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二氧化碳离产业化利用还有多远?

作者:
来源:
中国能源报
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在业内人士看来,碳中和的本质是实现碳的绿色利用和循环经济。因此,破解碳中和的必要路径是二氧化碳的转化利用,把二氧化碳中的碳转化成其它有用的碳基能源和碳基材料,变废为宝。

二氧化碳转化尚难商业化应用

实现碳达峰、碳中和目标涉及经济、社会各方面的深刻变革,加速推进能源革命和技术创新势在必行。如今,二氧化碳技术创新已成国际竞争热点。近几年,全球涌现出了许多二氧化碳利用的新工艺,虽然也取得了一定成果,但这些新技术路线都没有实质性突破费托合成(以合成气CO+H2为原料,在适宜的催化剂和反应条件下生成烃类及含氧有机物的过程)的限制,尚有很多难题待突破。

记者了解到,对于二氧化碳捕集、利用与封存(CCS),我国在膜法碳捕集技术和等离激元人工光合技术(简称“等离激元技术”)等绿色低碳前沿技术方面做了很多工作。比如,膜法碳捕集技术中试装置已稳定运行超一年,等离激元技术中试基地已试运行成功。然而即便如此,这些前沿技术离商业化应用仍有距离。

业内人士普遍认为,通过碳捕集来减少碳排放成本太高,未来全球碳中和技术的制高点或将是唯一副产物为氧气的等离激元技术。

“中国有许多科学家和科研团队在实验室层面研究等离激元技术并取得了一些成果,但尚未在产业界形成认知。”北京光合新能科技有限公司(下称“光合新能”)CEO王琮向记者介绍,等离激元技术复刻了整个光合作用,甚至比自然界中的光合作用更有效。“虽然光合新能在等离激元催化技术细分道路上起步最早,但目前尚未形成大规模成熟应用,距离产业化推广仍有‘最后一公里’。”

等离激元技术可实现碳循环利用

在王琮看来,由于二氧化碳分子太过稳定,传统转化二氧化碳的技术需大量能量输入,使得转化难度太大,成本过高,难以商业化。实现碳中和的关键在于低成本地把二氧化碳变碳为宝,实现循环利用。

业内专家普遍认为,等离激元技术可使二氧化碳转化为可规模化生产的高附加值产品,具有明显的经济性。“等离激元技术最大的特点是‘变废为宝’,用太阳能或废热把二氧化碳转化为汽油、柴油、氢能等能源。”中国国际经济交流中心“绿色技术经济政策课题组”组长梁云凤对记者表示,等离激元技术利用纳米级电磁波的自聚焦增强效应,大大降低传统催化反应的输入能量要求,提高了能量转化效率,是实现二氧化碳转化利用的有效技术路径。

“一项技术能否被广泛应用并产生较好的经济社会效用,要从多个维度观察。”北京环境交易所首任董事长熊焰接受记者采访时表示,首先,要看其技术原理是否具有创新性和颠覆性。其次,要看其是否有全新的技术路径。等离激元技术的光热催化、二氧化碳制油气等原理具有颠覆性创新。同时,与传统碳捕集、利用与封存需要多步工业步骤不同,该技术在一个反应设备中同步完成所有工业步骤,更加节约能源和成本,是一套全新的化工逻辑。“此外,最关键的是,等离激元技术利润率在50%以上,具备经济可行性,具有规模化推广潜力。”

保持技术领先需多方支持

为搭乘碳减排快车,美国、日本等发达国家均投入大量资金支持等离激元技术发展。例如,美国企业Syzygy Plasmonics近期宣布完成了B轮融资,筹集约为1.5亿元人民币研发该技术。

与各国等离激元技术主要集中在科研阶段不同,我国等离激元技术已走出实验室。2020年底,黑龙江省七台河市建成了一座等离激元技术中试基地,利用大唐电厂的余热和二氧化碳,实现了年产6吨的合成天然气和合成汽油。

在业内人士看来,要使我国等离激元技术领先世界、率先走向产业化,离不开政策、资金支持。为此,梁云凤建议,组建“等离激元”国家实验室,联合高校、科研院所以及地方政府建立“治碳制能”国家重点实验室。同时,建议完善相关法律法规,出台财税优惠政策,提供绿色金融服务,将二氧化碳治理变成企业发展的内生动力。

“等离激元是一种新的工业体系,落地过程中需要全产业链的整合。”王琮认为,“等离激元技术还在不断迭代更新,作为企业也需不断研发,保证中国技术领先世界。”