奔向脱碳社会:船用二氧化碳捕集和存储(OCCS)
技术为海洋净零排放赋能

2023年10月23日(KST)

全球海洋将我们人类紧紧联结在一起,并向全球天涯海角提供航行通道。得益于分布全球的海上航线,海洋领域的创新日新月异,海上航运也成为主要运输工具。

然而,全球二氧化碳排放量的3%源于海运业,对绿色海运的呼声越来越高。为了抑制海运业的温室气体(GHG)排放,国际海事组织(IMO)提出了强制性措施,要求海运业到2050年之前实现温室气体零排放。净零排放目标可以通过多样方式实现,包括以可持续方式减少排放和利用绿色燃料完全去除二氧化碳排放等。但是,当前其中的大部分方式仍在开发当中,开发完成之后预计在未来能够得到广泛应用。

另外,船用二氧化碳捕集和存储(OCCS, onboard carbon capture and storage)技术可以促使行业朝着更可持续的方向发展。船舶配备碳捕集设备就可以显著降低整个海运行业的碳排放量,从燃料舱到尾流的下游排放量(tank-to-wake emissions)最多可减少75~80%。那么,碳捕集的具体方法是什么?又如何在船上安装设备呢?本文将深入阐释OCCS技术,也进一步了解韩华海洋等企业如何通过技术为实现全球碳中和赋能。

何谓船用二氧化碳捕集和存储(OCCS)技术?

碳捕集技术是指将大气中的二氧化碳消除或排放到大气之前进行捕集的所有技术,作为应对气候变化的主要技术备受瞩目。碳捕集技术非常多样,其中最普遍的方法是基于胺法的碳捕集技术(amine-based CO2 capture)

这一方法是将排放的尾气或“烟气”通过管道输送到冷却塔降温,然后将冷却后的气体移送到吸收设备,使之通过由胺类化合物组成的化学溶液。此时,胺与二氧化碳结合,将二氧化碳留下,剩余的无碳废气排放到空气中。最后,将纯二氧化碳转化为液体后,运输到地下储罐储存或为进一步利用做准备。

OCCS需要在船上安装碳捕集设备,再把它结合到船舶的燃料系统上。船用碳捕集有两种方法:第一种是燃烧前捕集,即将船舶燃料转化成气体后,在燃烧之前捕集二氧化碳;第二种是燃烧后捕集,即使用多种方法,在船舶尾气捕集二氧化碳。捕集的二氧化碳转化成液态后储存在高压储罐内,或以石灰石等固态矿物形态储存在船舶上。

韩华海洋的液态二氧化碳运输船模型

征服挑战,构建可持续发展

与任何新兴技术一样,在全行业普及OCCS技术,需要解决诸多挑战。其中之一是在有限的船上空间如何布置基础设施。OCCS需要安装碳捕集系统和储罐,还需要提高电力系统的负荷,这些均需要充分的空间。

被封存的碳也必须转化为可用的状态,仅靠现在的碳利用方法无法广泛使用。碳的转化利用成本过高,工业利用也很有限。为有效运输货物,并高效管理捕集碳的运输和储存,就需要大幅扩建基础设施。

鉴于此,韩华等相关企业正在埋头潜心研究,全力使OCCS成为可信赖的未来解决方案,而且这些努力也已见一定的成效。自2022年以来,韩华海洋与希腊海运公司GasLog联手,积极发展OCCS技术。韩华海洋计划利用OCCS技术改造GasLog的四艘液化天然气(LNG)船舶后2024年交付给GasLog。

韩华海洋的OCCS技术相对于其他OCCS技术,设备体积小、能耗低,也更加紧凑,宜于安装和实际利用。为了将捕集的二氧化碳以固体矿物形式储存后,在陆地或海洋处理,正在探索氨水的利用可能性(氨水是一种环保方法)。韩华海洋的OCCS技术最近还获得了原则性认可(AiP)。这标志着韩华海洋的技术设计很有可行性并满足设计规范,也成为这一技术立足市场的关键一步。

为了促进可持续发展,最大限度地挖掘OCCS技术的潜力,韩华海洋一直积极开发尖端技术,致力于实现真正的无碳未来。

韩华海洋还致力开发依托基于氨、甲醇和氢的环保推进系统行驶的环保船舶。采用燃烧前OCCS方法,在燃烧前从烟气中分离出氢气和二氧化碳,得到的氢气混合物用作船上循环的燃料。此外,捕集的碳可以用于生产比金属还要坚固的建筑材料固体碳纳米管,用于各种建筑物或汽车上。

向蓝海迈出绿色步伐

实现海洋部门的净零排放需要开发利用氨和甲醇等低碳、零碳燃料。即使当下努力开发相关技术,可能性不断增高,但距离广泛应用还有很长的一段路要走。在完全实现脱碳目标之前,OCCS技术可以发挥重要桥梁作用,弥补行业的技术短板。

依托长期积淀的专业知识和大胆的创新能力,韩华正在专心致志开发OCCS等未来技术,努力征服当前及未来的气候挑战。

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