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中国一批深度脱碳技术曙光初见 院士建议不能照搬国外模型

碳达峰、碳中和国家目标提出后,有业界人士开始担心,如果没有重大的技术革新,仍会陷入“高碳锁定”的被动局面。

近日召开的国务院常务会议明确要求,推动绿色低碳发展,设立支持碳减排货币政策工具,以稳步有序、精准直达方式,支持清洁能源、节能环保、碳减排技术的发展,并撬动更多社会资金促进碳减排。

多个研究机构和专家也纷纷表示,实现碳中和目标,必须依靠突破性技术。国家气候变化专家委员会副主任何建坤表示,要探索碳中和目标导向下的深度脱碳路径,加强深度脱碳技术的研发和产业化。国务院发展研究中心研究员周宏春也认为,实现“双碳”目标,要寻求颠覆性的技术突破。

不过,也有专家在接受第一财经记者采访时表示,开发利用碳减排技术,一定要量力而为,注重实用性和经济性。减排要有所为、有所不为。共性关键技术和颠覆性技术是引领创新的关键所在。

那么,眼下深度脱碳技术和产业化路径有哪些?

一批深度脱碳技术“曙光初见”

6月25日,国家能源集团国能锦界公司建设的“15万吨/年燃烧后碳捕集示范工程”正式投产,这是目前国内最大规模的火电厂二氧化碳捕集示范工程,旨在引领火电行业实施脱碳前沿技术的开发。

该企业相关负责人介绍,试运行期间产出约-20℃、压力2.0MPa、纯度为99.5%的工业级合格液态二氧化碳产品,量产后将全部被消纳利用,主要用于附近油田驱油,以及工业领域制备小苏打、碳酸二甲酯和丙二醇等高附加值化工产品。

国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要明确提出,构建资源循环利用体系。推进能源资源梯级利用、废物循环利用和污染物集中处置。加强大宗固体废弃物综合利用。

专家介绍,我国每年产生在生活垃圾里的废塑料约5000万吨,如全部焚烧将产生约1.6亿吨二氧化碳,填埋也会对环境造成污染。

在安徽,一家环保科技企业正在做废塑料的回收利用。7月6日,在安徽憬钰环保科技有限公司的一间实验室里,技术人员向记者演示了废塑料、废机油催化裂解制取轻质燃料油的整个过程。

技术人员在一个玻璃容器中放入少许催化剂,倒入50毫升的废机油,再放入重量为100克的废弃农用薄膜和旧塑料袋,封口后加热。不到20分钟,玻璃容器内的温度就达到120℃并有油气产生。超过180℃后,淡黄色的清澈透明的轻质燃料油从出油口流入量杯。

整个反应过程结束后,玻璃容器内的废弃农用薄膜和旧塑料袋已变成少量的黑炭,量杯里的轻质燃料油接近180毫升。“油品的综合参数达到柴油国Ⅲ、国Ⅳ标准,相关技术已拿到国家专利。”该公司董事长张刚说。

测算结果显示,焚烧1吨塑料或机油,约分别排放3.67吨或3.12吨二氧化碳。而利用上述技术工艺,单次处理60吨废塑料可减排二氧化碳313.8吨,同时可减少天然气和用电量,扣除加热过程中的耗能等碳排放,减排二氧化碳总量达到300.14吨。

碳中和技术一半还没开发出来

周宏春介绍,目前,在国内外已经出现了不少颠覆性的减碳技术。如东芝公司宣布,已经研发出全球效率最高的二氧化碳电催化技术,比之前技术处理速度提高了60倍。

在二氧化碳转换利用方面,国内多个团队也做出了令人瞩目的成绩。周宏春介绍,如中海油二氧化碳加氢制甲醇关键技术及工程示范已取得突破性进展,专家鉴定认为,与国内外同类技术相比,主要技术指标先进;中科院大连化物所李灿院士团队也在兰州建成了千吨级“液态太阳燃料合成示范项目”。

“把二氧化碳从减排负担变成高附加值产品的技术,可以提供能量与化工原材料的双重功能。如果这些新的技术能够产业化,或将开创一个全新的碳中和技术范式,走出一条符合中国国情的碳中和之路。”周宏春说。

但据第一财经记者了解,由于受到能源来源的限制,如果按近十年电力结构变化,电动车的清洁能源含量只提高了10%;风力和太阳能发电装机容量占比虽然已经达到了24%,但利用率只有9%;核能在电力结构中的比例还非常低,仅为5%左右。

国际能源署此前的研究也发现,实现碳中和的技术,一半还没有开发出来。

而让专家们更为担心的,是一些容易被“高碳锁定”的领域。

比如,中国人民大学生态金融研究中心微信公号“人大生态金融”近日一篇文章称,对居住建筑、公共建筑、能源基础设施等锁定效应强,且投资高、影响范围大的重点用能领域,不能再延续“跟跑”为主、市场推动技术缓慢迭代的传统方式,必须强化政府主导,抓紧制定与碳中和目标相匹配的能源效率标准,提高准入要求,尽早使新建建筑和基础设施的能效水平与发达国家“并跑”,甚至“领跑”。

我国每年新竣工建筑面积40多亿平方米。距离2060年前碳中和目标只剩下不到40年时间,如果这些新建的住房和基础设施没有采用高效节能技术,则未来40年内需要实施改造甚至拆除重建,“技术锁定”的问题将十分突出。

院士给出的“碳减排路径优劣顺序”

“我国当前仍处于工业化和城市化发展阶段中后期,对未来经济增速仍有较高预期,在一定时期内能源总需求还会持续增长,碳排放也仍呈缓慢增长趋势。”何建坤在接受第一财经记者采访时表示,尽管如此,国家、地方和企业都要自觉适应和应对全球碳中和导向下的国际治理和经贸机制变革。

“实现单位GDP的碳排放持续大幅下降,一方面要大力节能,降低GDP的能耗强度。另一方面要通过产业技术升级,推广先进节能技术,淘汰落后产能,提高能效。”何建坤认为,先进能源和低碳技术也将成为大国竞争的高科技前沿和重点领域。

“与发达国家相比,我国提出碳达峰、碳中和目标,起点不同,能源资源禀赋不同,发展阶段不同,因而技术路线图也不可能相同。”周宏春表示,这需要理论创新、技术创新、制度创新。

“不能照搬国外经验,不能按照国外模型进行推演,也不可能是国外碳达峰路径的修修补补,而是要从中国的实际出发,另辟蹊径,寻求颠覆性的技术突破。”周宏春说。

中国工程院院士谢克昌日前在演讲中表示,碳减排技术路径的优劣顺序应该依次为:节能提效、降低碳排放强度、增加低碳能源和减少高碳能源、通过植树造林强化自然碳汇,以及二氧化碳捕集、封存和利用(CCUS)。超前部署高效CCUS、二氧化碳制烯烃等技术,难度高、投资大,现阶段解决不了根本问题。

红杉中国日前发布的碳中和报告《迈向零碳——基于科技创新的绿色变革》也认为,完成现有技术的盘点,是碳中和不同阶段选择何种技术路线的基础工作。政府与市场不仅需要对现有技术有较为清晰的了解,也需要对新技术或潜在的技术可能进行前瞻性预判,将其纳入长期目标的超前部署和规划之中,持续优化碳中和路径选择。