深瞳工作室出品
科技日報記者 崔爽 策劃 劉恕 李坤
“我們是拎著板磚去答辯的?！北本┛萍即髮W能源與環(huán)境學院、碳中和研究院教授蘇偉接受采訪時說。
他手里的“板磚”來頭不小，“我們每分鐘呼出的二氧化碳可以固定在這塊磚里”。
蘇偉團隊被稱作“老師隊伍里的工程師”。過去一年，他們深入產(chǎn)業(yè)一線，用技術(shù)把鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳和鋼渣結(jié)合，做成板磚，變廢為寶。
除了蘇偉的這個叫作“鋼渣選擇性調(diào)控碳化及資源化一體化技術(shù)”的項目，用合成生物技術(shù)培養(yǎng)細菌去“吃”二氧化碳、用綠電電解二氧化碳制成綠色航空燃料等項目也參加了“碳尋計劃”的角逐。
近日，“碳尋計劃”公布終選名單，13個項目從300多個項目中脫穎而出，共獲得億元級資金和資源支持。
“碳尋計劃”是由騰訊發(fā)起的碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)資助計劃，旨在尋找該領(lǐng)域最前沿技術(shù)，幫助其落地工業(yè)場景。這些得到支持的項目將進入商業(yè)示范階段，向更大規(guī)模、更低成本、更高效能進發(fā)。
“國內(nèi)CCUS技術(shù)發(fā)展仍處于從研發(fā)到工業(yè)示范階段，每種技術(shù)路線距離實現(xiàn)規(guī)?；⑸虡I(yè)化應(yīng)用都還有較大差距?！敝袊?1世紀議程管理中心全球環(huán)境處（氣候變化國際合作處）處長張賢直言，“CCUS對于碳中和目標的實現(xiàn)不可或缺，我們必須擁有充足的技術(shù)儲備和商業(yè)化經(jīng)驗，來打造一艘‘諾亞方舟’，載著人類駛向一個理想中的‘零碳未來’?！?/p>
“沸騰時代”的“碳捕手”
氣候變化正對全球產(chǎn)生持續(xù)而深刻的影響。
截至今年6月，全球平均氣溫已連續(xù)12個月比工業(yè)化前水平高出1.5℃，創(chuàng)下有記錄以來的高溫值。
去年7月，聯(lián)合國秘書長安東尼奧·古特雷斯就發(fā)出警告：全球變暖時代已經(jīng)結(jié)束，全球“沸騰時代”已經(jīng)到來。
應(yīng)對全球氣候變暖，沒有人可以置身事外。2022年舉辦的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十七次締約方大會通過了“沙姆沙伊赫實施計劃”，重申了《巴黎協(xié)定》“將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平上升幅度控制在2℃以內(nèi)”的長期目標，再次敦促各國逐步減少未加裝減排設(shè)施的煤電。
根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次氣候變化評估報告，要實現(xiàn)這一目標，當前全球二氧化碳排放預算到本世紀末僅剩約1.15萬億噸，而2010—2019年間全球二氧化碳排放量約占這一預算的三分之一。在全球變暖不斷加劇的情況下，即使做到完全不排放，為了減碳，也需要把之前排放的二氧化碳捕捉回來。
“CCUS是一項‘兜底’技術(shù)。”張賢表示，在不可能完全放棄化石能源的前提下，CCUS技術(shù)作為碳中和技術(shù)體系中不可或缺的組成部分，是實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》溫控目標的關(guān)鍵技術(shù)手段和托底技術(shù)保障。
這是一項被定義了兩次的技術(shù)：2011年，科技部發(fā)布《中國碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)發(fā)展路線圖研究》（以下簡稱《路線圖》），把CCUS技術(shù)定義為“應(yīng)對氣候變化的戰(zhàn)略儲備技術(shù)”；2019年，科技部更新發(fā)布《中國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖（2019版）》，將CCUS技術(shù)重新定義為“可實現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳利用的戰(zhàn)略儲備技術(shù)”。
事實上，CCUS技術(shù)體系是相關(guān)技術(shù)的集合，涵蓋二氧化碳捕集、運輸、利用以及地質(zhì)封存等各項技術(shù)。隨著技術(shù)不斷推陳出新，這一技術(shù)體系正在逐步完善和豐富，有望為鋼鐵水泥等難減排行業(yè)深度脫碳提供可行技術(shù)方案，成為未來支撐碳循環(huán)利用的主要技術(shù)手段。
據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2023年底，我國已投運和規(guī)劃建設(shè)中的CCUS示范項目已超過100個，其中已投運項目超過半數(shù)，具備二氧化碳捕集能力約600萬噸/年，注入能力約400萬噸/年。
“從技術(shù)上講，無論是技術(shù)成熟度還是技術(shù)先進程度，我們跟歐美都是并跑的，整體處于工業(yè)化示范階段，但在數(shù)量和規(guī)模上歐美更勝一籌。”張賢說。
同時，他表示，CCUS不同技術(shù)環(huán)節(jié)的成熟度也有較大差異。以二氧化碳捕集為例，空氣直接捕集技術(shù)處于實驗室研發(fā)階段，電廠點源排放的二氧化碳捕集技術(shù)已達到工業(yè)示范階段。而二氧化碳利用技術(shù)的成熟度較高。
跨過CCUS“死亡之谷”
記者在北京科技大學“百年礦業(yè)史傳承基地”礦石展廳看到，各式各樣的石頭擺放其中，既有我們常見的大理石、花崗巖，也有形態(tài)各異、璀璨耀眼的珍稀寶石。這些礦石陳列中，有一塊另類的“磚”，是由鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“二廢”——二氧化碳和鋼渣結(jié)合制成的。
全世界每年生產(chǎn)18億噸鋼鐵，其中我國生產(chǎn)了超10億噸，如何處理廢氣、廢料等“副產(chǎn)品”，是一個無法回避的問題。
“孩子活潑不是孩子的錯，要找到合適的培養(yǎng)方案?！碧K偉開起玩笑，他口中的“活潑孩子”就是鋼渣中的不安定組分。
蘇偉團隊把鋼渣磨成粉，再把從工業(yè)廢氣中二氧化碳捕集下來固定在粉末中，模擬天然礦物成巖的過程，將鋼渣和二氧化碳結(jié)合形成碳化微粉、碳化材料，制成質(zhì)地更加堅硬的建筑材料，用來鋪路、蓋房、填充礦井，甚至制成工藝品，解決了鋼渣資源化利用過程中的安定性難題，同時又固定了二氧化碳。
不過，要讓成果從實驗室走到生產(chǎn)線，中間橫亙著讓九成技術(shù)折戟沉沙的“死亡之谷”。蘇偉談到，在實驗室里，大家關(guān)注的是碳化時間、二氧化碳深度調(diào)控等核心工藝指標的單點突破，而到了工業(yè)場景，“人、機、料、風、水、電”一系列問題接踵而至。比如，固碳的磚和普通磚一樣耐用嗎？它是否足夠抗壓？這些問號都需要高額的試錯成本來拉直。
這不光是蘇偉團隊面臨的問題，而是CCUS領(lǐng)域眾多創(chuàng)新技術(shù)團隊面臨的共同難題。CCUS技術(shù)在從科研試驗走向大規(guī)模應(yīng)用的過程中，面臨著風險大、成本高、建設(shè)周期長、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失等一系列挑戰(zhàn)，急需資金、技術(shù)等方面的支持，以加速規(guī)?；涞亍?/p>
“事實上，許多新興CCUS技術(shù)在國際上仍處于研發(fā)階段，技術(shù)前景尚不明朗。”張賢并不諱言，由于CCUS成本高，存在多種技術(shù)路線，再加上減排技術(shù)本身也需耗能，當前行業(yè)對CCUS的價值認知并不統(tǒng)一。
但在騰訊可持續(xù)社會價值副總裁許浩看來，之所以在尚存爭議時就下決心資助CCUS，一方面，根據(jù)國際能源署測算，2050年全球能源系統(tǒng)如果要達到零排放，CCUS的減排量需要達到8%，而目前這個數(shù)字只有0.13%?！爸挥袕慕裉扉_始做，到2050、2060年這些技術(shù)才能成熟到以足夠低的成本實現(xiàn)規(guī)模化?！痹S浩說。
另一方面，CCUS技術(shù)發(fā)展處于早期，缺乏資金支持，就意味著技術(shù)從實驗室落地工業(yè)場景的過程面臨巨大的失敗風險。
然而，這正是社會資本可以“補位”的地方。作為中國CCUS領(lǐng)域首個由科技企業(yè)發(fā)起的億元級資助計劃，“碳尋計劃”通過靈活的催化性資本，連接研發(fā)端和產(chǎn)業(yè)端力量，幫助CCUS技術(shù)跨過“死亡之谷”。
“評審委員會既有專家，也有產(chǎn)業(yè)界和投資界合作伙伴，技術(shù)方、應(yīng)用方和投資方在一起，才能更好地考慮應(yīng)用場景和未來的商業(yè)模式，助推技術(shù)走出實驗室，加快技術(shù)場景落地?！痹S浩說。
除了資金支持，“碳尋計劃”還給蘇偉團隊與河鋼集團“牽線”。這如同一劑催化劑，點燃了團隊的熱情。
“我們原先設(shè)想的是‘百噸碳、千噸渣、萬棵樹’，也就是捕集100噸二氧化碳，利用1000噸鋼渣，相當于種植1萬棵樹?！碧K偉說，現(xiàn)在有了資助，有了眾多合作伙伴的緊密合作，產(chǎn)生了意想不到的倍增效應(yīng)。“我們設(shè)想的數(shù)字擴大了10倍，今年年底將建成‘千噸碳、萬噸渣、十萬棵樹’的示范項目?！?/p>
為產(chǎn)業(yè)化“鋪路”
針對不同階段與類別的項目，“碳尋計劃”開放試點支持、初創(chuàng)孵化、能力建設(shè)三大創(chuàng)新賽道。
試點支持主要聚焦前沿技術(shù)的工業(yè)場景示范項目，初創(chuàng)孵化偏向于加速有正向經(jīng)濟性的早期創(chuàng)業(yè)項目的商業(yè)孵化，能力建設(shè)則支持構(gòu)建行業(yè)基礎(chǔ)能力、數(shù)據(jù)和標準，如數(shù)據(jù)庫、固碳效益監(jiān)測工具、數(shù)字化能力等，推動前沿技術(shù)走向規(guī)?；瘧?yīng)用。
張賢眼里，入選項目“各有各的故事，讓人眼前一亮”。
“碳尋計劃”試點支持賽道的技術(shù)主要覆蓋鋼鐵和電力兩大減排重點領(lǐng)域。“以前企業(yè)用的化石燃料越多，那么競爭力就越強，現(xiàn)在是誰能把二氧化碳‘抓’起來，誰就贏得了競爭力。”河鋼集團可持續(xù)發(fā)展研究中心主任、首席研究員田京雷說。
“河鋼集團在2021年布局CCUS技術(shù)時，因為技術(shù)還不成熟，并沒有大的投入計劃。”田京雷回憶，“如果只有我們自己，可能不會走得這么快，‘碳尋計劃’給我們的不僅僅是經(jīng)費的支持，更堅定了我們要把CCUS技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的信心?！?/p>
初創(chuàng)孵化賽道里，終選項目聚焦二氧化碳利用領(lǐng)域。這些技術(shù)用十八般武藝讓二氧化碳上演“變形記”，讓它變成低成本的衣服、食品、燃料等。天津費曼動力科技有限公司用綠電電解二氧化碳，制成便宜的綠色航空燃油（SAF），而SAF是一個國際性的千億級市場；南京食氣生化科技公司利用微生物編輯技術(shù)，讓細菌去“吃”二氧化碳形成乙醇后，做成衣服或者食品。
“我們的技術(shù)是把二氧化碳‘吃’掉?！蹦暇┦硽馍萍加邢薰矩撠熑私榻B，“一些高碳排工廠排放的大量尾氣被收集過來用于培養(yǎng)微生物，采用微生物法高效碳轉(zhuǎn)化技術(shù)，將富碳工業(yè)尾氣轉(zhuǎn)化為化學品。”
簡單來說，這是一個“變廢為寶”的過程，二氧化碳變成長鏈的化合物，再把化合物分離出來。“這個生產(chǎn)過程安全，并且能耗低、污染少?！彼f。
這位負責人在當了7年大學老師后，選擇從高校副教授的崗位上離職，全身心投入CCUS產(chǎn)業(yè)的探索。
在他的描述里，這項技術(shù)未來可期：不用多久，日常衣食住行中用到的化工材料很多都是由工業(yè)廢氣“變廢為寶”。
能力建設(shè)賽道則旨在為CCUS技術(shù)“打地基”?！疤紝び媱潯苯K選名單包括中國地質(zhì)調(diào)查局搭建的模型。“該研究致力于對碳排放和減排量的數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化，考察適宜的二氧化碳封存地，并優(yōu)化碳源和碳匯的匹配等。這樣的能力建設(shè)有助于實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)組合1+1>2的效應(yīng)?！睆堎t說。
自去年3月啟動以來，“碳尋計劃”收到300多個項目申請。評審總體要求是項目的技術(shù)路線在規(guī)?；罂梢詭砻磕?億噸減碳量的應(yīng)用潛力，且通過資金、場景等支持能實現(xiàn)成本的顯著下降。
“進入終選名單項目的技術(shù)水平和國際上最頂尖的CCUS技術(shù)相當?！彬v訊碳中和高級顧問翟永平表示。
在中國科學院院士金紅光看來，CCUS技術(shù)從商業(yè)上來說還在啟動階段，從科學上說也非常復雜，騰訊能夠從國際視野支持這些前沿創(chuàng)新技術(shù)，對實現(xiàn)“雙碳”目標有非常重要的意義。
但在熱情、雄心之外，許浩坦言，其實做好了只有部分甚至個別項目成功的心理準備。
“走出實驗室是前沿技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的第一步，只要讓這個環(huán)節(jié)成功率提升一點兒，就可能產(chǎn)生巨大的影響?！痹S浩說。
打通“最后一公里”
我國當前階段的CCUS項目大多處于工業(yè)示范階段，距離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用仍有一段距離?！癈CUS技術(shù)的進一步發(fā)展，亟待政、產(chǎn)、學、研、金協(xié)作，高校、科研機構(gòu)和初創(chuàng)公司攜手助推CCUS的應(yīng)用場景和規(guī)模?！钡杂榔秸J為。
“成本是制約CCUS商業(yè)化發(fā)展的最大障礙?！睆堎t多次講到，考慮當前成本，業(yè)內(nèi)普遍認為，在當前技術(shù)發(fā)展水平不成熟的條件下，2030年前大規(guī)模推廣CCUS技術(shù)面臨較大技術(shù)鎖定風險。比如，按照當前技術(shù)成本核算，以電廠和水泥廠為例，加裝CCUS技術(shù)設(shè)備之后，每度電和每噸水泥成本漲幅可能超過50%；鋼鐵廠加裝CCUS之后，每噸鋼成本可能上漲超15%。
他強調(diào)，降低成本最關(guān)鍵的還是要加快技術(shù)研發(fā)示范，加速CCUS技術(shù)迭代，“比如第二代捕集技術(shù)成本有望比第一代捕集技術(shù)降低超30%”。
記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，成本是大家普遍談及的問題。氣候變暖是事關(guān)人類未來的命題，然而，再宏大的愿景落到每家企業(yè)、每個項目上，都是一筆筆具體的經(jīng)濟賬。
據(jù)測算，目前國內(nèi)大多數(shù)CCUS示范項目的捕集成本在每噸100元到500元，化工行業(yè)捕集成本相對較低，電力、水泥等行業(yè)由于煙氣二氧化碳濃度相對較低，捕集成本偏高。
2022年國內(nèi)碳市場碳交易總量為5088.95萬噸，總成交額28.14億元，掛牌協(xié)議交易成交均價58.08元/噸。而根據(jù)張賢團隊的研究，當碳價格上升到350—380元/噸時，預投資的電廠將滿足執(zhí)行CCUS改造的條件，可以達到收支平衡。
“通過制定激勵政策把節(jié)約的減排成本給予企業(yè)，補貼終端產(chǎn)品、惠及消費者，打通這個傳導機制是激活CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵?！睆堎t說。
除了成本高企不下，影響國內(nèi)CCUS發(fā)展的因素是多方面的。張賢談到，首先，CCUS技術(shù)缺乏一套成熟的法規(guī)標準體系。
其次，CCUS項目是復雜的系統(tǒng)工程，涉及地上和地下空間使用、環(huán)境影響評估、安全審查等多個方面。當前我國CCUS項目主管部門和審批流程并不明確，導致企業(yè)開展CCUS工程建設(shè)“摸著石頭過河”，增加項目的成本，降低了企業(yè)的投資積極性。
另外，由于對各類CCUS技術(shù)減排量的核算方法和驗證機制等方面的方法學研究尚不成熟，CCUS尚未被納入碳市場。中國工程院院士高翔此前就表示，期待相關(guān)部門出臺CCUS技術(shù)配套激勵政策，通過完善碳市場交易，讓CCUS項目也能參與到碳交易中，提高社會資本參與的積極性。
近日，國家發(fā)改委、市場監(jiān)管總局、生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《進一步強化碳達峰碳中和標準計量體系建設(shè)行動方案（2024—2025年）》提出，2024年將發(fā)布70項碳核算、碳足跡、碳減排、能效能耗、碳捕集利用與封存等國家標準，抓緊構(gòu)建二氧化碳捕集、運輸、地質(zhì)封存全鏈條標準體系。
“中國是受氣候變化影響最大的國家之一。我們現(xiàn)在做這件事，不僅是為將來爭取更大的排放和發(fā)展空間。說到底，它是關(guān)系人類可持續(xù)發(fā)展的一個問題。”張賢說，這是一個經(jīng)典的“進水”“排水”問題。人類活動時刻在排放二氧化碳，這是一個無法被關(guān)上的“水龍頭”。與此同時，CCUS等零排放甚至負排放技術(shù)是另一個加足馬力的“抽水龍頭”。
一進一出之間，是不斷融化的冰川和上漲的海平面，是與每個人休戚相關(guān)的氣候未來?！皡⑴c各方都抱著積極向上、樂觀興奮的心態(tài)投入其中，大家更多考慮的是貢獻?！睆堎t說。
