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最新研究!大气中捕获二氧化碳新方法:将DACC技术和地热能相结合【附碳中和技术赛道观察图谱】

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 研选快讯 • 2024-02-23 13:45:23 来源:前瞻网 E1357G0
100大行业全景图谱

瞻观前沿

在一项新的研究中,研究人员开发了一种从大气中捕获二氧化碳的方法,该方法由清洁且相对便宜的地热能提供动力。他们发表在《环境研究快报》杂志上的研究结果表明,通过将直接空气二氧化碳捕获技术 (DACC) 和地热能相结合,可以为大规模二氧化碳(CO₂)去除系统提供足够的能量来去除二氧化碳远离大气并将其安全地存放在地下。

该研究的主要作者、俄亥俄州立大学土木、环境和大地测量工程博士后学者Martina Leveni表示,碳去除技术对缓解气候变化特别有帮助,因为我们可以捕捉到其他方式难以控制的排放类型。所以我们想,我们能否将对彼此有益的技术结合起来,更有效地实现这一目标?

Leveni提出的方法被称为直接空气CO₂捕获与CO₂利用和储存(DACCUS),利用地球表面深层盐水含水层(含有沉积岩和盐水的地下地质构造)中储存的自然热量,为DACC系统持续生产可再生能源。

从空气中捕获的二氧化碳被隔离在这些地质构造中,其中一部分可以循环以提取地热。这种循环将热量带到地表,可以直接使用或转化为电力为系统供电。

捕获二氧化碳

图片来源:环境研究快报(2023)

技术价值观察

目前,我国碳中和产业链核心产业架构从碳排放到碳吸收大致可划分为三部分,前端加强能源结构的调整,用低碳替代高碳、可再生能源替代化石能源;中端提升节能减排水平,包括产业结构转型、提升能源利用效率、加强低碳技术研发及完善低碳发展机制等;后端增强资源循环利用水平,落实生产者责任制度,促进资源品的回收再利用;自然循环端加强生态碳汇,包括开展国土绿化行动,增加森林面积和蓄积量,加强生态保护修复,增强草原、绿地、湖泊、湿地等自然生态系统的固碳能力,增加碳吸纳量。

最新研究表明,研究人员开发出从大气中捕获二氧化碳的新方法。因此,从碳中和产业链上看,该技术处于产业链的后端环节,对碳吸收环节产业较大的影响

图表1:碳中和产业链

宏观市场观察

——二氧化碳捕集技术分类

CO2捕集是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程。

常见的二氧化碳捕集技术主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧等,不同技术应用成熟程度差异较大。目前燃烧前物理吸收法已经处于商业应用阶段,其它大部分燃烧捕集技术处于工业示范阶段。

图表1:二氧化碳捕集技术分类

——空气直接捕集CO₂技术成本呈下降趋势,目前仍然较高

空气直接捕集CO₂(Direct air capture,DAC)技术指利用化学吸附剂,以空气作为CO₂的输运媒介,直接从低浓度的气体分压(40Pa)下富集CO₂的技术,可对小型化石燃料燃烧装置以及交通工具等分布源排放的CO₂进行捕集处理,并有效降低大气中CO₂浓度。

随着CO₂吸收/吸附材料发展以及反应设备更新,成本有所降低,但仍维持在较高价位。CCS技术主要是从排放源将CO₂捕集并分离,整体来看,DAC技术捕集成本高于CCS技术捕集成本,为此目前DAC工艺大多以小试或中试为主。

图表1:不同来源CO₂捕集成本对比(单位:美元/吨)

DAC技术2011年平均捕获成本在610-780美元/吨二氧化碳,2020年平均捕获成本为222-463美元/吨二氧化碳。随着2020年代的商业化以及2040年代和2050年代的大规模实施,DAC系统的成本可能会大幅降低。

图表2:2011-2050年DAC成本评估及预测(单位:美元/吨)

——二氧化碳捕集增量降本趋势明显

碳捕集技术从源头上避免碳排放,是实现碳中和必不可缺的一环。近年来我国积极发展碳捕集技术,根据科技部提出的中国CCUS技术发展路线图,预计到2025年全国CO2捕集规模达到100万吨,2050年规模增长至300万吨以上,市场潜力巨大。

图表4:2025-2050年中国CCUS技术二氧化碳捕集规模预测(单位:万吨)

从捕集成本来看,未来高浓度(>70%)CO2捕集成本将从2025年的100元/tCO2以上,下降至2050年的50元/tCO2以下;低浓度(<35%)CO2捕集成本将从2025年的230元/tCO2以上,下降至2050年的150元/tCO2以下。

图表5:2025-2050年中国CCUS技术二氧化碳捕集成本预测(单位:元/tCO2)

中国碳中和技术赛道热力图

中国碳中和技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,与碳中和关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华北地区,并且以广东、北京地区为重点发展区域,未来布局碳中和技术及其他相关技术的发展路径,极大可能性在于华南、华北地区优先导入,其中可重点关注广东省深圳市福田区、北京市海淀区所处碳中和的相关企业,以及该地方对于碳中和的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国碳中和产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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