國外平板玻璃行業(yè)碳中和技術路徑跟蹤研究

秦子川 魏娜娜 江孫美

（建筑材料工業(yè)技術情報研究所 北京 100024）

0 引言

近年來，氣候變化已經成為當今人類發(fā)展共同面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，開展碳減排行動已成為全球共識。國際上，為有效控制碳排放，出臺了《京都議定書》《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《巴黎協(xié)定》三個里程碑式的國際法律文本，由此形成了2020年后的全球氣候治理格局。歐盟于2019年提出碳中和目標，并在2019年底發(fā)布應對氣候變化的《歐洲綠色協(xié)議》，隨后越來越多的國家積極提出碳中和目標。中國作為負責任大國，一直以來高度重視碳減排工作，2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會宣布，中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。因此，開展玻璃行業(yè)碳排放現(xiàn)狀與碳中和技術路線的分析與研究，掌握碳排放來源，提出實施碳中和的有效路徑，有助于推動玻璃行業(yè)節(jié)能降碳，推進行業(yè)綠色低碳發(fā)展。

1 全球平板玻璃工業(yè)現(xiàn)狀

資料表明，截止2021年底，全球有92個國家的1139家公司擁有玻璃熔爐2218座，玻璃年生產能力21216.5萬t。其中，平板玻璃熔窯578座（包括451座浮法玻璃熔窯），年生產能力10704.5萬t［1］。全球及主要生產地區(qū)或國家平板玻璃產量及人均產量如表1及圖1所示［1］。

圖1 主要生產地區(qū)或國家平板玻璃產量占比

表1 全球及主要生產地區(qū)或國家平板玻璃產量及人均產量

2016—2021年，全球玻璃行業(yè)以5.2%的速度發(fā)展，經預測，2022—2030年全球玻璃行業(yè)仍將以4.1%～5.3%速度發(fā)展。

2 平板玻璃行業(yè)碳排放來源

根據(jù)統(tǒng)計，在平板玻璃生產中，二氧化碳排放來源類型主要有三個方面：燃料燃燒排放；過程排放；購入和輸出去的電力及熱力產生的排放，如表2所示。

根據(jù)2021年我國平板玻璃行業(yè)的排放數(shù)據(jù)，燃料燃燒排放占據(jù)了總排放的65.5%；過程排放占據(jù)了22%；購入和輸出去的電力及熱力產生的排放占據(jù)了12.5%。如圖2所示［2］。

圖2 2021年平板玻璃行業(yè)碳排放來源占比

3 國外平板玻璃行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

（1）歐盟

歐盟整體于1990年實現(xiàn)碳達峰，其中各國普遍于20世紀90年代實現(xiàn)碳達峰。德國等9個成員國于1990年碳達峰，其余18個成員國分別在1991—2008年碳達峰。歐盟碳排放量2006—2014年期間穩(wěn)步下降，2014年后趨勢發(fā)生逆轉并小幅增加。2015年《巴黎協(xié)定》的簽署有效遏制碳增長勢頭。2020年歐盟碳排放量為25.51億噸，較1990年減少32.05%。

在平板玻璃行業(yè)，歐盟在生產和應用領域扮演著關鍵角色。歐洲平板玻璃制造商協(xié)會（Glass for Europe） 2020年 發(fā) 布“ 2050 Flat Glass in Climate-Neutral Europe”（《2050歐洲平板玻璃氣候中和計劃》）中提到，12個受歐盟碳排放交易體系約束的國家共計擁有48座平板玻璃工廠，每年可生產平板玻璃1000萬t，以滿足歐洲地區(qū)市場需求。目前，歐洲超過85%門窗玻璃以及90%玻璃生產原材料都由歐洲本地提供。對于下游應用，建筑玻璃占據(jù)80%，汽車玻璃占據(jù)15%，光伏發(fā)電占據(jù)5%。因此，平板玻璃行業(yè)對歐洲關鍵經濟領域（建筑、汽車、能源）來說具有極其重要的影響。在歐洲，建筑業(yè)占碳排放總量36%，歐洲平板玻璃制造商協(xié)會預計，如若使用低碳高性能節(jié)能玻璃，可在2050年將建筑總能耗減少37%。圖3為近30年來歐盟地區(qū)每生產一噸平板玻璃CO2平均排放量。

圖3 歐盟地區(qū)每生產一噸平板玻璃CO 2平均排放量

此外，歐盟對廢玻璃的回收再利用極為重視。廢舊玻璃經過回收破碎后，作為生產玻璃的原材料，不僅可以減少能耗，也可以減少CO2的過程排放。相比同等用量的原材料，可減少1.2倍的碳排放，具體數(shù)量上，據(jù)計算每增加10%廢玻璃用量，每噸玻璃能減少9 kg CO2排放。

（2）英國

英國是最早實現(xiàn)碳達峰的國家之一，于1991年實現(xiàn)碳達峰。2019年英國碳排放量為3.80億t，較1991年降低38%。2010年以后，英國減排步伐加快，2010—2020年，碳排放量降低39.74%，減排效果初有成效。圖4為2019年英國碳排放結構示意。

圖4 2019年英國碳排放結構

在玻璃行業(yè)，2021年8月，英國玻璃行業(yè)代表機構British Glass與其成員磋商后發(fā)布了一項戰(zhàn)略，確定了玻璃行業(yè)實現(xiàn)凈零碳排放的潛在路徑。該戰(zhàn)略延續(xù)了2015年的工業(yè)脫碳路線圖，并與英國商業(yè)能源與產業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）合作，計劃在2050年實現(xiàn)二氧化碳減排80%。該戰(zhàn)略概述了使玻璃制造商減少燃料燃燒和排放，以及提高能源效率的方式；簡述了玻璃行業(yè)如何支持其他行業(yè)的脫碳；強調了需要考慮和面臨的主要難點和挑戰(zhàn)，例如替代燃料成本高對財務方面的影響、可替代燃料的獲取以及回收玻璃的供應等問題。戰(zhàn)略書還提到，如果玻璃行業(yè)要成功脫碳，還需要得到政府適當政策的支持和保護。

（3）日本

歷史上日本碳減排在發(fā)達國家中處于滯后位置。2011年日本大地震引發(fā)嚴重的福島核電站泄漏事故，導致日本關閉部分核電機組，替代使用化石燃料供應電力能源。自此日本溫室氣體排放不降反升，直至2012年實現(xiàn)碳達峰，當年碳排放量為12.92億t。2019年，日本碳排放量為11.18億t，比2013年峰值下降13.50%，較1990年僅下降2.82%。2020年，日本碳排放量進一步下降至10.27億t。

在平板玻璃行業(yè)，數(shù)據(jù)表明，2017年日本平板玻璃產量為127.3萬t，同比增長2.82%，全行業(yè)CO2排放量108.7萬t，同比增長2.55%，平均折合單位產品CO2排放強度459.49 t/萬重量箱，同比降低0.26%。如表3所示［1］。

表3 近幾年日本平板玻璃行業(yè)碳排放量情況

日本平均折合單位產品碳排放量偏高的原因是企業(yè)運營策略所致。一般來說，我國平板玻璃熔窯處于比較滿負荷運營狀態(tài)，以此來達到降低能耗、成本等目的；而日本玻璃生產企業(yè)更加注重產品品質，通常情況下，平板玻璃熔窯處于70%左右負荷狀態(tài)運營。

4 國外平板玻璃行業(yè)碳中和技術路徑現(xiàn)狀

4.1 生產環(huán)節(jié)降碳技術

如上所述，燃料燃燒占整個平板玻璃碳排放的60%以上。因此，節(jié)約能源、優(yōu)化燃料結構、提高燃燒效率等是減少碳產生和排放的主要途徑。

2017年，美國普萊克斯推出的最新OPTIMELT（TM）

熱化學蓄熱室（TCR）技術實現(xiàn)商用。該技術基于獨特的廢熱回收概念，在重整循環(huán)期間，通過預熱和重整天然氣和再循環(huán)煙氣的混合物，來回收在煙氣排出循環(huán)期間存儲在蓄熱室格子體中的熱量，進一步大幅提高全氧燃燒的熱回收效率，實現(xiàn)更加低的碳排放和污染物排放，比現(xiàn)有的普通全氧燃燒技術還要節(jié)能約20%，相應碳排放也降低約20%。

2023年，皮爾金頓英國公司對其Merseyside工廠進行數(shù)百萬英鎊的技術投資。該技術項目每年將減少15000 t碳排放，同時為英國玻璃制造業(yè)的未來發(fā)展提供技術支撐。根據(jù)該項目計劃，皮爾金頓英國公司還將把Watson Street工廠的制造業(yè)務搬到Greengate工廠。此舉是皮爾金頓對Greengate工廠玻璃窯爐的一項重大技術升級，使其通過改造適應可持續(xù)生產需求，升級改造完成后，所有玻璃都將在新窯爐中生產，相比之前的兩個舊窯爐，每年相當于減少8800輛汽車產生的碳排放。這項升級計劃將于2023年8月開始，預計2024年8月投產。

2023年3月，日本AGC集團成功開發(fā)出應用于玻璃窯爐的數(shù)字孿生技術“CADTANK Online Computation and Optimization Assistant” （ 簡 稱COCOA）。窯爐內部的溫度和熔融玻璃的對流，由于原料和耐火磚的狀態(tài)等各種因素每天變化，對玻璃的質量帶來很大的影響。這些因素每變動一次都需要重新導出最合適的操作條件，但是這些調整需要時間，其間的產量下降也是課題。COCOA可通過使用窯爐操作數(shù)據(jù)自動生成的仿真模型，確認窯爐內部的溫度分布和熔融玻璃的對流等變化。技術人員可迅速且詳細地把握以往難以得知的窯爐內狀態(tài)，迅速地進行調整。COCOA于2023年2月正式在AGC的浮法玻璃窯爐進行實證檢驗。

美國空氣制品公司（Air Products）利用煙氣將氧氣和天然氣分別預熱到650和450 ℃，為了保證安全，采用空氣作為中間傳熱流體，相對于富氧燃燒，節(jié)省10%的燃料，而相對于傳統(tǒng)的空氣窯，節(jié)省了25%的燃料，與傳統(tǒng)燃燒的空氣蓄熱室燃燒相比，CO2和氮氧化物排放量分別減少23%和90%，與富氧燃燒相比燃料消耗量減少9%。

2023年4月，法國液化空氣集團將為Verallia公司位于意大利托斯卡納的Pescia工廠提供氧氣燃燒解決方案，以減少CO2排放和能源消耗。法液空把Verallia的Pescia工廠從傳統(tǒng)的燃燒工藝改造為優(yōu)化的氧氣燃燒工藝，同時建造一座新一代現(xiàn)場氧氣生產裝置，該裝置產生的氧氣將取代此前注入窯爐的空氣，使玻璃通過氧氣燃燒熔化，從而提高工藝效率。此外，該現(xiàn)場氧氣生產裝置將采用低溫工藝，比上一代節(jié)能10%。現(xiàn)場生產氧氣也避免了卡車運輸?shù)任锪鳝h(huán)節(jié)。此外，液化空氣集團還將為Verallia公司提供HeatOx專利技術，回收玻璃窯爐產生的熱量進行再利用，以進一步減少生產玻璃的能耗。法液空提供的解決方案將使Pescia工廠的玻璃窯爐減少18%的CO2排放。

4.2 新能源替代技術

使用低碳或無碳燃料代替化石燃料理論上減排潛力較大，生物甲烷、綠氫和可再生能源電力都可作為替代燃料應用在平板玻璃生產中。但目前全球應用替代燃料的生產線較少，且?guī)缀醵紴樵囼灳€，技術推廣也受到成本和政策等因素的制約，仍處于技術探索和驗證階段。

2021年8月，日本板硝子集團旗下皮爾金頓英國公司（Pilkington UK）在世界首次使用100%氫氣實現(xiàn)了平板玻璃的生產制造。該試驗性生產在皮爾金頓的圣海倫斯（St Helens）工廠進行，生產中將天然氣完全取代為氫氣。作為世界首次采用氫氣進行平板玻璃生產的試驗，取得了圓滿成功。試驗結果表明，玻璃原料被加熱到1600 ℃左右的熔爐可以安全地滿負荷運行，且不會影響產品質量，更證明了用氫氣對玻璃制造等能源密集型產業(yè)脫碳是可行的。

2022年2月，日本板硝子集團旗下皮爾金頓英國公司在世界首次使用100%生物燃料進行平板玻璃制造。在該生產試驗中，Pilkington UK采用了一種由有機廢料制成的可持續(xù)性生物燃料，為其圣海倫斯玻璃工廠窯爐的運行提供了為期4天的能源，共計生產浮法玻璃16.5萬平方米，碳排放達到有史以來最低水平。與天然氣相比，采用該生物質燃料產生的CO2減少了大約80%。

2022年5月，德國玻璃工業(yè)聯(lián)邦協(xié)會（BV Glass）和德國埃森市GWI研究所成功完成了共同合作的氫能生產玻璃項目（HyGlass）。該項目的目的是研究玻璃熔窯中使用氫氣作為長期替代天然氣燃料的可行性，同時對采用混合氫氣和純氫氣生產進行了對比試驗。項目的另一個研究重點是分析氫氣對燃燒和玻璃質量的影響。實驗和模擬結果表明，只要在一定的控制策略下，燃料空氣比和燃燒器輸出量保持在一定水平，氫的使用對燃燒的影響并不大，爐膛溫度和傳熱都保持恒定。雖然氫的使用會導致更高的氮氧化物排放，但這些可以通過加熱爐的技術措施加以彌補。

2022年5月，日本電氣硝子（NEG）與日本Taiyo株式會社在共同開發(fā)的氫氧燃燒器中，僅使用氫燃料，成功實現(xiàn)了玻璃熔化工藝。雙方新研制的氫氧燃燒器可適當改變天然氣與氫氣的混合比例。在演示實驗中，證實了無論采用哪種燃燒方法，無論是只用氫氣還是氫與天然氣的混合物，都可以根據(jù)混合比例調節(jié)燃料的流量，獲得了與只用天然氣熔化能力相當?shù)娜刍Ч?。這使氧燃燒技術和氫燃燒技術相結合，從而實現(xiàn)燃燒過程中的CO2零排放。在玻璃制造領域，電氣硝子已較早完成了燃料從重油到液化石油氣（LPG）和天然氣的轉換，并于2010年完成了天然氣轉換。

2022年6月，法國圣戈班集團首次實現(xiàn)了平板玻璃的零碳生產。該項目采用100%的回收廢玻璃以及100%的綠色能源（由沼氣及脫碳能源產生的電力）進行生產，同時確保了平板玻璃的光學等質量要求。

2023年2月，日本AGC集團和法國圣戈班集團宣稱將計劃合作建設一條低碳平板玻璃生產試驗線，旨在減少兩家公司的直接二氧化碳排放。該生產線將在AGC位于捷克Barevka工廠壓花玻璃生產線的基礎上進行重新設計翻新，成為一條高性能的現(xiàn)代化低碳生產線。該生產線目標是50%采用電能，另50%由氧氣和天然氣混合燃燒供能，預計將于2024年下半年運營生產。

2023年3月，法國圣戈班集團在研發(fā)試驗中以30%的比例使用氫氣作為能源制造平板玻璃。該試驗為期5天，在德國赫爾佐根拉特工廠的測試生產中實現(xiàn)，將現(xiàn)場直接CO2排放量減少70%，證明了用一定比例氫氣作為能源制造平板玻璃的技術可行性。

2023年5月，由美國玻璃制造商和能源供應商組成的五大湖清潔氫中心聯(lián)盟（GLCH），向美國能源部（DOE）提交了一項80億美元的資金申請，根據(jù)《基礎設施投資和就業(yè)法案》，建立區(qū)域清潔氫能中心。該氫能中心將采用無碳排放的核能，并以具有競爭力的成本生產清潔氫氣。該項目能夠通過成熟的生產技術，以最大限度地減少每日100多噸氫氣生產所需的時間。這標志著美國的氫能制造玻璃計劃又向前邁進了一步。

2023年6月，日本AGC集團受新能源和工業(yè)技術發(fā)展組織（NEDO）委托，成功完成了世界上第一個以氨為燃料的玻璃生產示范試驗。試驗驗證了玻璃的質量、對窯爐材料的影響、火焰溫度、爐內溫度以及抑制氮氧化物（NOX）排放的效果。試驗結果表明，在保持玻璃熔化爐溫度的情況下，廢氣中所含的NOX濃度低于環(huán)境標準值。下一步計劃在2026年后在玻璃熔化爐中全面引入氨燃燒技術，未來將考慮將氨燃燒技術擴展到鋼鐵和鋁等領域，以減少各種材料制造行業(yè)的溫室氣體排放。

2023年6月，德國肖特集團在實驗室中采用100%氫氣成功生產出玻璃熔體，完全未使用天然氣。相比2022年12月采用35%氫氣生產試驗，結果表明，肖特可完全改進熔融技術，不再使用化石燃料，這一點在此次試驗中得到充分證實。

4.3 廢玻璃回收技術

2020年，歐洲正式啟動了一項重大計劃“玻璃閉環(huán)”（Close the Glass Loop），目標是在2030年實現(xiàn)90%的廢玻璃回收率。該計劃匯集了代表玻璃制造商、加工商、品牌、包裝、回收以及市政機構在內12個歐盟組織。這項計劃由歐洲玻璃容器聯(lián)合會（FEVE）主席Michel Giannuzzi提出，旨在解決大多數(shù)歐盟國家在廢玻璃回收鏈中面臨的問題和挑戰(zhàn)，進一步提升回收和再利用效率，實現(xiàn)玻璃利用的閉環(huán)。

2020年3月，British Glass公司致信英國財政大臣，要求提高玻璃回收率指標，作為玻璃行業(yè)降低碳排放承諾的一部分。提升廢玻璃回收利用所能夠減排的CO2，占行業(yè)所需減少排放總量的三分之一左右，即利用1噸回收廢玻璃生產的玻璃容器等產品，可減少約580 kg的CO2排放。英國的目標是力爭2030年實現(xiàn)廢玻璃回收率90%。

2022年5月，圣戈班聯(lián)合奧迪汽車公司發(fā)起行業(yè)開創(chuàng)性研究，旨在將損壞的汽車玻璃轉化為可回收材料，并重新投入新車生產。為此，奧迪和其合作伙伴制定了一套專業(yè)化的多階段回收流程：首先，利用創(chuàng)新的回收工藝，將受損玻璃打碎成小塊；然后，清除所有非玻璃雜質，如膠水殘留物等；由此產生的玻璃顆粒被熔化，并制作成新的平板玻璃；最后，這些玻璃板通過進一步制作變成新車窗。若該試點項目成功，回收生產的新車窗將用于純電車型。與制造新玻璃相比，采用回收利用的方式，最多可減少30%的CO2排放量。除了與奧迪合作的試點項目，圣戈班玻璃還計劃未來三年在德國黑措根拉特工廠回收利用多達3萬t玻璃。此舉不僅將大量節(jié)省能源和資源，還將顯著減少碳排放和用水量。預計該公司每天減少的碳排放量將達75 t。

2023年，圣戈班集團與英國建筑公司McLaren合作，為廢窗玻璃的閉環(huán)回收利用提供支持。圣戈班的廢玻璃回收利用計劃是英國同類中規(guī)模最大的，每年回收廢玻璃超過55000 t，減少了氮氧化物排放，節(jié)省了原材料的使用。圣戈班集團的目標是到2050年，從廢舊建筑中回收25%以上的玻璃（消費后碎玻璃）。目前，從市場和客戶端，圣戈班已經通過玻璃回收計劃實現(xiàn)了35%的碎玻璃回收，在某些情況下可以達到41%。

2023年3月，AGC集團與德國玻璃深加工設備制造商Hegla就中空玻璃循環(huán)再利用技術展開合作。隨著雙玻和三玻中空玻璃產量和用量的增加，使用壽命結束時需要更換的廢舊中空玻璃也在不斷增長。目前，僅有一小部分廢玻璃被回收至平板玻璃工廠窯爐進行循環(huán)利用。最好的情況是廢舊中空玻璃通過專門的工廠回收，拆解后再加工成新的中空玻璃進行利用。這其中，IG2Pieces技術將起到關鍵作用。這是一種在保護玻璃原片和尺寸的同時，拆解中空玻璃組件的設備。為了實現(xiàn)這一點，該設備切割中空玻璃的邊緣，將完整的玻璃從框架中分離出來。分離出來的玻璃可利用價值將遠高于未經分離而丟棄的中空玻璃組件。

近期，日本板硝子在其京都工廠實現(xiàn)玻璃廢棄物零排放，這在玻璃行業(yè)尚屬首次。以前京都工廠每年的廢棄物達到5100 t，4700 t循環(huán)利用，400 t作掩埋處理?，F(xiàn)在將廢棄物完全分類到50種，全部進行再處理并回收利用。玻璃工廠排出的廢棄物最多的是切裁時的邊角料，此外還有研磨時產生的粉末，并混有磚瓦、金屬等雜質。該工廠將上述廢棄物按顏色及物質分成11種類型，分別回收。實施上述措施只使費用上升10%，今后不僅是板硝子的京都工廠，其它工廠也要陸續(xù)達到零排放。

2023年7月，歐洲玻璃容器聯(lián)合會（FEVE）發(fā)布報告稱，歐盟28國廢舊玻璃容器回收率均數(shù)已達80.1%，創(chuàng)歷史新高。歐盟每年回收的300億個廢舊玻璃容器中的大部分又回到了工廠得以再利用。76%的回收率是整個歐盟的平均水平，不能代表個體情況。從國家來看，瑞典、比利時、丹麥、奧地利、瑞士、斯洛文尼亞的回收率最高，超過了90%。緊隨其后的是德國、愛爾蘭、意大利、荷蘭和盧森堡，也超過了80%。而波蘭、英國、羅馬尼亞、保加利亞、希臘、匈牙利以及葡萄牙這些國家在回收方面仍需進一步提升。

4.4 碳捕集技術

據(jù)國際能源署稱，目前全球已經有15座直接空氣捕集廠在運營，每年捕集的CO2超過9000 t。同時，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會的報告表明，擴大碳去除技術可以幫助世界將全球變暖限制在1.5 ℃以內。

皮爾金頓英國公司正評估在其玻璃生產工廠部署碳捕集技術的可行性，并與C-Capture公司展開試驗性合作。此前，總部位于英國利茲的CCapture公司已申請了一項低成本碳捕集技術的專利，該技術比現(xiàn)有的商業(yè)技術節(jié)省40%的能源。該技術使用了一種新的捕集溶劑，這種溶劑不含胺和氮，不被歸類為有害溶劑，價格低廉，而且可以通過生物資源進行大規(guī)模生產。在這項專利中，C-Capture將以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)為基礎，將溶劑應用于玻璃制造中排放的代表性煙氣中，作為該技術具備捕集重工業(yè)廢氣中CO2能力的證明。

2021年9月，瑞士初創(chuàng)公司Climeworks在冰島啟動了除碳工廠Orca的建設，這是迄今為止最大的旨在從空氣中清除CO2的工廠。該工廠每年能夠捕集4000 tCO2，并將其變成固體安全地儲藏在地下。Orca在外形上由8個集裝箱式的大型收集器組成，其碳捕集需要以下3個步驟：首先，需要使用一套由大堆金屬“空氣過濾器”組成的直接空氣捕捉裝置，它能夠通過風扇從周圍空氣中“吸入”CO2，然后用化學過濾器將其提取出來，剩余的空氣則從另一邊排出。一旦過濾器中的CO2飽和，收集器就會關閉，以防止更多的空氣進入。再利用與工廠同處一地的地熱發(fā)電廠提供的能量，對捕集到的CO2進行加熱，這一操作會使CO2從過濾器中釋放，并以濃縮形式提取出來。再把CO2加壓并與水混合，通過管道輸送并將CO2泵入地下進行儲存。最后，濃縮的CO2與水結合后，會一同被泵入地下深處，在那里，CO2分子與玄武巖發(fā)生反應，并在兩年內變成固體儲存起來，不僅可以永久地儲存在深層地質構造中，之后也可以用來制造燃料、化學品、建筑材料和其他產品。濃縮后的CO2與水混合，被注入地下1000 m深處的玄武巖中進行礦化。CO2-水混合物大約兩年內變成石頭，在四個月內變成硫氫化物，整個碳移除和儲存過程才算完成。Climeworks公司估計，到2030年末，每噸碳的成本將從600～800美元降低至100～150美元。

2022年5月，日本東京都立大學的研究人員開發(fā)出一種新的直接空氣捕集（DAC）碳捕集技術，據(jù)稱這個技術在去除大氣中濃度較低的有害氣體時，效率可達99%。在測試中，該團隊發(fā)現(xiàn)IPDA能夠從濃度為400×10-6的空氣中去除超過99%的二氧化碳 400×10-6大約是目前大氣中的濃度水平。這一過程也比其他碳捕集技術快得多，每摩爾化合物每小時可去除201 mmol的CO2。

2022年8月，法國電力集團（EDF）與設備制造商Terrao聯(lián)合在敦刻爾克測試一項用于供暖或工業(yè)生產的碳捕集項目。目前，該系統(tǒng)處于示范階段，目標是能夠裝備至現(xiàn)有設施，以更低的成本捕集CO2。敦刻爾克的樣機已經處于準工業(yè)化階段，其功率為250 kW。

2023年3月，歐盟乃至全球范圍內首個跨境碳捕捉與封存項目投入運營。該項目名為“綠沙”，計劃將比利時捕捉的CO2運輸至丹麥北海區(qū)域，注入地下永久封存?！熬G沙”碳捕捉與封存項目在去年12月獲得丹麥能源署批準，是丹麥首個獲得批準的向地下注入CO2的降碳項目。按照規(guī)劃，CO2最終會注入北海海床一英里以下，在高壓條件下實現(xiàn)永久封存。在比利時捕集的CO2將通過海船運抵丹麥，隨后注入項目所在地。若項目進展順利，德國也將加入該項目，推動德國本土工業(yè)脫碳。2030年前，“綠沙”項目預計每年可永久封存800萬tCO2，這約等于丹麥全年CO2排放量的10%。

2023年6月，德國聯(lián)邦經濟事務與氣候行動部計劃撥款約500億歐元，支持資本密集型和能源密集型的重污染企業(yè)投資研發(fā)新型脫碳技術，緩解歐洲工業(yè)正面臨的原材料、能源和勞動力成本高的壓力。該計劃將面向中小企業(yè)開放，主要涵蓋玻璃、水泥、冶金、石灰、化工、造紙等行業(yè)。到2045年，該計劃約減少3.5億tCO2排放，相當于實現(xiàn)德國氣候目標所需工業(yè)減排總量的三分之一。

4.5 低碳玻璃產品

2022年9月，法國圣戈班集團推出的低碳玻璃ORAé?被確認為世界上碳足跡最低的玻璃，即厚度4 mm玻璃的CO2排放當量僅為6.64 kg。相比圣戈班在歐洲地區(qū)提供的標準玻璃產品，碳足跡減少了約42%，這款低碳玻璃使用了三分之二的可回收成分作為原材料，并以天然氣和可再生電力為能源，從而達到環(huán)保性能。圣戈班集團還將ORAé?低碳玻璃原片與COOL-LITE?XTREME陽光控制鍍膜技術結合為COOL-LITE?XTREME ORAé?節(jié)能玻璃，其能夠顯著減少建筑制冷、制熱、照明所需的能耗以及溫室氣體排放。應用方面，最新的一個項目案例是瑞典開發(fā)商NCC與幕墻制造商Fasadglass合作的哥德堡的Habitat 7大樓，采用了COOLLITE?XTREME ORAé?節(jié)能玻璃。

2022年11月，美國國家可再生能源實驗室和威斯康星大學的研究者們開發(fā)了一種采用光伏玻璃外墻的建筑能量模型。作者研究了三種不同的光伏玻璃技術，結果最終表明，新型玻璃外墻技術，尤其是具有高熱性能的光伏玻璃，在所有氣候條件下與典型傳統(tǒng)建筑相比，每年可節(jié)省10000～40000 GJ的能源，每年可減少高達2000 t的CO2排放量。若結合有效的布置方法，通過光伏玻璃技術實現(xiàn)高層凈零建筑是可行的。

2022年12月，AGC歐洲玻璃公司推出低碳浮法玻璃系列，其特點是生產4 mm厚每平方米玻璃的CO2排放當量小于7 kg。此舉將使AGC公司在生產浮法玻璃過程中減少40%以上的碳排放。生產該低碳浮法玻璃的工廠位于比利時Moustier，也將是AGC第一家生產低碳浮法玻璃的工廠。該低碳浮法玻璃原片能夠加工成各類玻璃產品，如鋼化、中空以及鍍膜玻璃等。

2023年7月，美國康寧公司推出了Corning?Viridian?注射劑玻璃瓶，其生產過程中的CO2排放量減少最多可達到30%。與傳統(tǒng)玻璃注射劑瓶相比，Viridian?注射劑瓶使用的玻璃材料減少了20%，且不會影響注射劑瓶的質量或安全性。玻璃材料用量的減少降低了30%的制造和運輸過程中產生的相關排放，并減少了流入廢棄物的玻璃總量。

2023年7月，美國賓西法尼亞州立大學（Penn State）的研究人員通過改進玻璃配料，開發(fā)了一種名為LionGlas的新型玻璃。該研究團隊將純堿和石灰石替換為氧化鋁或鐵化合物，不僅大幅減少了熔化過程中的CO2直接排放，還將熔化所需溫度降低了300～400 ℃，使能耗減少約30%。

5 結語

“十四五”時期是我國平板玻璃工業(yè)實現(xiàn)碳達峰的關鍵階段。目前，我國平板玻璃工業(yè)總體的碳排放還處于上升期，并未達到峰值，要實現(xiàn)最終的碳中和目標依然任重而道遠。因此，需要從多方位、多角度、多路線發(fā)力，全面推進玻璃行業(yè)的各項碳中和技術路線不斷取得突破，從而為我國實現(xiàn)碳中和目標貢獻行業(yè)自身的力量。