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脱硫塔新鲜还没过,“脱碳塔”就要来了

脱硫塔新鲜还没过,“脱碳塔”就要来了

信德海事网 张晗、郭建平

8月5日,日本三大航运公司之一的川崎汽船(K Line)宣布,该公司与三菱造船(Mitsubishi Shipbuilding)和日本船级社(ClassNK)合作的CC-OCEAN项目取得实质性进展,全球第一个船舶二氧化碳捕集装置在三菱重工的横滨船厂完成安装。

1.安装之前

 2.在横滨船厂内吊装

 3.安装完成①

4.完成安装②

改造的船舶为散货船CORONA UTILITY轮,该船由K Line管理运营,常年跑东澳航线为日本东北电力公司运输煤炭。为了完成此次安装,日本船级社专门开展了危险识别研究工作(HAZID)并对装置的安全性能进行了验证。

CC-OCEAN项目全称为“海洋碳捕集”(Carbon Capture Of The Ocean),由川崎汽船(K Line),三菱造船(Mitsubishi Shipbuilding)和日本船级社(ClassNK)于2020年8月31日宣布推出,总共历时两年。该项目得到了日本国土交通省海事局的支持,作为其支持海洋资源技术研究和发展项目的一部分。

据了解,CORONA UTILITY轮在横滨船厂出发后,三菱造船的技术专家将随船一个航次对该二氧化碳捕集装置进行调试,评估其在海上的运行性能,并对二氧化碳捕集情况进行分析。在此之后,一直到2021财年底(即2022年3月份),将由船上船员针对装置的安全性和操作性进行试用和评估,同时开展进一步的商业化测试,比如精简装置的尺寸和重量,让二氧化碳捕集系统更高效。

K Line表示,其会依据“2050环境愿景”("K" LINE Environmental Vision 2050)继续研究、开发和引入的各种环境保护方面的技术(包括“CC-OCEAN”项目),为实现温室气体减排的目标和碳中和社会的构建进一步努力。

碳捕捉与封存(CCS)技术

众所周知,地球正处于一个关键的节点。随着温室气体排放量逐年增加,气候问题日益严重。为了地球更光明和美好的未来,在温室气体治理领域涌现出了很多创新的解决方案,其中一个似乎有望推广,即碳捕捉与封存(CCS)技术。虽然这种方法现在还没有被广泛使用,但它很有可能成为实现气候目标的理想途径。

什么是碳捕捉与封存

碳封存是一种复杂的处理方法,将捕获的二氧化碳储存在煤层、含水层、枯竭的石油和天然气储层以及地球表面深处的其他空间。从生产源头(如发电厂)或者直接从空气中收集燃烧后产生的废气。然后,在燃料燃烧之前或之后将二氧化碳从其他气体中分离出来。这种技术可以捕获化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量的90%。

碳捕捉与封存包括三个环节:

1.   捕获二氧化碳;

2.   运输二氧化碳;

3.   在地下枯竭的油气田或含水层安全地储存二氧化碳。

首先,碳捕捉技术将二氧化碳从发电和工业生产过程中产生的气体中分离出来。然后,通过管道或船舶运输二氧化碳(可残奥:→二氧化碳CO2运输船,你见过吗?),并进行安全的储存。每年有数百万吨二氧化碳通过公路罐车、船舶和管道运输,用于商业领域。实际上,美国已经有四十多年的二氧化碳运输经验。最终,二氧化碳被储存在经过严格检验的地质岩层中,这些岩层通常位于地表以下几公里处。

航运中的碳捕捉

目前,航运业发现自己正处于一个关乎其绿色发展的关键十字路口。根据IMO的目标,与2008年相比,国际海事组织试图在2050年减少航运业50%的碳排放量,该行业正在向着绿色航运的目标靠拢。

虽然目前采用替代燃料和船舶降速的方法深得船东的青睐,但很多人说,未来航运业脱碳要依靠碳封存技术。具体来说,根据日本最新的一项研究,如果技术够成熟,船载碳捕捉系统可以减少85%到90%的二氧化碳排放量。

但是该研究强调,经捕获的二氧化碳将比消耗的燃料重得多,比标准石油重四倍。因此,这也需要额外的能量来推动船只到达最终目的地。此外研究人员指出,尽管可以使用任何燃料,但在使用前都需要进行去去硫和去硝酸盐的预处理。此外,还必须建立卸载和处理已捕集碳的系统。

尽管存在以上这些问题,有一个创新项目还是看中了这项技术在脱碳方面的巨大潜力,即DecarbonICE项目。该项目由包括NYK、Sovcomflot、Knutsen OAS、Ardmore和DSME在内的一批航运公司与海事发展中心合作开展,开发了一种船载碳捕捉和碳封存的技术手段。

DecarbonICE项目于2019年10月启动,并贯穿2020年一整年。该项目旨在撰写一份可行性研究报告,并推动国际海事组织对该技术审批程序的启动。虽然该项目主要聚焦于新造船,但也考虑对现有船舶进行技术改造,从而助力其更快速地国际海事组织目标靠拢。     

DecarbonICE项目主席、DNVGL前总裁兼首席执行官Henrik O. Madsen表示,如果未来使用生物燃料和电燃料等碳中和燃料,DecarbonICE项目可以创造负碳航运,从而有助于减少大气中的碳含量,而且成本远低于岸上的碳捕获技术。

此外,三菱于2020年8月宣布,将建造并测试一套船舶碳捕捉系统,旨在大幅减少航运业的的碳排放。(也就是上文的这套系统)。该系统承诺将减少高达90%的船舶碳排放量,甚至为新燃料的生产提供原材料。三菱解释称,该项目的设计会将陆上发电厂现有的二氧化碳捕获系统的设计转换为海洋环境,并将其安装在实际航行的船舶上。该技术的研发和测试阶段将持续两年,三菱预计在2021年年中完成船载碳捕捉系统的建设。

碳封存的利与弊

当谈到碳封存的好处时,它的绿色环保的特性是最重要的。有了这项技术,排放出的二氧化碳将不会扩散,也不会加剧气候变化。此外,许多支持者表明,碳封存实际上比从化石燃料转向太阳能等可再生能源更便宜。

但是,根据三菱对其项目的计算,该系统将使传统的VLCC船成本增加4500万美元以上。而且,投资的收益并不是唯一的障碍,碳捕捉装置的大小和重量也成为了需要面对的挑战。MHI项目的碳捕获系统采用了已在陆上应用的处理方法,整个系统设备的重量将超过4500吨,或接近船舶载重量的2%。

另一个难点是碳捕捉并不是完全有效的,捕获率约为86%。虽然这项技术有望在未来得到改进,但目前看来,仍然无法制造出无碳排放的船只。

碳封存确实是一个实现航运气候目标的创新方案。虽然这项技术在陆上并不新鲜,但将其应用于船舶将需要添加与之不同的必要条件。如果航运业能够解决这些新的问题,碳封存确实是一个很好的解决方案。

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