上海在全球率先實(shí)現(xiàn)船舶碳利用閉環(huán)，為航運(yùn)業(yè)大規(guī)模脫碳樹立標(biāo)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(zhǎng)興島南岸毗鄰長(zhǎng)江的一個(gè)碼頭上，一只白色的20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱形儲(chǔ)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(yuǎn)洋船舶排放的煙氣中捕集并在船上完成液化、存儲(chǔ)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(yùn)到長(zhǎng)興島，將由當(dāng)?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(yùn)輸及應(yīng)用，主要都由滬上相關(guān)單位牽頭實(shí)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(chǔ)、利用的完整閉環(huán)。

 

一艘大型遠(yuǎn)洋船每年排放的二氧化碳，相當(dāng)于數(shù)萬輛機(jī)動(dòng)車年度碳排放量的總和；整個(gè)航運(yùn)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(yùn)業(yè)亟需找到實(shí)用、高效的降碳技術(shù)。上海此次探索，可以說為全球航運(yùn)業(yè)大規(guī)模脫碳樹立了標(biāo)桿。

 

多項(xiàng)“首創(chuàng)”，啟示降碳新方向

 

相比于每年全球航運(yùn)業(yè)逾10億噸的碳排放量，長(zhǎng)興島上這個(gè)碳儲(chǔ)罐的最大容量只有20噸左右，但它凝結(jié)著多項(xiàng)“首創(chuàng)”，為航運(yùn)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(tuán)所屬上海齊耀環(huán)保科技有限公司自主研制。請(qǐng)留意“全流程”這個(gè)關(guān)鍵詞，齊耀環(huán)保總經(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(chǔ)存。運(yùn)行數(shù)小時(shí)后，系統(tǒng)會(huì)因?yàn)?ldquo;吃得太飽”而無法再捕集更多碳。齊耀環(huán)保此次為航運(yùn)巨頭長(zhǎng)榮海運(yùn)旗下“長(zhǎng)頂”號(hào)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(chǔ)等全流程加工工序。當(dāng)這罐二氧化碳卸岸時(shí)，整艘船上的捕集系統(tǒng)實(shí)際上已持續(xù)運(yùn)行3個(gè)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(diǎn)，既有技術(shù)難度，也要突破制度空白。負(fù)責(zé)此次卸岸和運(yùn)輸工作的上港物流公司董事長(zhǎng)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(zhēng)議——它算不算廢棄物？是否要作為進(jìn)口貨物通關(guān)？要不要按危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)施監(jiān)管？這些難點(diǎn)，只有經(jīng)歷實(shí)戰(zhàn)才會(huì)充分暴露，才有機(jī)會(huì)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(yàn)，為后續(xù)完善制度提供了契機(jī)。

 

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(dá)99.7%，完全符合工業(yè)用氣標(biāo)準(zhǔn)，卸岸后可直接供長(zhǎng)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(jìn)一步凸顯出此次探索對(duì)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(shí)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(dòng)研發(fā)。6年來，他們從工程樣機(jī)開始，經(jīng)過不斷測(cè)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(shí)現(xiàn)實(shí)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(duì)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(jì)等一系列達(dá)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(diǎn)，為不同的船量身定制相關(guān)裝置。

 

正因?yàn)橛腥绱硕嗟膬?yōu)勢(shì)，該方案得到長(zhǎng)榮海運(yùn)的認(rèn)可，并應(yīng)用于1.4萬標(biāo)箱大型集裝箱船“長(zhǎng)頂”號(hào)。2023年，齊耀環(huán)保、長(zhǎng)榮海運(yùn)以及船舶設(shè)計(jì)方、船級(jí)社等相關(guān)單位展開合作，歷時(shí)10個(gè)月完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、船級(jí)社認(rèn)證、設(shè)備加工等工作；等到11月，趁著“長(zhǎng)頂”號(hào)入塢檢修的檔期，僅用2個(gè)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(hù)航。到4月底，“長(zhǎng)頂”號(hào)靠泊洋山港，整個(gè)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行超過3個(gè)月。

 

如果說碳捕集主要靠技術(shù)牽引，那么，碳循環(huán)則更強(qiáng)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(yùn)輸精心準(zhǔn)備，甚至開始為上海港構(gòu)筑二氧化碳物流體系進(jìn)行全盤謀劃。任海平表示，考慮到未來不同應(yīng)用場(chǎng)景，他們可能會(huì)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(zhǎng)興熱電公司的資源優(yōu)勢(shì)，利用其在長(zhǎng)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(gè)碳儲(chǔ)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(gè)“盆景”，而是整個(gè)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(zhǎng)頂”號(hào)，船齡超過10年，動(dòng)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(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)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(gè)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(duì)照國際海事組織的碳減排路線圖，包括“長(zhǎng)頂”號(hào)在內(nèi)，有一批老舊船只因?yàn)樘寂欧艔?qiáng)度過大，面臨著強(qiáng)制提前退役的風(fēng)險(xiǎn)；加裝碳捕集系統(tǒng)能讓這些船的使用年限延長(zhǎng)10年甚至更久，其中的收益就更為可觀。

 

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

 

如果將眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，船舶碳捕集有望成為一把“鑰匙”，打開一個(gè)更宏大的碳循環(huán)世界。上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院副院長(zhǎng)朱磊透露，目前正與上海長(zhǎng)興島熱電有限責(zé)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(huì)變身為綠色燃料，直接用于交通和工業(yè)領(lǐng)域。中國科學(xué)院上海高等研究院副院長(zhǎng)魏偉則表示，未來捕集自遠(yuǎn)洋船舶的碳可與海上風(fēng)電相結(jié)合，利用風(fēng)電將海水、碳制備出綠色甲醇和綠色燃料，從而在遠(yuǎn)海直接打造大規(guī)模的綠色化工廠。據(jù)測(cè)算，由此制備的綠色化工產(chǎn)品，在價(jià)格上極具競(jìng)爭(zhēng)力。

 

無論從哪個(gè)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(huì)）第81次會(huì)議明確，將船舶碳捕集納入航運(yùn)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(shí)，積極參與全球合作，推動(dòng)船舶碳捕集認(rèn)證、監(jiān)管和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。