上海在全球率先實現(xiàn)船舶碳利用閉環(huán)，為航運業(yè)大規(guī)模脫碳樹立標桿

在全球碳減排發(fā)展史上，上海又留下重要一筆。

 

在崇明區(qū)長興島南岸毗鄰長江的一個碼頭上，一只白色的20英尺標準集裝箱形儲罐引人注目。它所裝載的液態(tài)二氧化碳，普通又不普通。

 

這是全球第一罐從大型遠洋船舶排放的煙氣中捕集并在船上完成液化、存儲的二氧化碳。上月底，在隨船靠泊洋山港期間，它完成卸岸，幾天前又被運到長興島，將由當?shù)刂圃鞓I(yè)企業(yè)用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)?？紤]到這套船用碳捕集裝置的研發(fā)、制造，包括后續(xù)二氧化碳的卸岸、運輸及應(yīng)用，主要都由滬上相關(guān)單位牽頭實現(xiàn)，這也意味著上海已在全球率先構(gòu)建起船舶碳捕集、存儲、利用的完整閉環(huán)。

 

一艘大型遠洋船每年排放的二氧化碳，相當于數(shù)萬輛機動車年度碳排放量的總和；整個航運業(yè)的碳排放量約占全球排放的3%。在各國越來越關(guān)注氣候變化的背景下，航運業(yè)亟需找到實用、高效的降碳技術(shù)。上海此次探索，可以說為全球航運業(yè)大規(guī)模脫碳樹立了標桿。

 

多項“首創(chuàng)”，啟示降碳新方向

 

相比于每年全球航運業(yè)逾10億噸的碳排放量，長興島上這個碳儲罐的最大容量只有20噸左右，但它凝結(jié)著多項“首創(chuàng)”，為航運業(yè)降碳帶來重要啟示。

 

首先，捕集這罐二氧化碳的是全球首套全流程船用碳捕集系統(tǒng)，由中國船舶集團所屬上海齊耀環(huán)?？萍加邢薰咀灾餮兄啤Ｕ埩粢?ldquo;全流程”這個關(guān)鍵詞，齊耀環(huán)?？偨?jīng)理蘇毅告訴記者，此前曾有其他國家嘗試開發(fā)船舶碳捕集裝置，但功能僅限于“捕集”，無法儲存。運行數(shù)小時后，系統(tǒng)會因為“吃得太飽”而無法再捕集更多碳。齊耀環(huán)保此次為航運巨頭長榮海運旗下“長頂”號集裝箱船打造的系統(tǒng)，除了捕集碳之外，還能在船上完成二氧化碳的提純、液化、存儲等全流程加工工序。當這罐二氧化碳卸岸時，整艘船上的捕集系統(tǒng)實際上已持續(xù)運行3個多月。

 

其次，這是全球首次從船上將捕集到的二氧化碳完成船岸卸載轉(zhuǎn)移。要做到這一點，既有技術(shù)難度，也要突破制度空白。負責此次卸岸和運輸工作的上港物流公司董事長任海平告訴記者，由于這是破天荒的第一次，如何定義這罐二氧化碳的“身份”都曾經(jīng)歷過爭議——它算不算廢棄物？是否要作為進口貨物通關(guān)？要不要按危險化學品實施監(jiān)管？這些難點，只有經(jīng)歷實戰(zhàn)才會充分暴露，才有機會解決。最終，在海事、海關(guān)、邊檢等部門積極配合下，上海此次首度卸岸操作，為行業(yè)積累了經(jīng)驗，為后續(xù)完善制度提供了契機。

 

此外，從船上捕集的碳，必須找到合適的“歸宿”。而這罐碳的純度高達99.7%，完全符合工業(yè)用氣標準，卸岸后可直接供長興島上的工業(yè)企業(yè)用于焊接、冷卻等作業(yè)。由此，船舶碳捕集也首次打通碳利用閉環(huán)的“最后一公里”，進一步凸顯出此次探索對減排的意義。

 

率先突破，背后是創(chuàng)新與眼光

 

船舶碳減排的話題近年迅速升溫。上海之所以能率先實現(xiàn)突破，關(guān)鍵在于本地各參與方的創(chuàng)新精神和戰(zhàn)略眼光。

 

蘇毅告訴記者，早在2018年，他們就察覺到了船舶減碳的潛力，并從諸多技術(shù)路線中篩選出船舶碳捕集方向啟動研發(fā)。6年來，他們從工程樣機開始，經(jīng)過不斷測試、優(yōu)化、迭代，歷經(jīng)中試、產(chǎn)品系列化等開發(fā)，最終在2023年實現(xiàn)實船訂單突破。

 

和陸上同類技術(shù)相比，在海上捕集碳受更多因素制約——船舶煙氣含碳量只有火電廠的約三分之一，捕集起來更困難；船上能源供應(yīng)緊張，而且空間受限，意味著碳捕集系統(tǒng)必須擁有極高的效率。針對這些挑戰(zhàn)，齊耀環(huán)保完成了高效吸收劑、低能耗解吸系統(tǒng)、超臨界液化系統(tǒng)、模塊化設(shè)計等一系列達到世界領(lǐng)先水平的技術(shù)創(chuàng)新，而且可以根據(jù)船東需求和痛點，為不同的船量身定制相關(guān)裝置。

 

正因為有如此多的優(yōu)勢，該方案得到長榮海運的認可，并應(yīng)用于1.4萬標箱大型集裝箱船“長頂”號。2023年，齊耀環(huán)保、長榮海運以及船舶設(shè)計方、船級社等相關(guān)單位展開合作，歷時10個月完成系統(tǒng)設(shè)計、船級社認證、設(shè)備加工等工作；等到11月，趁著“長頂”號入塢檢修的檔期，僅用2個月就完成碳捕集裝置安裝。今年1月中旬，該系統(tǒng)交付后，齊耀環(huán)保派出資深工程師隨船出海，保駕護航。到4月底，“長頂”號靠泊洋山港，整個系統(tǒng)持續(xù)運行超過3個月。

 

如果說碳捕集主要靠技術(shù)牽引，那么，碳循環(huán)則更強調(diào)上下游協(xié)同。物流方面，上港物流不僅為此次二氧化碳運輸精心準備，甚至開始為上海港構(gòu)筑二氧化碳物流體系進行全盤謀劃。任海平表示，考慮到未來不同應(yīng)用場景，他們可能會嘗試船舶、集卡、火車等多種物流方式。而在碳應(yīng)用方面，國電投上海電力積極參與，發(fā)揮旗下長興熱電公司的資源優(yōu)勢，利用其在長興島上已建成的碳輸送管路體系，可以直接將船舶捕集碳送到工業(yè)用戶廠區(qū)門口。

 

絕非“盆景”，將打開碳循環(huán)世界

 

跳出這個碳儲罐“首次”“首創(chuàng)”等光環(huán)，可以說，上海此次并非只是打造了一個“盆景”，而是整個體系已具備推廣、復(fù)制的條件。

 

蘇毅給記者算了一筆賬。加裝碳捕集裝置的“長頂”號，船齡超過10年，動力系統(tǒng)比較陳舊，為滿足國際環(huán)保排放要求，不得不使用高質(zhì)量燃油；但加裝后，他們一方面可以用更低成本的普通燃油實現(xiàn)達標排放；另一方面，每年最多可減碳4萬噸以上，從而在碳稅方面獲得收入。綜合起來看，這套碳捕集裝置每年能為船東帶來約800萬美元收益，而整個改造投入則在千萬美元左右。這意味著，該方案在目前就已具備足夠吸引力。

 

更何況，對照國際海事組織的碳減排路線圖，包括“長頂”號在內(nèi)，有一批老舊船只因為碳排放強度過大，面臨著強制提前退役的風險；加裝碳捕集系統(tǒng)能讓這些船的使用年限延長10年甚至更久，其中的收益就更為可觀。

 

事實上，需要碳捕集技術(shù)的遠非只有老舊船只。由于綠色甲醇、綠氨等減碳方案價格高，供應(yīng)不足，技術(shù)不成熟，根據(jù)美國船級社的預(yù)測，到2050年，含碳燃料在航運業(yè)的占比仍將超過三分之二，換句話說，航運體系對碳捕集的需求將長期存在。

 

如果將眼光放長遠，船舶碳捕集有望成為一把“鑰匙”，打開一個更宏大的碳循環(huán)世界。上海交通大學機械與動力工程學院副院長朱磊透露，目前正與上海長興島熱電有限責任公司等合作，研究用綠電催化二氧化碳制備合成燃料；一旦取得成功，船舶上捕集的碳就會變身為綠色燃料，直接用于交通和工業(yè)領(lǐng)域。中國科學院上海高等研究院副院長魏偉則表示，未來捕集自遠洋船舶的碳可與海上風電相結(jié)合，利用風電將海水、碳制備出綠色甲醇和綠色燃料，從而在遠海直接打造大規(guī)模的綠色化工廠。據(jù)測算，由此制備的綠色化工產(chǎn)品，在價格上極具競爭力。

 

無論從哪個角度看，上海此次“碳”索極具戰(zhàn)略意義，既為上海港打開了成為全球“碳樞紐”的想象空間，更可為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力注入大量創(chuàng)新和綠色元素。

 

蘇毅透露，上月舉行的國際海事組織MEPC（海上環(huán)保委員會）第81次會議明確，將船舶碳捕集納入航運業(yè)減碳路徑并成立了相關(guān)工作組。下一步，已加入該小組的齊耀環(huán)保將在不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈合作、拓展技術(shù)應(yīng)用的同時，積極參與全球合作，推動船舶碳捕集認證、監(jiān)管和標準體系建設(shè)。