在向低碳世界轉(zhuǎn)型的過程中，我們需要轉(zhuǎn)變鋼鐵的生產(chǎn)方式。然而，低碳煉鋼沒有唯一的解決方案，需要實施多種技術(shù)組合，包括獨立部署，或根據(jù)實際情況進(jìn)行混合部署?！疤疾东@與碳封存技術(shù)（CCS）”，就是其中的一個重要方面。
什么是碳捕獲與碳封存技術(shù)（CCS)？
碳捕獲與封存技術(shù)（CCS），通常是指捕獲從大型排放源產(chǎn)生的CO2，將其運輸至儲存站點并進(jìn)行封存，避免CO2排放到大氣中的一種技術(shù)組合。
被封存的CO2被注入地質(zhì)結(jié)構(gòu)中；這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以是廢棄油氣田，或是其他適合的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。在CO2永久性封存之前，還可以將CO2注入成熟的油田，將巖層中的剩余油氣驅(qū)出。該工藝被稱為強(qiáng)化采油技術(shù)（EOR），也是碳捕獲、碳使用及碳封存工藝（CCUS）的一種形式。
CCS 技術(shù)當(dāng)前部署情況
目前全球共有26家全球運營的大規(guī)模CCS工廠。絕大部分（16家）工廠位于北美，并且使用的是強(qiáng)化采油技術(shù)。11家CCS工廠附屬于天然氣加工廠，1家屬于電力行業(yè)，其余14家則分布在化工、氫氣、肥料以及鋼鐵行業(yè)。
CCS 技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用
潛在應(yīng)用辦法
CCS技術(shù)有可能應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)的所有主要排放點源。過去的研究項目重點將高爐作為傳統(tǒng)綜合鋼鐵廠的主要CO2排放點源，采用的方法包括應(yīng)用改造后的CO2捕獲技術(shù)，或是開發(fā)新型高爐。歐洲的ULCOS計劃是后者的典型代表——該計劃旨在開發(fā)一種激進(jìn)的新型爐頂煤氣循環(huán)型高爐設(shè)計方案。目前，CCS技術(shù)尚未用于高爐煉鐵工藝。
直接還原廠提供了一條較為簡易的CCS技術(shù)路線，由于部分鋼廠在設(shè)計之初就已包含CO2分離技術(shù)，因此在正常運行過程中，可
以排放出濃縮的CO2氣體流。這些工廠不需要增加額外的碳捕獲設(shè)備。
碳捕獲技術(shù)經(jīng)過改造，可能被用于傳統(tǒng)的直接還原鐵廠。基于煤炭的創(chuàng)新型熔煉還原廠（例如，塔塔鋼鐵公司位于荷蘭的HISARNA工藝示范項目）能夠直接產(chǎn)生濃縮CO2氣體流，因此不需要使用碳捕獲技術(shù)。
開發(fā)現(xiàn)狀
酋長國鋼鐵公司位于阿布扎比的直接還原鐵廠是目前鋼鐵行業(yè)唯一正在運行的CCS工廠。該工廠每年能夠捕獲80萬噸CO2，捕獲后的CO2被壓縮和脫水后，經(jīng)過50千米管道，注入成熟的陸地油由，用于EOR業(yè)務(wù)。由于其特別設(shè)計，直接還原鐵廠在正常運行過程可排除CO2含量達(dá)90%的廢氣流，因此不需要增加額外的碳捕獲工藝步驟。
在委內(nèi)瑞拉，一處類似工廠排除的廢氣含CO2接近100%，但被捕獲的CO2目前仍被排入大氣。
特爾尼翁公司位于墨西哥的直接還原鐵廠將CO2捕獲后進(jìn)行利用。
多個科研項目都在研究高爐的碳捕獲問題，其中包括日本的COURSE50項目和歐盟的ULCOS計劃，以及正在德國（ROGESA公司和撒斯特鋼材集團(tuán)）開展的項目，和瑞典STEPWISE項目。
安賽樂米塔爾公司目前正在進(jìn)行一個前端工程設(shè)計研究項目，旨在設(shè)計一個能夠捕獲高爐CO2排放量50-70%的收集系統(tǒng)。
塔塔鋼鐵公司正在參與阿瑟斯項目，目標(biāo)是在荷蘭的北海運河地區(qū)建立一個CO2運輸和封存網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)CO2的批量利用和封存。
安賽樂米塔爾公司正在與北極光聯(lián)盟合作。該項目計劃將比利時和法國煉鋼過程產(chǎn)生的CO2運輸?shù)脚餐?，封存到挪威的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。
挑戰(zhàn)
升級改造
根據(jù)國際能源署發(fā)布的核心文件《可持續(xù)發(fā)展方案》，到2070年，全球鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生的CO2中約75%將被捕獲。為達(dá)到這一目標(biāo)，2030年至2070年，我們平均每年要建造14家具備碳捕獲能力的鋼鐵廠，相當(dāng)于2070年前要累計捕獲15GTCO2。目前已安裝的CCS產(chǎn)能相當(dāng)于0.0007GT/年，因此升級改造面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
基礎(chǔ)設(shè)施
CCS技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一是如何將大批量的壓縮CO2從排放點源，運輸?shù)酱笠?guī)模的CO2封存站點，尤其是海上封存站點。管道作為一種解決方案，實施的可行性將取決于土地條件、運輸?shù)捏w積，以及CO2是否來自多個分散式排放點源。另一個方案是使用專門的海上油輪，將CO2從一個或多個港口直接運輸?shù)胶Ｉ洗鎯φ军c，或者也可以先運輸?shù)桨痘鎯υO(shè)施，再通過管道輸送到存儲站點。
公眾接受程度
CCS技術(shù)還未被大眾普遍接受，公眾的感知和接受程度仍然構(gòu)成制約該技術(shù)廣泛部署的瓶頸。許多環(huán)保非政府組織都不接受CCS技術(shù)，認(rèn)為該技術(shù)高風(fēng)險、未經(jīng)驗證并且根本沒有必要。
本地社區(qū)也不接受CCS技術(shù)，他們提到該技術(shù)帶來的安全問題以及對地產(chǎn)價值的影響等——盡管各地區(qū)存在一定差異性。在許多擁有地下開發(fā)歷史的地區(qū)（例如，沙特阿拉伯、得克薩斯州），本地社區(qū)的擔(dān)憂程度較低；不過，在歐洲地區(qū)，CO2封存設(shè)施的開發(fā)目前僅限海上封存設(shè)施。有證據(jù)表明，雖然可以消除社區(qū)的擔(dān)憂，但項目支持者要付出相當(dāng)大的努力。
成本問題
國際能源署發(fā)現(xiàn)，在特定地區(qū)背景下，創(chuàng)新型工藝生產(chǎn)路線（包括高爐CCS技術(shù)、熔煉還原技術(shù)以及基于煤氣的直接還原鐵技術(shù)）的預(yù)期成本要比傳統(tǒng)技術(shù)高10-50%。國際能源署同時指出，這部分增加的成本要顯著高于今天的煉鋼利潤率。
監(jiān)管問題
作為新興技術(shù)，CCS技術(shù)的監(jiān)管制度還在制定中。例如，目前歐盟地區(qū)還沒有制定可以量化和驗證CO2封存的框架體系，并且在世界范圍內(nèi)，許多司法轄區(qū)也都幾乎沒有CCUS管理框架。
來源 | 世界鋼鐵協(xié)會
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