化学工业如何实现零二氧化碳排放的气候目标?
瑞士联邦委员会已决定该国到2050年实现碳中和 。许多其他国家/地区的政府也在追求类似的目标 。就汽车交通和整个电力部门而言 , 这可能具有挑战性 , 但并非没有可能 。例如 , 通过系统化的电气化和碳中和能源的独家使用 。【化学工业如何实现零二氧化碳排放的气候目标?】
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化学工业零净CO 2排放的目标
- 对于化学工业而言 , 这种转换将更加困难 。尽管对于许多其他工业部门而言 , 首要关注的是其能源效率 , 但化学工业还必须解决原材料问题 。
- 苏黎世联邦理工学院工艺工程学教授马可·马佐佐蒂(Marco Mazzotti)解释说:“聚合物 , 塑料 , 合成纺织纤维和药物都含有碳 。它必须来自某个地方 。” 就目前情况而言 , 这种碳的绝大部分来自石油和天然气 。在生产过程中 , 以及化学产品在其使用寿命结束时燃烧或分解时 , 它们会释放CO 2 。
- 以具体数字和甲醇生产为例 , 来自苏黎世联邦理工学院和乌得勒支大学的Mazzotti及其同事现在已系统地比较了各种旨在将化学工业的净CO 2排放量降低至零的方法 。
- 这项新研究的主要结论是 , 实际上可以实现在化学工业中实现零净CO 2排放的目标 。但是 , 为实现该目标而进行的研究检验的所有方法都有其优点和缺点 , 它们在世界不同地区都有不同的表现 。
- 另外 , 所有三个概念比当前的生产方法需要更多的能量(以电的形式) 。
- 一种方法涉及继续使用化石资源作为原材料 , 但系统地捕获CO 2排放 , 并使用称为碳捕获和封存(CCS)的方法将其隔离在地下 。这种方法最大优点是 , 今天的工业生产过程无需更改 。但是 , 存储地点在地质方面必须合适 , 例如提供含有盐水的深层沉积层 。
- 另一种方法是使用来自CO 2的碳预先从空气或工业废气中捕获 , 此过程称为碳捕获和利用(CCU) 。化学产品所需的氢气将使用水从水中获得 。该方法将涉及化学生产过程的大修和重建工业基础设施的大部分 。此外 , 它需要大量的电力 , 是CCS的六到十倍 。
- 最后的选择是使用生物质(木材 , 制糖厂 , 油料厂)作为化学工业的原料 。尽管这种方法比其他方法需要更少的电力 , 但它需要大量土地来种植农作物-比其他方法需要40-240倍的土地 。
- Mazzotti及其合作者的研究基于甲醇的生产 , 这类似于用于生产燃料的过程 。因此 , 他们的工作也为有关未来飞机燃料的讨论提供了信息 , 正如马佐蒂所指出的那样:“即使是专家 , 我们也屡次听到 , 航空成为碳中和的唯一途径是使用合成燃料 。”
- 生产合成燃料是一个非常耗能的过程 。如果将燃煤或燃气发电站的电力用于此目的 , 则合成燃料的碳足迹将比化石燃料更大 。
- 研究表明 , 合成燃料至少有两种可行的替代方法:如果CO 2可以用于航空 , 则可以继续使用化石燃料 。飞机排放的碳被捕获并隔离在其他地方 , 或者可以从生物质中获取燃料 。
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