碳捕集與利用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益如何？

近年來，碳捕集與利用（carbon capture and utilization，CCU）技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，該技術(shù)可以將CO2轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)可行的燃料和原料，同時(shí)可以替代基于化石燃料的等價(jià)物的使用，對實(shí)現(xiàn)凈零排放的未來具有重要作用。

本文提出并評估了整體電化學(xué)CCU（integrated electrochemical CCU）工藝，并從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境角度將其與碳捕集與封存（carbon capture and storage，CCS）路線進(jìn)行了比較?；诒泵酪蛔?00MW的天然氣聯(lián)合循環(huán)（natural gas combined cycle，NGCC）電廠，本文進(jìn)行了3個(gè)案例研究——NGCC、NGCC+CCS和NGCC+CCU，考慮了電化學(xué)碳捕獲（基于熔融碳酸鹽燃料電池）和CO2轉(zhuǎn)化（基于電化學(xué)濃差電池）技術(shù)。利用生命周期評估和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，本研究在保守、基準(zhǔn)和樂觀情景下揭示了不同CCU技術(shù)的總體經(jīng)濟(jì)可行性和環(huán)境影響。三種情景在負(fù)載系數(shù)、CO2電解槽能源效率、CO2轉(zhuǎn)化效率、天然氣價(jià)格等參數(shù)上進(jìn)行了區(qū)分設(shè)置。

分析表明，在基準(zhǔn)CCU情景下，CCU不同技術(shù)選擇對應(yīng)的碳產(chǎn)品可帶來經(jīng)濟(jì)效益（與CCS相比，一氧化碳和正丙醇分別增加67％和10％的毛利率）或環(huán)境效益（與CCS相比，甲酸生產(chǎn)將減少約721千噸CO2e /年（CO2e，二氧化碳當(dāng)量）），但經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益之間存在權(quán)衡（trade-offs）。在樂觀情景下，盡管所有CCU技術(shù)選擇都比CCS路線更具有經(jīng)濟(jì)吸引力，但僅甲酸生產(chǎn)將比CCS具有更好的環(huán)境效益（可減少約146.5萬噸CO2e /年）。