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碳捕集利用与封存大有可为

来源:中国科学报 作者:郑金武 人气: 发布时间:2021-02-01 09:10:48

减少碳排放,实现碳中和,是应对气候变化、实现人类可持续发展的重要举措。我国已经提出“2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”的目标愿景。

近日,在中国石油大学(北京)、中国环境学会碳捕集利用与封存专业委员会主办的“2060碳中和:碳捕集利用与封存机遇与挑战”会议上,中国工程院院士、中国石油大学(北京)副校长李根生表示,“碳中和”目标的提出,预示着新一轮科技革命和产业变革的历史性机遇即将到来。

在这一宏伟目标下,以化石能源结构为主的能源结构也将发生革命性变化。中国石油大学(北京)教授、温室气体封存和石油开采利用北京市重点实验室主任彭勃告诉《中国科学报》,在能源结构由化石能源向可再生能源及更高效能源体系转换的过程中,意味着CCUS(碳捕集利用与封存)技术有更多机会和挑战。

推进CCUS技术创新应用

CCUS技术是指将二氧化碳从排放源中分离后,或转化利用,或直接封存,以实现二氧化碳减排。它是国际公认的能够实现化石能源大规模直接减排和低碳利用的技术,是我国实现“碳中和”目标技术组合重要构成部分,也是各国实现“碳中和”目标的重要支撑。

彭勃介绍,目前CCUS技术规模化应用重点是将捕集的二氧化碳与提高石油采收率相结合,即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯,继而投入采油等新生产过程中,实现二氧化碳循环再利用,而不是简单对二氧化碳进行封存。

“与此前技术相比,CCUS技术可以将二氧化碳资源化,并产生一定经济效益,因而更具现实操作性。”彭勃表示,将CCUS技术应用与非常规油气资源开发相结合,可实现非常规油气资源绿色开发;将CCUS技术与氢能技术相结合,还可提升“蓝氢”比例。这些都是CCUS技术创新方向。

当前,我国能源结构仍然以煤为主,2019年煤炭占能源总量约58%,二氧化碳减排压力巨大。从发展趋势看,虽然非化石能源占比逐渐增加,但以煤为主的化石能源仍具重要作用——到2050年,其占比仍在10%~20%,只有通过CCUS才能实现这部分化石能源的净零排放。

“开展CCUS大规模部署应用,有利于二氧化碳减排和碳中和目标的实现。”彭勃表示,CCUS规模化部署在实现二氧化碳减排效益的同时,还将为能源结构调整和绿色低碳转型提供缓冲时间,并开拓新的就业领域。

油气是重要减排行业之一,特别是在油气勘探开发、管输储运、炼制化工等环节,亟须开展CCUS技术应用。目前,彭勃团队在积极推动CCUS技术在油气行业及其他典型行业、区域的应用与发展。

“二氧化碳捕集后,可以注入油藏驱油,代替传统水驱油方式。特别是在低渗和页岩油气开发上,二氧化碳驱油较常规水驱更具优势,应用需求极为迫切。”彭勃介绍,二氧化碳驱油既可以提高油田采收率,也可以创造社会效益、增加经济效益,是CCUS技术应用的代表性场景。

不过,CCUS技术目前还存在技术单元多、路线长、成本高等局限,亟待更多政策支持和技术研发与优化,以及体制和机制创新。

目前,彭勃团队在CCUS领域的研究覆盖基础理论、技术研发和工业示范等,已形成二氧化碳捕集、运输、利用、封存各技术单元及全链条技术积累,并实现了示范应用。

例如,该团队与新疆油田等企业合作,设计建设了二氧化碳排放收集设施,为CCUS技术在钢铁和化工行业的应用提供经验,同时还与吉林油田、胜利油田等合作,利用二氧化碳驱油提高采收率。

受油气应对气候变化倡议组织委托,中国石油大学(北京)还与英国爱丁堡大学合作完成了“OGCI CCUS商业化白皮书(II)”。会上,彭勃与合作者共同发布相关内容。

“这份白皮书评估了当前气候变化和油气行业发展背景下,中国发展CCUS的角色与重要性,并分析了中国CCUS发展现状与挑战,对下一步推动中国CCUS部署给出行动建议并形成中国CCUS商业化路线图。”彭勃介绍说。

强化技术重点难题攻关

“目前,CCUS技术已经开展相关研发和示范,但大规模推广与应用仍面临政策、技术、机制等多方面挑战,需要各方共同努力加以推动。”国家应对气候变化中心副主任马爱民表示。例如,CCUS技术应用于油气行业存在降低成本、提升和评估二氧化碳封存安全性、实现二氧化碳资源化转变等难题。

“二氧化碳捕集其实是一个耗能过程,如何降低能耗和成本?二氧化碳封存到地下,用什么手段评估安全性?”彭勃说,CCUS技术目标不是只将二氧化碳封存到地下,而是希望封存后能转化成对人类有用的资源。这些重点关键问题,都需要开展基础性、前沿性研究攻关。

目前。彭勃团队正瞄准“二氧化碳地下封存和驱油地质理论和技术”“二氧化碳驱油过程中的油藏工程学理论和技术”“二氧化碳在封存与驱油过程中物理化学理论和技术”“CCUS在非常规油气开发”及“CCUS与氢能技术的耦合”等开展深入研究。

“中国石油大学(北京)将充分利用在CCUS领域长期学术积累与成果、学科优势与特色,推进我国CCUS技术发展。”李根生说,中国石油大学将按照“搭建大平台、承担大项目、凝聚大团队、取得大成果、做出大贡献”的思路,不断提高科技创新能力和综合科研水平。

科技部中国21世纪议程管理中心社会处副处长张贤强调,“在2060碳中和目标下,CCUS技术发展需要将科研工作与国家重大需求紧密结合,并充分发挥科技创新的推动作用。”

生态环境部应对气候变化司综合处处长丁辉则表示,下一步我国将进一步规范CCUS技术标准,不断加强CCUS技术研发和储备,鼓励和支持CCUS大型项目建设和示范推广,广泛开展CCUS领域国际交流和务实合作,推进绿色金融与CCUS结合,推动CCUS商业化部署等。

(编辑:逍遥客)

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