在《国家标准化发展纲要》中指出要完善绿色发展标准化保障,要研究制定生态碳汇、碳捕集利用与封存标准。实施碳达峰、碳中和标准化提升工程。
在工业和信息化部发布的《“十四五”工业绿色发展规划》指出到 2025 年,工业产业结构、生产方式绿色低碳转型取得显著成效,绿色低碳技术装备广泛应用,能源资源利用效率大幅提高,绿色制造水平全面提升,为 2030 年工业领域碳达峰奠定坚实基础。加快关键共性技术攻关突破,包括集中优势资源开展减碳零碳负碳技术、碳捕集利用与封存技术的实现突破。
二氧化碳(CO2)分子量44,俗名碳酸气,是碳的高价氧化物。CO2比空气重,约为空气重的1.53倍,是无色而略带刺鼻气味和微酸味的气体。
随着各国二氧化碳排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁。在这一背景下,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,2020年9月,中国在联合国大会上向世界宣布了2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”的目标。CO2是地球产生“温室效应”的罪魁祸首。据统计,我国每年排放到大气中的二氧化碳大约在110亿吨左右,可见CO2排放量十分巨大,对环境影响十分严重。
二氧化碳的存在相当广泛,自然中存在于二氧化碳气田、石油溶解气、天然气等;人类社会生产力的高速发展,不断消耗大量的天然含碳资源,使大气中二氧化碳迅速增加,工业上,可回收的CO2的工业尾气有:石灰窑尾气、锅炉烟气、各种生物发酵气(如酒精发酵、生物丁醇发酵),沼气,以及煤造气(水煤气、半水煤气)、各种变换气等。二氧化碳的排放不仅加剧“温室效应”,也造成二氧化碳资源的严重浪费。同时二氧化碳用途广泛,用于食品加工、机械制造、精细化工等行业。变废为宝合理利用二氧化碳显得意义尤为重大,也是贯彻我国实施科学发展观、能源再生利用、保护环境、构筑和谐社会的一项重要工作。
碳捕集利用与封存简称CCUS,是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。其中,碳捕集是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂、石化企业等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存,以避免其排放到大气中。该技术具备实现大规模温室气体减排和化石能源低碳利用的协同作用,是未来全球应对气候变化的重要技术选择之一。碳捕集与封存技术是实现双碳目标的最有效的措施之一,其中碳捕集是实现这一目标的首要关键环节。
碳排放源的二氧化碳浓度决定了回收利用采用的方法,随着浓度升高,回收利用成本随之降低。目前回收利用成本低并被广泛应用的技术为高浓度点源(浓度在50%-90%),主要来自乙醇、氨和天然气加工的排放,无需化学方法,可通过脱水和压缩设备实现;低浓度点源(浓度在10%~40%),排放量约占排放总量的80%,主要来自于水泥厂、发电厂等,如电厂CO2气源浓度在10%左右、水泥窑18%、石灰窑25%、炼钢厂25%~32%,特点是气量大浓度低,回收成本高,可通过化学溶剂、固体材料吸附剂、膜分离等捕集方法进行回收利用,其中化学溶剂捕集方法较为成熟,这部分气源的捕集回收利用更应该是国家关注的重点,也是我国时间2030年碳达峰与2060年碳中和的重要技术选择。
目前,关于低浓度二氧化碳捕集还没有统一的标准,因此为了不同浓度二氧化碳捕集技术要求更明确;关键技术指标更细化;捕集过程更高效节能。所以制定二氧化碳捕集行业标准非常有必要。