海外主要國家CCUS相關項目各有千秋
在全球追求減排與應對氣候變化的背景下,碳捕集、利用與儲存技術的重要性日益凸顯。國際能源署發布的最新數據顯示,2023年,全球碳捕集的能力主要集中在美國和中國這兩個國家。美國以絕對的碳捕集總量居全球首位,而中國則在增量方面表現突出,成為全球增速最快的碳捕集國。
2023年,全球的碳捕集與存儲能力達到5500萬噸,其中美國和巴西占據了60%的市場份額。盡管巴西的碳捕集能力主要來源于1座工廠,但美國憑借其多樣化的獨立設施,展現出其在碳捕集技術方面的強大實力。具體而言,美國的多座發電廠運用燃燒后捕集技術,極大地提高了其碳捕集能力。美國在
碳捕集與封存領域投入較大,或將成為碳捕集與儲存這項新生技術的重要試驗場。相關數據顯示,2020年,全球CCUS產能規模因加拿大某二氧化碳項目投運明顯擴大,而美國已運行和規劃中的碳捕集項目數量也較多,目前已有24個,其和加拿大正在發展的項目主要都是利用所捕集的碳恢復石油開采活動。于2017年啟動、2020年關停的佩特拉諾瓦(Petranova)項目曾是美國唯一的煤電廠碳捕集項目,每年可以捕集140萬噸二氧化碳并運輸到油田加以利用。2023年,美國西北大學研究的“濕度擺動”技術,利用一系列離子在低濕度時捕集二氧化碳、在高濕度時釋放二氧化碳,為直接空氣捕集提供了一種比傳統技術更節能的碳捕集方法。這種方法結合了創新的動力學方法和多種離子,幾乎可以從任何地方去除碳。同年,美國西北大學的科研人員在濕法再生碳捕集的基礎上,還提出了5種新型陰離子(正硅酸鹽、硼酸鹽、焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽和二堿性磷酸鹽),將這些陰離子引入離子交換膜時,可實現在干燥條件下捕集二氧化碳,在潮濕條件下也可以釋放二氧化碳。
加拿大政府計劃為CCUS項目及用于生產低碳能源的設備支付補貼,以推動相關技術的發展。其中,2014年運行至今的邊界大壩能源(Boundary Dam Power)項目每年能夠捕集約100萬噸二氧化碳,捕集率較高,對減少發電廠的
碳排放具有重要意義;2015年運行的Quest項目將原油制氫過程產生的二氧化碳注入咸水層封存,是加拿大在碳封存領域的重要實踐,為減少工業
碳排放提供了可行的解決方案。
英國制定了相關政策推動碳捕集技術發展,比如設立了碳捕集與封存技術基礎設施基金。英國國家CCUS研究中心致力于提高工業生產中二氧化碳的捕集率,正尋求從工業生產中捕集大量的二氧化碳,并努力將工業生產中二氧化碳的捕集率提高至95%或更高。2021年,英國境內運行的塔塔鋼鐵碳捕集示范項目每年可以捕集4萬噸二氧化碳,約占當地燃氣電站總排放量的11%。
澳大利亞擁有多個碳捕集與封存項目,比如“碳網”計劃,計劃每年在澳大利亞東南沿海的巴斯海峽封存500萬噸二氧化碳,預計到2030年投入使用。皇家墨爾本理工大學2019年公布的室溫轉化固態碳技術利用液態金屬做催化劑,首次實現在室溫下將空氣中的二氧化碳持續有效轉變成固體碳。預計到2030年投入使用(目前處于規劃和推進階段)的“碳網”計劃(CarbonNet)將在澳大利亞東南沿海的巴斯海峽進行,每年預計封存500萬噸二氧化碳。
日本基于異佛爾酮二胺(IPDA)的碳捕集技術由日本東京都立大學科研團隊發現,相關
論文于2022年發表在《環境》(《ACS Environmental Au》)期刊,其可直接從環境中捕集二氧化碳,能夠去除超過99%濃度為400ppm(約為大氣中的濃度水平)的二氧化碳,效率至少是現階段其他直接空氣捕集(DAC)系統的兩倍。其反應產物以固體形式從溶液中轉化出來,避免了產物在液相中積累導致反應速度降低的問題。2023年4月份,巴斯夫及其工程伙伴日揮株式會社共同開發的高壓再生二氧化碳捕集技術——HiPACT®技術,是日本首個以當地天然氣生產藍氫和藍氨的示范項目,氫氣生產設施預計于2025年投產。2019年,日本CCUS調查公司在北海道苫小牧市附近海底進行了二氧化碳海底封存試驗,將北海道一處煉油廠排放的二氧化碳壓縮后封存到海底,目前已封存了30萬噸二氧化碳。
挪威2021年發布的由挪威工業技術研究院(SINTEF)主持研發的SARC CO2捕集技術采用真空熱泵技術,僅需電力無需燃燒,相比目前最經濟的碳捕集方法成本降低約12.5%,并且使水泥、化肥等工廠的碳捕集技術改造更加容易。
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