脱碳塔真的要来了？

本刊记者 王思佳

为进一步推进国际航运减排进程，国际海事组织（IMO）敲定了减排三步走战略，并制定了雄伟目标——到2050年实现零碳。然而就目前行业现状而言，绿色技术措施尚在研究中，零碳燃料也还未普及，想要实现IMO制定的目标，无论从时间还是操作难度方面都存在巨大挑战。那么，相较于其他措施，成本与时间优势明显的碳捕获与封存技术会是苦苦寻觅脱碳路径无门的航运业的最佳选项吗？船上又该如何进行碳捕获？脱碳塔真的要来了吗？

航运业减碳新选项

为推动国际航运业尽快实现减排目标，IMO于2018年通过了减少船舶温室气体排放的初步战略，从愿景目标、减排力度、指导原则、不同阶段的减排措施和影响等方面对航运业应对气候变化的行动作出总体安排。这不仅是全球航运业首次为应对气候变化制定的温室气体减排战略，更是IMO在航运温室气体减排谈判进程中的重要里程碑。该初步战略确定了温室气体减排的量化目标及阶段性减排措施：与2008年相比，国际航运每单位运输活动的平均二氧化碳（CO2）排放量到2030年至少降低40%，并力争到2050年降低70%；与2008年相比，到2050年国际航运的年度温室气体总排放量至少降低50%。

为推动低碳技术的研发进展，加快实现船舶向低碳、零碳燃料的转型发展，推进国际航运业温室气体减排进程，IMO专门制定了三个阶段的措施：短期措施（2018—2023年），改善新船和现有船的技术和运行能效，发起研究开发替代性燃料等新技术的行动；中期措施（2023—2030年），引入替代性低碳和零碳燃料实施计划，加强技术合作与能力建设等；长期措施（2030年以后），引入零碳燃料，鼓励广泛采用可能的新型减排机制。

根据计划可以看出，初步战略将于2023年正式定为最终战略，留给业界的时间已十分紧迫。为提升行业竞争能力，世界主要航运和造船国家积极制定绿色船舶发展规划，各大企业纷纷加快了船舶减排技术的研究步伐。

挪威政府决心到2030年将国内航运和渔船的碳排放量削减50%，并采取立法规划、财政支持、政企合作、配额制度、公共采购减排化、注册激励机制等手段持续推进各类型船舶的低碳减排工作，加快航运业的绿色发展。日本正致力于在2030年前引入超低排放或零排放船舶，以期实现90%及以上（较2008年）的温室气体减排量。英国将2020—2030年视为突破和发展零排放船舶技术的关键时期。为了实现2030年的船舶脱碳方案，英国明确《低碳行动 2050》中关于发展零排放船舶的需求，开展零排放船舶的工业可行性评估，厘清现行船舶与零排放船舶之间的差距，对不同的脱碳方案进行比较，明确向零排放船舶过渡发展过程中的推动因素，制定低碳行动计划来推动零排放船舶全面发展。

除了政府的规划，部分领军企业更是主动提出要提前实现零碳目标。集装箱航运巨头马士基在2018年便率先宣布，为加速向碳中和航运过渡，公司计划到2050年实现净零碳排放目标。今年年初进一步宣布，将在2023年推出全球第一艘碳中和集装箱船舶，比此前计划在2030年实现该目标提前了七年，此举将加快船舶运营领域的脱碳速度。

目前，行业已经探索出的可实现零碳的手段包括技术措施（例如船舶能效设计指数EEDI、优化船型、开发新能源船型、采用螺旋桨节能技术、采用节能涂层等）、营运措施（例如减小船体的粗糙度、加强日常管理维护、采用经济航速等），以及使用替代能源或新能源（例如生物燃料、氢气、氨气等）等。

然而，这些措施想要实现广泛推广与应用显然还有较长的一段路需要走，但减少温室气体排放却刻不容缓，尽快找到有效的脱碳路径成为全行业亟待解决的难题。就在大家苦苦寻觅之时，一个对于航运业具有里程碑意义的事件给了行业以启发——IMO限硫法规的生效。2020年1月1日，史上最严限硫法规正式生效，物理干预手段——脱硫塔的立竿见影优势被凸显出来，一时间，脱硫塔成为各大船东争相抢购的市场主流产品。

随着废气清洁技术在船舶上的应用逐渐成熟，让人不禁思考，是否可利用此技术来解决脱碳难题呢？目前各方正在研究中的多种碳捕获与封存技术显然为这一设想提供了新的方向。

CCS技术发展迅速

碳捕获与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS）是指将二氧化碳从工业和能源等相关源中分离、收集和封存，以避免其进入大气层的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。

目前，各国都已展开了关于碳捕获与封存技术的相关研究，并已取得相应进展。包括丹麦海事发展中心的DecarbonICE技术、瓦锡兰(Wärtsilä)的“脱碳塔”、Daphne Technology的通用绿色转化器(回收利用捕获气体)技术等。

丹麦海事发展中心所开展的DecarbonICE技术解决方案的概念基于捕获和封存两个部分。船舶废气中的二氧化碳和其他温室气体(GHG)在船上通过低温过程被捕获并变成干冰。在正常的船舶作业过程中，利用成熟的海上技术将干冰运输到海底沉积物中。在该项目中，二氧化碳将以液态二氧化碳和二氧化碳水合物的形式安全、永久地储存。DecarbonICE方案可以用于新建的船舶，也可用于现有船舶的改造，为向IMO目标过渡提供了新的选项。该方案得到了日本船东日本邮船（NYK Line）、新加坡油轮船东Teekay、新加坡环球航运集团(BW Group)、爱尔兰船东阿德莫尔（Ardmore）、俄罗斯最大航运公司Sovcomflot、巴西淡水河谷公司(Vale）以及挪威独立油轮船东和运营商Knutsen OAS等船东和租船人的支持。据悉，该方案正在经历从概念阶段到监管审批的过渡，据称有潜力将航运温室气体排放量减少约90%。此外，据该公司称，与未来的碳中性燃料(如生物燃料和电力燃料)相结合，该脱碳技术可以创造负碳运输的可能，从而以比岸上碳捕获低得多的成本为大气碳减排做出贡献。

脱碳塔。挪威绿色船舶系统制造商Teco 2030也推出了堪称洗涤塔2.0的下一代船舶废气清洁系统，该装置能够有效减少各类废气排放，还配备了碳捕获和储存功能。这款产品被命名为“未来漏斗”(Teco 2030 Future Funnel)。据了解这款模块化的废气净化系统适用于所有类型的化石燃料，符合IMO有关硫氧化物排放的现有法规，而且还为将来应对颗粒物、黑碳、氮氧化物以及二氧化碳排放监管要求做好了准备。“未来漏斗”优势明显：同时符合0.1%和0.5%限硫法规要求，硫氧化物减排率高达99.9%；干、湿运行皆可；维护成本低，易于操作；可以在航行中进行安装，仅需短暂停靠即可进行海底门和舷外安装，从而减少停工时间；具有开环、混合和混合就绪系统；适用于所有类型的船舶和发动机，仅需微小改动；资本支出和运营支出低。此外，芬兰知名脱硫塔制造商瓦锡兰最近也强调了在废气排放点进行碳捕获的潜力，就像目前利用洗涤塔去除硫氧化物那样。瓦锡兰的初步发现表明，在船上进行碳捕获和封存“在技术上是可行的”，他们将在挪威莫斯地区安装一个1兆瓦的试点装置来测试这一理论。

通用绿色转化器(回收利用捕获气体)。由沙特阿美能源风险投资公司(Saudi Aramco Energy Ventures)资助，并获得了欧盟的资金支持的初创企业Daphne Technology将目光聚焦在解决各种燃料所产生的二氧化碳，其目标是在2021年年底之前安装世界首个实现循环经济的干式废气清洁系统。目前，该公司正在开展多个试点项目，其中一个期间项目是可以安装在船舶上的通用绿色转化器，即插即用，该项目旨在消除船舶废气中的有毒污染物和GHG排放物，包括99%的硫氧化物(SOx)和颗粒物(PM)，以及85%的氮氧化物(NOx)。据介绍，该装置还有望将使用LNG双燃料发动机的船舶的甲烷泄漏减少约80%，还能够转化未来船舶应用氨燃料导致的氨泄漏。与市场上其他可用的单一污染物技术相比，该多污染物减排技术在减少空气和海洋污染方面更加有效。该技术安装简单、快捷、便宜，且是独立并可扩展，与船舶引擎的大小成比例。可安装于现有船舶，也可应用于新造船。据称使用该技术的船舶可以满足甚至超过当局以及IMO的排放法规。此外，该技术涉及到高能电子，它能分解烟囱中的分子，因此排放出来的物质可以被捕获、存储并且再利用作肥料生产。

最佳选项“脱硫塔”

CCS技术可以分为捕集、运输以及封存三个步骤，目前捕获技术已经发展得较为成熟，封存技术以及二氧化碳运输技术均还处于研究中。对于该应用的前景，业界各方整体态度相对乐观。

瓦锡兰公司董事Sigurd Jenssen表示：“碳捕获技术令人振奋，因为它可以在相对较短的时间内显著减少碳排放，而且碳捕获更适合船舶应用。CCS将在2050年之前降低航运业温室气体排放量的重任中发挥重要作用。”的确，与替代燃料相比，开发碳捕获技术可能还需要几年时间，而前者需要更长的时间来建设必要的基础设施。

巴西淡水河谷黑色金属价值链主管Vagner Loyola也曾表示，公司一直希望为减少客户和供应商的排放做出贡献，而航运业也包括在这一战略中。而脱碳技术正是公司为实现这一目标而研究的技术之一。

Sigurd Jenssen表示：“当然，我们想要测试的是陆基设计是否可以转移到船上，不过这还需要克服诸如空间等操作限制。”据了解，该系统可能需要一个单独的废气清洁系统，同时，还需要做更多的试验来验证现有的洗涤塔是否也可以处理二氧化碳萃取。唯一的区别可能是需要选择不同的溶剂类型。

“在陆地上有可能实现90%的碳减排，但是对于航运，我们将从70%开始，这是每艘船的减排目标。”Sigurd Jenssen介绍道。

除此之外，目前对于碳捕获和封存仍有很多亟待解决的问题，包括确保二氧化碳的永久安全封存；确保二氧化碳不会对环境产生负面影响，特别是生物多样性；采取国际协商一致的程序以独立核查监测二氧化碳的相关活动；降低碳捕获和封存的成本以大规模实施这一技术等。

当然，有业界人士可能也会担心如果将收集起来的二氧化碳排放到其他地方，将会造成新的进一步影响，例如排放到海底，可能会破坏海底生态等。

图1 丹麦海事发展中心的DecarbonICE技术

图2 Teco 2030推出船舶废气清洁系统

但就目前而言，综合成本及时间优势，“脱碳塔”显然是不失为航运业当下的最优选项之一。同时，尽管CCS的大规模商业推广尚需时日，但业界也较为看好CCS的技术应用前景。

Sigurd Jenssen指出，无论最后是哪种措施得以推广，想要降低航运业对于环境的影响并非只有一种方式，而是需要跨行业、跨领域进行广泛合作与创新。未来，环境法规必将越来越严苛，这定将对航运业带来巨大影响与挑战，但同时，这也将为行业带来新的发展机遇，助力行业快速迈向绿色、环保、可持续发展的方向。相信在不久的将来，航运业定将走出一条属于自己的有效脱碳路线。