三菱重工工程高级副总裁兼首席技术官,三菱重工CCUS业务工作组负责人说:毕竟,它是气候平均状态随时间的变化的主要驱动因素,如果我们要实现《巴黎协定》的目标,将全球变暖控制在1.5摄氏度的预期范围内,它就需要减少。因此,如果不从工业过程或大气中捕获二氧化碳,到2050年以合理的成本实现碳中性世界将十分艰难,比如钢铁和水泥制造或海运/空运等难以减少的行业。
有趣的是,捕获的二氧化碳与可再次生产的能源、热量和氢气可以转化为有价值的商品。它将使工业产品和化学品碳中性,甚至有效地碳负,因为二氧化碳被储存在产品本身(如水泥等)。从制造到能源生产,CO₂作为一种资源有多种积极用途。这一点在辉瑞/BioNTech的COVID-19疫苗运输中对干冰(固态CO₂)的迫切需求中表现得最明显。该疫苗需要在零下70摄氏度的温度下储存,直到注入疫苗为止。这是预期的需求,一些物流公司已经在生产自己的干冰,以确保稳定的供应。
围绕碳捕获和储存(CCS)有巨大的创新空间,它开始在许多日用品的制造中发挥作用。2016年,能源公司NRG设计了一款运动鞋,其中75%的材料来自发电厂排放,以展示其碳XPrize,该奖项鼓励突破性技术的发展,将排放转化为可用的产品。 (CUT)是一家加拿大初创企业,它将CO₂排放和原料结合在一起,创造出从生物塑料到碳捕捉蜡笔和珠宝等一切东西。其最大的反应堆每天生产8吨材料。更不可思议的是一个碳捕获系统,通过重新捕获啤酒花发酵过程中释放的CO₂,帮助把气泡放进啤酒中。CO₂工艺啤酒厂回收系统每个月收集约5吨二氧化碳,足以使一个啤酒厂每年产生6万桶左右的二氧化碳。
许多人希望,从COVID-19大流行的影响中恢复的社会经济复苏,将推动可持续基础设施发展的增长,但混凝土是一种关键的建筑材料,也是一种严重的污染。水泥是其主要的组成原材料之一,其二氧化碳排放量占全球的8%。寻找可行的低碳替代品可能会对以更可持续的方式建设产生巨大的影响。三菱重工工程公司(MHI Engineering)宣布,它参与了一项在加拿大埃德蒙顿的里海水泥厂(Lehigh cement Plant)使用CCS技术生产水泥的可行性研究。这在北美市场尚属首次,预计每年可获得60万吨的CO₂。制造新建筑材料的碳捕获技术能使基础设施更具可持续性。
CCS不但可以从水泥生产产生的排放中提取碳,还可以在之后投入到正常的使用中。例如,可以将其注入混凝土中做加固,还可以创建永久性CO₂储存库。加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员开发了一种闭环过程,包括从发电厂烟囱中捕获碳,并使用它来创造一种新的建筑材料——CO2NCRETE。根据英国皇家国际事务研究所(Chatham House)智库的一份报告,扩大此类材料的使用将使建筑活动发生翻天覆地的变化,该报告说明,仅新型水泥就能使建筑行业减排高达90%。
亚洲,尤其是中国,处于全球制造业的中心,在这些国家生产的产品总是通过货轮在世界各地运输。占全球贸易80%以上的航运业正在推进到2050年将CO₂排放量减少一半的减排方案。这是全球经济的另一个领域,可以从碳捕获中受益,并充分的利用CO₂。三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)集团正在开发一种用于海上的碳捕获装置,将从船舶废气中去除碳,并储存在储罐中。然后,它可以被卸载并转化为未来使用的合成燃料,如甲烷或甲醇。
三菱电力已经利用发电站排放的CO₂和过剩的可再次生产的能源氢气合成了甲醇。三菱电力公司的工程师Florian Möllenbruck说,这项研究将有利于减少运输中化石燃料的使用,以及储存多余的可再次生产的能源,否则可能会失去。
不仅是我们的能源需求,我们的饮食需求也能够最终靠创造性地利用捕获的碳来满足。根据世界自然基金会(WWF)的数据,英国畜牧业使用约约克郡大小的土地——12000平方公里,这是英国最大的地区之一——来生产用于动物饲料的大豆。这对生物多样性造成了毁灭性的影响,这种影响在世界各地都有体现。位于约克郡的德拉克斯发电站以前是一座燃煤电厂,现在用可持续的生物质发电。三菱重工工程公司(MHI Engineering)已经在德拉克斯发电站(Drax Power Station)进行了生物能源与碳捕获和存储(BECCS)试验设施的测试。一旦BECCS规模扩大,德拉克斯每年可能会产生数百万吨的负排放——这是英国实现2050年净零排放目标所需的负排放的很大一部分。其中一个正在测试的项目已经从英国政府获得了大量资金。在碳回收事业中,捕获的CO₂将被用来生产能够适用于动物饲料的单细胞蛋白质。其目的是减少英国对复杂供应链的依赖,并改造该国的粮食生产体系。全球每年排放的二氧化碳超过360亿公吨。捕获并将这些排放转化为有利于经济和环境的产品,将使我们更接近我们的脱碳目标。
在欧盟委员会的长期愿景描述气候中立(“干净的星球——欧洲战略长期愿景繁荣,现代竞争和经济气候中立,CCS / CCUS七个主要战略构建块之一被欧盟应对气候平均状态随时间的变化和低碳产业。这一点在那些难以消除的行业尤其明显,因为直接电气化要么成本过高,要么在技术上难以大规模实施。如果与生物质和可再生电力的使用相结合,CCS甚至有可能产生负排放,方法是将碳储存在混凝土等耐用材料中。CO₂也可以简单地通过制造电子燃料(用二氧化碳和绿色氢)的碳中和过程转换,在电子燃料燃烧时再次捕获碳,或通过直接捕获空气,从而创造碳循环经济。这项技术目前已经存在,可以在一系列部门和过程中经济地实施,立即减少排放。然而,目前的焦点大多分布在在“电气化优先”原则和可再次生产的能源上,而许多行业正在等待监管的明确和支持,以确定欧盟希望这项重要技术在中短期内发挥的确切作用。以及它将如何支持CO₂价值链必要基础设施的部署。一旦我们建立了基础设施,拥有一个物理和数字平台也很重要,比如我们正在开发的CO₂NNEX™,它使我们也可以连接价值链上的每个参与者,轻松共享信息,可视化CO₂如何在供应链中移动,并提供可追溯性。