中國碳中和目標(biāo)下CO2 轉(zhuǎn)化的思考與實踐解析

王少輝，郭雄偉

（河北恒一檢測科技集團有限公司，河北 邯鄲 056003）

引言

我國在2016 年11 月生效的《巴黎協(xié)定》中提出，期望在2051 年至2100 年間，全球達(dá)到碳中和目標(biāo)。中國在2020 年聯(lián)合國大會當(dāng)中鄭重向世界承諾，計劃在未來40 年采取有力政策措施，二氧化碳排放力爭在2030 年前達(dá)到最大值，爭取在2060 年實現(xiàn)碳中和。2021 年中央經(jīng)濟工作會議明確的五個新的重大理論和實踐問題，其中之一就是要正確認(rèn)識和把握碳達(dá)峰碳中和，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，是黨中央以高度的戰(zhàn)略思維。在黨的爭取領(lǐng)導(dǎo)之下，低碳環(huán)保和綠色發(fā)展已經(jīng)成為我國社會發(fā)展的重要目標(biāo)，結(jié)合我國當(dāng)前實際情況，在黨的爭取引領(lǐng)之下，我國制定出了碳達(dá)峰碳中和發(fā)展策略，致力于在2030 年前保障二氧化碳排放達(dá)到峰值，爭取在2060 年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。把握“雙碳”發(fā)展目標(biāo)，已經(jīng)成為社會各個領(lǐng)域發(fā)展的重要任務(wù)，本文將針對中國碳中和目標(biāo)下CO2轉(zhuǎn)化的思考與實踐相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析[1]。

1 碳中和目標(biāo)內(nèi)涵概述

碳中和目標(biāo)是我國“雙碳戰(zhàn)略”當(dāng)中重要組成部分。想要實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，就應(yīng)該實現(xiàn)綠色技術(shù)創(chuàng)新，借助科學(xué)高效率的措施，穩(wěn)步實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。結(jié)合學(xué)術(shù)界研究來看，想要實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，需要在整個社會覆蓋“少碳、用碳、無碳”技術(shù)，以便于真正從源頭上實現(xiàn)節(jié)能降碳目標(biāo)。針對“少碳”來說，便是強調(diào)借助綠色技術(shù)升級，借助節(jié)能增效的技術(shù)手段，從源頭上有效降低碳排放。針對“無碳”來說，便是以碳中和目標(biāo)為基礎(chǔ)，引入新型清潔能源如太陽能、風(fēng)能，取代傳統(tǒng)石化能源，實現(xiàn)無碳排放。針對“用碳”來說，便是搜集CO2，并且引入CO2封存技術(shù)手段，消耗再利用CO2能源，此種技術(shù)也稱之為CCUS（Carbon Capture,Utilization and Storage）技術(shù)。從客觀角度上來看，我國在很長一段時間內(nèi)，很難實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)改變，所以CCUS 技術(shù)成為了實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要技術(shù)手段[2]。CCUS（Carbon Capture,Utilization and Storage）技術(shù)實現(xiàn)路線，如表1 所示。

表1 CCUS 技術(shù)實現(xiàn)路線

2 中國碳中和目標(biāo)下CO2轉(zhuǎn)化方法

2.1 CO2+H2 技術(shù)鏈

在CO2轉(zhuǎn)化當(dāng)中，CO2+H2技術(shù)鏈體系是最為主要的轉(zhuǎn)化技術(shù)手段之一。在CO2+H2技術(shù)鏈體系當(dāng)中，將可回收的CO2與各類氫氣資源進(jìn)行催化處理，生成可以重復(fù)利用的合成氣體。針對CO2+H2技術(shù)鏈處理之后的合成氣體應(yīng)用到電氣化產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，實現(xiàn)CO2的轉(zhuǎn)化與再利用。CO2+H2技術(shù)鏈體系非常適用于煤電領(lǐng)域、煤化工領(lǐng)域、水泥產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，主要適用于以煤炭主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)鏈條當(dāng)中。在應(yīng)用時可以借助綠電電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，氫氣和CO2可以經(jīng)過合成FT 反應(yīng)，生成高碳烴燃料，從而實現(xiàn)CO2再利用。針對煤電廠來說，是用傳統(tǒng)煤炭資源會產(chǎn)生大量的CO2，直接對大氣環(huán)境帶來不良影響，將CO2轉(zhuǎn)化的復(fù)合氣體引入，可以用于煤電廠煤電調(diào)峰，電解水產(chǎn)生的氧氣可代空氣、空分，分別用于煤電和水泥的空氣替代，真正在降低CO2回收成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了CO2轉(zhuǎn)化與再利用[3]。

2.2 CO2+CH2 技術(shù)鏈

CO2+CH2技術(shù)鏈體系在實際應(yīng)用的過程中，可以應(yīng)用到非常規(guī)天然氣和沼氣生產(chǎn)與利用當(dāng)中。當(dāng)前在我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，我國海南地區(qū)已經(jīng)積極引入CO2+CH2技術(shù)鏈當(dāng)中，海南地區(qū)一些氣田當(dāng)中含有豐富的CO2，將CO2與CH2進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生合成氣和甲醇，可以真正踐行節(jié)能減排目標(biāo)，實現(xiàn)CO2高價值利用。將沼氣當(dāng)中的CO2與CH2進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生成的合成氣，可以用于生產(chǎn)綠氫氣和FT 合成物燃料，可以用于生產(chǎn)生物航油，真正實現(xiàn)了區(qū)域經(jīng)濟增收和資源再利用，對海南地區(qū)的鄉(xiāng)村振興事業(yè)發(fā)展奠定了扎實基礎(chǔ)。在世界經(jīng)濟發(fā)展到一定程度之后，會出現(xiàn)工業(yè)補貼農(nóng)業(yè)的狀態(tài)，我國東部地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入到了該階段當(dāng)中[4]。針對此種社會環(huán)境來說，需要在工業(yè)與農(nóng)業(yè)之間架設(shè)一個能源通道，構(gòu)建出能源基金池，很多發(fā)達(dá)國家紛紛構(gòu)建了玉米乙醇汽油、玉米青貯沼氣、生物天然氣等諸多通道。想要在實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)我國工業(yè)與農(nóng)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，可以充分借助CO2+CH2技術(shù)鏈體系，學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的玉米乙醇汽油、玉米青貯沼氣、生物天然氣等能源通道。結(jié)合我國實際情況來看，光伏發(fā)電在我國東部發(fā)達(dá)地區(qū)有望成為新型能源通道構(gòu)建新動力，實現(xiàn)村鎮(zhèn)與生物能源集成，構(gòu)建出綠電和生物油氣一體化的能源通道，積極探索出中國模式的工業(yè)補貼農(nóng)業(yè)的鄉(xiāng)村振興發(fā)展新道路。當(dāng)前我國諸多科研單位已經(jīng)積極投入到了工業(yè)農(nóng)業(yè)能源通道建設(shè)研發(fā)當(dāng)中，并且構(gòu)建出了諸多鄉(xiāng)村振興能源通道，真正以鄉(xiāng)村垃圾、農(nóng)村垃圾、農(nóng)村廢棄物為切入點來生產(chǎn)沼氣，借助CO2+CH2技術(shù)鏈體系實現(xiàn)CO2再利用，在CO2與CH2作用整合下，生成生物航油。在CO2+CH2技術(shù)鏈體系的支持與作用之下，真正可以促進(jìn)鄉(xiāng)村發(fā)展與工業(yè)的聯(lián)動，為探索中國特色鄉(xiāng)村振興發(fā)展道路奠定扎實基礎(chǔ)。

2.3 CO2+CH2+H2+CO 技術(shù)鏈

CO2+CH2+H2+CO 技術(shù)鏈在實際應(yīng)用的過程中，很適合用于煉化廠，在干氣、焦?fàn)t、蘭炭煤氣的作用下生產(chǎn)合成氣，并且將合成氣用于氫冶金還原鐵當(dāng)中，CO2高值化利用，實現(xiàn)CO2加氫制作甲醇催化劑。甲醇在MTO 的作用之下，可以生產(chǎn)依稀和丙烯，并且生產(chǎn)固體聚合物聚乙烯和丙烯等，實現(xiàn)碳源固化。CO2+CH2+H2+CO 技術(shù)鏈在研究的過程中，已經(jīng)獲取了一定的進(jìn)展，中國石油大學(xué)重質(zhì)油國家重點實驗室相關(guān)團隊，已經(jīng)完成了CO2+CH2+H2+CO 技術(shù)鏈焦?fàn)t煤氣制合成氣體研究，并且借助CO2+CH2+H2+CO 技術(shù)鏈體系，已經(jīng)在山西左權(quán)完成了100 萬t/a 焦化配30 萬t/a 氣集還原鐵實驗。在該技術(shù)的作用之下，可以高效的引入到煉化廠當(dāng)中，實現(xiàn)CO2高值化利用[5]。

3 中國碳中和目標(biāo)下CO2 轉(zhuǎn)化實踐策略

3.1 強化我國發(fā)展戰(zhàn)略層次統(tǒng)籌

想要真正實現(xiàn)中國碳中和目標(biāo)以及CO2轉(zhuǎn)化，就應(yīng)該從我國發(fā)展的角度，強化戰(zhàn)略思維，切實保障我國能源安全，構(gòu)建出倒逼機制，為低碳綠色發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)。在政府部門的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)之下，結(jié)合我國能源的CO2減排政策和CO2排放實際情況，從我國基礎(chǔ)國情出發(fā)，重新對我國能源資源進(jìn)行統(tǒng)籌分析。豐富對非石化能源的分析，對我國能源稟賦組成進(jìn)行考量，減少我國生產(chǎn)發(fā)展對石油能源、煤炭資源、天然氣等石化能源的依賴程度，切實保障窩溝的能源安全。為了真正實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，就應(yīng)該構(gòu)建出倒逼機制，深刻認(rèn)識到“雙碳戰(zhàn)略”對我國社會發(fā)展的重要價值，將碳中和目標(biāo)和CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)引入到社會發(fā)展各個環(huán)節(jié)當(dāng)中，真正貫徹“青山綠水就是金山銀山”發(fā)展戰(zhàn)略，有效推動能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)建出人與自然和諧共生發(fā)展環(huán)境，尋求更加具備可持續(xù)發(fā)展、包容性、具備韌性的經(jīng)濟增長方式。真正結(jié)合我國實際發(fā)展情況，健全綠色低碳循環(huán)的經(jīng)濟發(fā)展體系，完善清潔、低碳、高效、安全的現(xiàn)代化能源生產(chǎn)與消費方式，為碳中和目標(biāo)實現(xiàn)與CO2轉(zhuǎn)化實踐奠定扎實基礎(chǔ)。

3.2 強化綠色技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

碳中和目標(biāo)實現(xiàn)與CO2轉(zhuǎn)化必須要依靠綠色技術(shù)，結(jié)合我國當(dāng)前實際情況來看，想要在短期內(nèi)創(chuàng)新優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是比較困難的，所以必須要大力創(chuàng)新“少碳、無碳”技術(shù)，加大CCUS 技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。結(jié)合我國實際情況，對CCUS 技術(shù)難點進(jìn)行攻克，增加CCUS 技術(shù)示范區(qū)，強化CCUS 技術(shù)推廣。從客觀角度來說，想要真正實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，想要社會各個領(lǐng)域的支持和共同協(xié)作，為了強化能源產(chǎn)業(yè)的安全性和可靠性，應(yīng)該在國家和政策的大力支持下，引導(dǎo)社會各個科研單位，對CCUS 技術(shù)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新。學(xué)習(xí)先進(jìn)國家經(jīng)驗，建設(shè)國家級CCUS 技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新平臺，做好前瞻性技術(shù)創(chuàng)新布局，實現(xiàn)戰(zhàn)略性CCUS 技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)項目，真正促進(jìn)碳中和目標(biāo)實現(xiàn)與CO2轉(zhuǎn)化實現(xiàn)[6]。

3.3 在政策支持下完善市場機制

政策支持是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)、促進(jìn)CO2轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵，所以必須要在“青山綠水就是金山銀山”的觀念之下，結(jié)合我國各個地區(qū)實際情況，制定出明確的政策引領(lǐng)內(nèi)容，完善市場機制，讓社會各個領(lǐng)域都認(rèn)識到CO2轉(zhuǎn)化的重要價值。建立健全法律法規(guī)內(nèi)容，明確對社會各個生產(chǎn)領(lǐng)域的碳排放量進(jìn)行明確，杜絕工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)不環(huán)保行為，在法律和政策的引領(lǐng)下，引導(dǎo)社會各個生產(chǎn)企業(yè)加大CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)引入，實現(xiàn)社會企業(yè)生產(chǎn)綠色清潔化。此外，還應(yīng)該加大對違反政策與法律的企業(yè)懲戒，實現(xiàn)社會示范效應(yīng)。針對政府部門來說，政府部門應(yīng)該將碳中和目標(biāo)與地區(qū)發(fā)展目標(biāo)緊密結(jié)合，加大核心技術(shù)研發(fā)和項目撥款，對生產(chǎn)企業(yè)CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)引入進(jìn)行補貼，完善CO2排放的交易機制和價格形成機制，促進(jìn)我國能源市場深化改革。

4 結(jié)語

總而言之，CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)實踐的意義重大，是實現(xiàn)我國碳中和目標(biāo)的重要途徑，社會各個領(lǐng)域都應(yīng)該認(rèn)識到碳中和目標(biāo)實現(xiàn)的重要價值，真正為實現(xiàn)“低碳環(huán)保+綠色發(fā)展”戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。深入對社會經(jīng)濟發(fā)展必須的能源進(jìn)行統(tǒng)籌，以煤油氣為一次能源、以電能為二次能源，實現(xiàn)以電熱為一次能源、氫為二次能源轉(zhuǎn)變，重視CCUS 技術(shù)應(yīng)用，逐步實現(xiàn)有碳能源向無碳能源方向發(fā)展，穩(wěn)步實現(xiàn)“雙碳”發(fā)展目標(biāo)。