生物能源與碳捕集和儲存

作為應對全球氣候變化的關鍵技術之一,碳捕集、封存及再利用技術CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage)可以將CO2 從工業過程、能源利用或大氣中分離出來,直接加以利用或注入地層以實現 CO2 永久減排。

BECCS生物質能-碳捕集與封存(Bio-Energy with Carbon Capture and Storage)就是CCUS中的一類特殊技術,能將生物質燃燒或轉化過程中產生的 CO2 進行捕集、封存,與傳統CCUS技術的區別是可以實現負排放。

基本介紹

  • 中文名:生物能源與碳捕集和儲存
  • 外文名:Bio-Energy with Carbon Capture and Storage
定義,原理,特點,套用,

定義

BECCS生物質能-碳捕集與封存(Bio-Energy with Carbon Capture and Storage)就是CCUS中的一類特殊技術,能將生物質燃燒或轉化過程中產生的 CO2 進行捕集、封存,與傳統CCUS技術的區別是可以實現負排放。

原理

利用植物的光合作用,將大氣中的CO2轉化為有機物,並以生物質的形式積累儲存下來,這部分生物質可以直接用於燃燒產生熱量,或者通過化學反應合成其他高價值的清潔能源。生物質燃燒和化學合成過程中產生的CO2,被認為是植物生長所儲存的CO2釋放出來,(這個過程屬於“淨零排放”);然後利用CCS技術捕獲釋放出來的CO2,將其進一步壓縮和冷卻處理後,用船舶或者是管道輸送,最後被注入合適的地質構造中永久儲存,(這一過程屬於“負排放”)。因此,BECCS技術是一種負排放技術。

特點

一是,資源可獲得性的不確定。適用於BECCS的生物質資源種類不足、生物質資源在空間上分布不均勻,可利用的土地面積、環境政策的制約和技術經濟的發展等都會影響到生物質的可供應量。
二是,BECCS 技術成熟度的不確定性。BECCS技術發展包括生物質能利用和CCS兩個部分:很多先進的生物質能利用技術,如纖維素乙醇、F-T合成生物燃料和生物質氣化聯合循環發電(biomass integrated gasification combined cycle,BIGCC)技術,目前尚處在研發示範階段,未來的發展存在較大不確定性;CCS的很多技術也處於示範工程階段,技術的大規模實施存在眾多挑戰。
三是,BECCS經濟影響的不確定性。BECCS的成本不確定性體現在3個方面:第一,鏈條長,既要考慮生物質能成本,也要考慮CCS成本;第二,類型多,生物質能和CCS不同利用技術間成本差異較大;第三,可能的技術進步存在很多不確定性。此外,BECCS技術本身也有一定的經濟性,因為它可以降低減排成本。
四是,BECCS社會和生態影響的不確定性。生物質能的發展本身就面臨著對社會和生態影響的質疑。例如,生物質燃料的快速發展對2008年全球糧食危機的主要影響?巴西甘蔗乙醇生產對亞馬遜流域的可能環境影響?全球生物燃料生產是否會誘發大規模天然林採伐,從而導致碳排放量增加?因此,BECCS對土地、水、糧食和基礎設施等的影響仍然需要認真研究和討論, BECCS對社會和生態影響存在不確定性。

套用

相較於其他的負排放技術,目前看來,利用BECCS進行二氧化碳負排放的潛力更大。國外的一些科學家對使用不同的負排放技術從大氣中去除二氧化碳進行了詳細的文獻綜述,經過對七項技術——直接空氣捕獲和儲存、海洋施肥、礦物質的增強風化、植樹造林和重新造林、土壤碳的範圍封存、生物碳固存以及生物質能-碳捕集與封存的系統分析與評價,他們認為從碳潛力和碳成本兩方面折中來看,BECCS技術是未來有望將全球溫室效應穩定在低水平的關鍵技術。通過前文國際機構對BECCS貢獻的評估可見,BECCS在通過對CO2進行捕集來降低碳排放的過程中,將會展現出不俗的實力。
中國產業發展促進會生物質能產業分會等單位發布的《3060零碳生物質能潛力藍皮書》提到,若結合碳捕集與封存技術,到2030年,我國利用生物質能將減碳超9億噸,到2060年將減碳超20億噸。
IPCC指出,歷史上經濟發展與能源利用、溫室氣體排放的增加密切相關。可再生能源有助於擺脫這種相關性,從而為可持續發展做出貢獻。如果資源得到可持續開發,並採用高效率的技術,那么生物能源具有減少溫室氣體排放的顯著潛力。
麻省理工學院能源倡議的研究科學家Jennifer Morris也表示:“我們的建模表明,BECCS的好處遠遠超過了成本。” “我們發現,BECCS去除二氧化碳的價值遠遠大於發電的價值。電能本質上是一種副產品”。
發展BECCS技術同時可以解決我國城鄉各類有機棄物無害化、減量化處理問題,如果生物質廢棄物沒有得到有效利用,在自然分解的情況下,將釋放出甲烷等溫室效應更強的氣體。在全面推進鄉村振興戰略的大背景下,未來生物質能發展將需走一條“農業-環境-能源-農業”綠色低碳閉合循環發展之路,在發電利用和非電利用上,BECCS都扮演著重要角色,促進鄉鎮能源結構整體提升。

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