《亚洲颠覆性技术碳捕集、利用与封存 ——2020年技术与技术推动者汇编》

发布日期:2021-03-23 10:48

来源:联创低碳湖南1小时前

作者:亚洲开发银行

      碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现《巴黎协定》约定的减排目标的一项关键技术,也是推动亚洲低碳发展的重要新兴技术,为此,亚洲开发银行(ADB)成立专项碳捕集和封存基金(CCS基金)支持其在亚洲的推广。

      亚行专业顾问团队根据区域技术援助项目(TA9686-REG)中“可持续能源技术领域综合高影响力创新”:碳捕获、利用和封存可行性分析,编制了《亚洲颠覆性技术碳捕集、利用与封存——2020年技术与技术推动者汇编》。报告旨在促进社会各界对CCUS的进一步研究、创新和投资。

      亚行在全球范围内发放问卷,广泛征集意见,并最终在报告中列出了十项技术:包括四项二氧化碳捕集技术、五项二氧化碳利用技术、一项利用和封存技术,其中,有些技术目前正被研究、开发,有些则已经落地实施。报告重点分别介绍了十项技术的亮点、优势、开发团队、应用领域、以及目前发展阶段。

01二氧化碳捕集技术

(一)固体吸附剂技术

      固体吸附剂技术是减少碳排放的创新工艺,原理是利用固体吸附剂在持续式变温吸附流化床中将二氧化碳与烟气流分离,实现高效吸附、降低捕集成本。

      技术团队壳牌全球解决方案与维也纳绿色二氧化碳集团成员

      技术亮点从工业废气中分离90%以上的CO₂,CO₂纯度达95%以上,成本比液态胺分离技术低25%

发展阶段商业示范

应用领域燃烧后烟气应用

(二)内燃机废气二氧化碳捕集

      内燃机废气二氧化碳捕集系统可以从内燃机中捕获90%的CO₂,且不会造成任何能源损耗。

技术团队瑞士洛桑联邦理工学院

      技术亮点自供能源;可集成应用于各种动力系统中,包括车辆、船舶,也可应用于炼油厂、发电厂、水泥和铝业等行业;捕获的CO₂可以转化为液体或气态燃料;可以捕集高达90%的CO₂

发展阶段研究和开发

应用领域交通、航运、电力、工业

(三)紧凑型、模块化的可伸缩碳捕集系统

技术团队贝克休斯公司合资公司(CCC)

技术亮点紧凑;使用具有高粘性和高效率的新溶剂,大大减少操作成本;与传统胺捕集技术相比,捕获装置的总体规模减少了75%;成本降低了50%以上;通过标准化和集装箱化生产,简化物流,减少对土建的需求,缩短准备时间;模块化可伸缩性,可以提高操作捕获设备的速度

发展阶段试点示范

应用领域能源、碳排放工业、航运

(四)直接空气捕集系统

      直接空气捕集系统(DAC)需要稳定的气流,通常借助大风扇传递气流与过滤器进行接触。捕获CO₂的常用方法有两种:化学吸收法和物理吸附法。化学吸收使用液体溶剂,一般为腐蚀性溶剂,从周围空气中吸收二氧化碳,形成一种化合物,然后加热该化合物,产生一种高纯度的气态二氧化碳流。物理吸附使用固体吸附剂,通常是金属有机骨架、沸石或其他膜材料。在循环过程中,CO₂通过热、压力或水分从固体吸附剂中进行吸附和解吸。

技术团队Carbon Infinity

技术亮点CO₂纯度高达99.9%

发展阶段试点示范

应用领域运输、工业、负碳解决方案

      成本100万吨二氧化碳的成本预计5亿美元。2020年每吨捕集的二氧化碳的成本大约200美元至400美元,在2025年至2030年期间可降低至100美元

02二氧化碳利用技术

(一)绿色甲醇燃料

      利用废弃二氧化碳和由可再生电力制成的氢气来生产可再生甲醇。二氧化碳被捕获并存储在绿色甲醇燃料当中,然后在其燃烧时释放出来,回收过程中产生的废弃二氧化碳又可以用作可再生燃料来替代化石燃料,进而防止新的二氧化碳排放。

技术团队瑞典循环碳能源公司Liquid Wind

      技术亮点将二氧化碳转化为甲醇,非化石燃料;燃烧后的颗粒物、氮氧化物、硫氧化物排放量低;碳中和;以液态形式存在,易于存储、运输和使用;每年减少9万吨化石二氧化碳排放

发展阶段商业化

应用领域 交通、航运

      成本虽然价格与其他清洁燃料价格相当,比传统的甲醇和化石燃料价格稍高,但随着原材料成本价降低,工艺不断提升,绿色甲醇燃料有望在2030年与化石燃料的价格持平

(二)将二氧化碳转化为聚氨酯原料的催化剂技术

      用回收的CO₂替代一半的传统油基原料,广泛应用于工业生产。它的第一个目标市场是制造多元醇,即聚氨酯的主要原料。生命周期评估研究表明,平均CO₂含量(25%-35%)产生的多元醇将减少约25%-40%CO₂排放。

      技术团队Econic Technologies Limited公司

      技术亮点利用回收的CO₂制造可调多元醇;用低成本的CO₂替代50%的油基原料

发展阶段商业化

应用领域化学工业,特别是聚氨酯生产

(三)气体发酵技术

      气体发酵技术是将含碳的废气作为原料转化为多种工业化学品,从而减少工业碳排放。同时,此方式生产的燃料温室气体排放相比汽油将至少减少70%。

技术团队朗泽科技

      技术亮点将含碳废气转化为各种化学品;生产化学品的原料,同时减少工业温室气体排放;生产出比汽油的温室气体排放低70%的燃料

发展阶段商业化

      应用领域石油和天然气加工、钢铁和铁合金工业、废能转化、燃料、化学工业(包括橡胶、塑料、合成纤维)

(四)大崎CoolGen碳捕集示范项目:整体煤气化燃料电池联合循环

      该项目是世界上第一个在整体煤气化燃料电池联合循环利用二氧化碳捕获技术的项目。

技术团队 大崎COOLGEN公司

      技术亮点与传统技术相比,该项目旨在实现更高效地燃煤发电,并通过联合CO₂捕获技术实现近零CO₂排放

发展阶段试点示范

应用领域 发电

成本接近于日本最新的商用煤粉发电厂的成本

(五)阿拉姆循环

      阿拉姆循环是一种碳捕集方法,原理是在纯氧而不是空气中燃烧气化的煤或天然气。这种技术具有经济优势和环境效益:零碳排放、降低电力成本、可广泛应用于各种领域。阿拉姆循环与日益发展的风能和太阳能组合互补。

技术团队 NET Power、 8 Rivers公司

技术亮点能够达到50%->60%低位热值效率,捕集97%的CO₂

发展阶段商业化

应用领域 发电

03二氧化碳利用和储存技术

(一)创新除碳技术

      创新除碳技术将捕获和回收的二氧化碳注入新鲜混凝土中,使其矿化,形成纳米矿物,并永久嵌入其中。注入CO₂可以提高混凝土的抗压强度,并改善性能。混凝土厂商可以通过这项技术优化其混合设计,获得竞争优势,同时减少混凝土结构的碳排放。

技术团队 CarbonCure Technologies公司

技术亮点 利用废弃CO₂制造低碳混凝土;混凝土的CO₂排放减少约每立方米17-20公斤;投资回报快

发展阶段 商业化、全球布局

应用领域 建材(预拌、预制和砖石混凝土)、碳利用(清洁技术)

成本 创新除碳技术投资回报快。生产商通过减少水泥使用量,以抵消采用技术的费用

04CCUS技术助推机制

(一)Kick Starter计划

      Kick Starter计划旨在鼓励对CCUS的大规模投资,促进CCUS技术在美国、英国、挪威、荷兰和中国工业中心的应用,帮助全球多个工业枢纽脱碳。这些枢纽将从同一区域内多个工业源捕集二氧化碳,并共享运输和封存基础设施。目前油气行业气候倡议组织KickStarter计划团队联合政府和行业,促进其成员企业、政府部门、气候投资基金和其他独立投资者对工业枢纽和该计划进行投资。

技术助推者油气行业气候倡议组织

      技术亮点建立并共享二氧化碳运输和封存基础设施,大量节省运输成本;预计2030年CCUS产业二氧化碳的年储存量比目前多25倍

应用领域所有工业排放领域

原题为:《亚洲颠覆性技术碳捕集、利用与封存 ——2020年技术与技术推动者汇编》

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