CCUS技术是当前实现低碳、零碳以及负碳的重要技术路线。未来若在航运领域大规模应用，将可与低碳、零碳绿色动力技术一起成为航运业加快脱碳的重要方式。
▲七一一所研发的船舶碳捕集装置模型图
近日，山东海洋集团有限公司旗下山东海运股份有限公司与新韩通船舶重工有限公司正式签订12艘散货船合同，其中将至少在一艘船上安装由中国船舶集团旗下第七一一研究所（以下简称“七一一所”）自主研发的二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)装置。这将是国内首次将CCUS技术应用到造船领域。
中国船舶工业行业协会统计信息工作部副主任曹博认为，CCUS技术是当前实现低碳、零碳以及负碳的重要技术路线。未来若在航运领域大规模应用，将可与低碳、零碳绿色动力技术一起成为航运业加快脱碳的重要方式。
老船改造更需要
为实现国际航运温室气体减排战略目标，2021年，国际海事组织对国际航行船舶提出技术能效指数限值要求和营运船舶碳强度评级要求，并已于今年1月1日开始实施。在此要求下，全球新造船和现有船队均在做调整。
“许多新造船和现有船舶正在通过动力转换、线型优化、空气减阻等节能技术和辅助动力减碳。”曹博表示，“2022年，世界新船订单中近40%的船舶使用了绿色动力。”
不过，绿色动力船舶发展依赖上游能源产业绿色甲醇、绿氨等燃料的供应能力，加之储运等基础设施和政策法规体系还需完善，现阶段大规模替代仍存掣肘。
“未来碳减排要求趋严，多种减排手段共同参与是大趋势。”曹博认为，要实现更高层次的碳减排，既要把好动力燃料“入口”，也要把好碳排放“出口”。
科技部中国21世纪议程管理中心社会事业处处长张贤表示：“船舶加装CCUS装置后，最大减碳率可达80%以上，并可根据需求调整减排能力，为短期内航运减排提供灵活可行的技术解决方案。”
与此同时，老船加装CCUS装置对船体造型的改变相对较小，与绿色动力、船体设计改造相比具有一定优势。据七一一所环保装备事业部相关负责人介绍：“船舶安装CCUS设备主要是在船舶排气侧进行相关技术改造，捕集船舶烟气中的二氧化碳并储存。这种改造可以与现有船舶结构兼容，不需大规模改变船体造型，可广泛应用于现有营运中的传统动力船舶。”
需适合船上应用环境
上述相关负责人还透露：“船舶的CCUS技术需要考虑装置体积和重量。相对于陆地CCUS项目，船舶的空间和承重都十分有限，因此，装置设计必须更加紧凑和精细，还要确保不影响船舶的性能和稳定性。”
此外，CCUS装置普遍存在难适应低浓度二氧化碳排气工况问题，能耗也高。张贤表示：“航运碳排属于低浓度二氧化碳，如何在航行过程中稳定捕集二氧化碳是船舶CCUS技术需突破的难点。同时，船舶本身就具有高能耗特点，怎样减少加装CCUS装置后的额外能源消耗，还需关注。”
值得一提的是，此次七一一所研发的船舶CCUS装置先后突破了船用烟气低浓度二氧化碳高效复合吸收剂设计、低能耗二氧化碳解吸分离、低温二氧化碳透平连动式液化和高密度存储等关键技术，在提高二氧化碳捕集率的同时，降低与缩小了系统能耗和体积，满足实船应用要求。
“本次应用的新技术新装备覆盖了二氧化碳捕集、分离、提纯、液化全工艺流程，在国际新造船试点工程中也属首例，所形成的示范效应有助于推动行业标准建设，加速实现该技术装备产业化及应用推广，为未来大规模组建‘绿色船队’提供技术和装备支撑。同时，本次应用的新技术新装备也是整个海洋CCUS循环链的重要一环，此次成功试点不仅能够补全海洋CCUS产业技术链条，还能进一步辐射并带动上下游产业发展，推动海洋CCUS循环链建设进程。”上述相关负责人表示。
还需多方发力
事实上，CCUS船用领域的应用在世界范围内仍处起步阶段。据曹博表示，船用CCUS技术能否大规模商业化应用，重点还在经济性。“这取决于多个方面。比如，未来国际碳税价格水平、航运排放激励机制、单船应用效费比、技术成熟度及运营模式等。上述每一个因素的变化都需要政策、市场、技术以及产业等多方面共同迭代与推动。”
上述相关负责人认为，要各方共同努力，通过多种手段寻找解决方案，不断推动技术革新和市场化机制发展，实现CCUS技术可持续应用与普及。“例如，可通过碳排放交易市场和碳税等市场化机制，促进CCUS技术发展，降低成本。”
张贤表示：“接下来还要继续研发适合船舶工艺的捕集技术，并进行大规模示范；建立船舶二氧化碳分离、提纯和液化全流程行业标准，为该工艺技术产业化和应用提供可行基础。”
此外，船舶CCUS全产业链相关配套岸基设备不足，特别是捕集后二氧化碳的消纳配套设施仍存在极大缺口。张贤建议继续统筹考虑CCUS产业链情况，打通海洋CCUS产业链链条，同时探索与海底碳封存相结合的实施路径。
自然资源部海洋一所海岸带科学与海洋战略中心主任刘大海认为，或可利用海洋固碳储碳潜力，为船舶CCUS技术提供碳封存空间。“相对于陆地来说，海底碳封存成本更低、碳储存空间更大，为船舶碳减排提供了一种可能的解决方案，也对全球航运界绿色低碳转型具有重要探索意义。”
