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根据国际可再生能源机构(IRENA)和甲醇研究所(MI)《创新前景:可再生甲醇》报告,当原料氢气和二氧化碳来源均为可再生时,所合成的甲醇可标注为绿色甲醇。可再生氢气是指利用可再生能源制取氢气,可再生二氧化碳是指直接空气捕获二氧化碳生物质来源二氧化碳

 

DAC二氧化碳和生物质来源二氧化碳均作为符合国际市场标准的“绿色碳源”,在实际产业应用过程中存在着较大差异,这主要体现在技术研究进展、应用成本和经济效益等方面。

 

DAC技术是指从大气中直接捕集CO2,并将其利用或封存的过程。大气中二氧化碳含量丰富,为大规模捕集提供了可能,DAC技术无地域限制,可将捕集点与封存点置于一处,降低了运输成本,也可解决交通、建筑行业等诸多CO2分布源的排放问题,还可避免吸附/吸收剂性能受烟气中高浓度污染物(如NOx、SOx等)的影响。

 

BECCS技术是指将生物质燃烧或转化过程中产生的CO2进行捕集和封存,从而实现捕集的CO2与大气的长期隔离。由于生物质本身通常被认为是零碳排放,即生物质燃烧或转化产生的CO2与其在生长过程吸收的CO2相当,因此其封存的CO2在扣除相关过程中的额外排放之后就成为负排放的CO2

 

 

 

1、DAC碳源相对稳定

空气直接捕集二氧化碳的碳源相对稳定,受地域和季节影响较小。它依赖于从大气中捕集二氧化碳,而不是直接从化石燃料排放中捕获,因此直接捕集空气可以独立于发电厂和其他燃烧化石燃料的工厂发挥作用,另外与其他碳捕集技术相比,直接空气捕集去除每吨二氧化碳不需要那么多的土地。

生物质能碳捕集的碳源受生物质资源季节性变化、地域分布等因素影响较大,稳定性相对较差。适用于BECCS的生物质资源种类不足、生物质资源在空间上分布不均匀,可利用的土地面积、环境政策的制约和技术经济的发展等都会影响到生物质的可供应量。

 

2、DAC技术对环境影响较小

DAC技术原理决定了其对环境影响较小,但捕集过程中需要消耗大量能源,液体溶剂和固体吸收剂直接空气捕获的加热过程都是非常消耗能源的,因为它分别需要把化学加热到900℃和80℃-120℃。

 

生物质转化技术在利用废弃物资源的同时,也可能产生环境污染问题,如废水、废气等。在BECCS技术框架下的生物质燃烧发电耦合CCS的研究主要包括生物质掺混发电耦合CCS和生物质直燃发电耦合CCS技术。简单的直燃方式往往燃烧不完全,在燃烧过程中易产生较多的氮氧化合物和颗粒物等污染物,无法实现真正意义上的负碳排放。

 

3、技术成本和发展前景

随着全球气候变化问题的加剧和可再生能源的发展,空气直接捕集技术有望在未来实现更大规模的商业化应用。目前全球有18家DAC工厂——Climeworks公司在瑞士、冰岛和意大利有3家。这些小型工厂每年捕获约9000吨二氧化碳。第一家大型工厂目前正在德克萨斯州的Permian盆地开发,预计在2025年投入运营时,每年将捕获100万吨。根据美国一家风投公司 Piva Capital 贡献的视角,他们会以商业模式为维度去看待碳清除技术,一般有集中式与分布式两种。基础设施投资者更擅长建设集中的资本密集型项目,而风险投资者可以帮忙扩展产品和技术支持的解决方案。

 

生物质转化技术成本较低,但需要在提高转化效率和降低环境污染方面取得突破,以实现更广泛的应用。因为,生物质能的发展本身就面临着对社会和生态影响的质疑,例如,生物质燃料的快速发展对2008年全球粮食危机的主要影响?全球生物燃料生产是否会诱发大规模天然林采伐,从而导致碳排放量增加?因此,BECCS对土地、水、粮食和基础设施等的影响仍然需要认真研究和讨论, BECCS对社会和生态影响存在不确定性。

 

DAC来源二氧化碳和生物质来源二氧化碳作为绿色碳源,在应对全球气候变化和实现碳减排方面具有巨大的潜力,DAC技术和BECCS技术将成为未来双碳领域的必然发展趋势。

 

参考资料:

1、樊静丽等.我国生物质能-碳捕集与封存技术应用潜力分析

2、桑树勋,华凯敏,屠坤坤等.生物质能高效利用与二氧化碳捕集利用封存耦合技术体系(BECCS)的发展方向与研究进展[J].中国矿业大学学报

3、中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2023)

4、Emily Rhode :What Is Direct Air Capture? Does It Work?

5、国际能源署:《直接空气捕获:实现净零排放的关键技术》

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