線進行了比較?;诒泵酪蛔?00MW的天然氣聯合循環(natural gas combined cycle,NGCC)電廠,本文進行了3個案例研究——NGCC、NGCC+CCS和NGCC+CCU,考慮了電化學碳捕獲(基于熔融碳酸鹽燃料電池)和CO2轉化(基于電化學濃差電池)技術。利用生命周期評估和技術經濟分析方法,本研究在保守、基準和樂觀情景下揭示了不同CCU技術的總體經濟可行性和環境影響。三種情景在負載系數、CO2電解槽能源效率、CO2轉化效率、天然氣價格等參數上進行了區分設置。
分析表明,在基準CCU情景下,CCU不同技術選擇對應的碳產品可帶來經濟效益(與CCS相比,一氧化碳和正丙醇分別增加67%和10%的毛利率)或環境效益(與CCS相比,甲酸生產將減少約721千噸CO2e /年(CO2e,二氧化碳當量)),但經濟效益與環境效益之間存在權衡(trade-offs)。在樂觀情景下,盡管所有CCU技術選擇都比CCS路線更具有經濟吸引力,但僅甲酸生產將比CCS具有更好的環境效益(可減少約146.5萬噸CO2e /年)。
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