“千萬年快進(jìn)” 實探一塊磚的負(fù)碳之旅

　　數(shù)據(jù)顯示，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量占全國碳排放總量15%左右，占全球鋼鐵碳排放總量60%以上，減排壓力巨大，推進(jìn)減碳技術(shù)應(yīng)用至關(guān)重要。

　　從常見的大理石、花崗巖，到形態(tài)各異、璀璨耀眼的珍稀寶石，北京科技大學(xué)百年礦業(yè)史傳承基地礦石展廳擺滿了琳瑯滿目的石頭。在一眾天然礦石陳列當(dāng)中，一塊巴掌大小的“磚”有些另類。

　　這塊名為Carbon2Rock的負(fù)碳鋼渣塊，是由二氧化碳和鋼渣反應(yīng)形成。北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院、碳中和研究院教授蘇偉介紹，這塊磚的五分之一重量來自二氧化碳，大約相當(dāng)于一個人一兩個小時所呼出的二氧化碳。

　　從“能耗雙控”邁向“碳排放雙控”，經(jīng)濟(jì)社會全面綠色轉(zhuǎn)型進(jìn)程正在加快。這塊磚背后的二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)越來越受到關(guān)注。專家表示，在全球變暖不斷加劇的情況下，要以更緊迫的時間表推進(jìn)技術(shù)迭代創(chuàng)新，進(jìn)而推動CCUS技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用。

　　看得見摸得著的二氧化碳

　　Carbon2Rock躋身天然礦石展廳并不違和。

　　蘇偉介紹，這塊磚的形成過程也叫二氧化碳礦化過程，其實是道法自然——模擬了天然礦物逐漸風(fēng)化膠結(jié)成巖的漫長過程，“我們只是自然技術(shù)的搬運工”。

　　鋼渣的組分類似火山噴發(fā)物的組分，就像部分火山巖能夠隨著時間推移，逐漸在二氧化碳風(fēng)化作用下成為巖石圈分布最為廣泛的沉積巖一樣，含有不安定的鈣鎂組分的鋼渣，在被二氧化碳“養(yǎng)護(hù)”之后，發(fā)生碳酸化反應(yīng)，就能夠變成更穩(wěn)定更堅硬的碳酸鹽。

　　不需要千萬年歲月，也不需要數(shù)月光景，只需要實驗室的24小時，這一自然過程就能實現(xiàn)。這項技術(shù)不僅固定了二氧化碳，也提高了“一掰就碎”鋼渣的資源利用率，看似簡單的方程式，產(chǎn)生“1+1＞2”的效果。

　　我國是全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國，鋼鐵產(chǎn)量占全球54%。鋼鐵業(yè)也是制造業(yè)中碳排放最大的行業(yè)。數(shù)據(jù)顯示，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)碳排放量占全國碳排放總量15%左右，占全球鋼鐵碳排放總量60%以上，減排壓力巨大，推進(jìn)減碳技術(shù)應(yīng)用至關(guān)重要。

　　河鋼集團(tuán)可持續(xù)發(fā)展研究中心主任、首席研究員田京雷說，減碳技術(shù)對于鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型至關(guān)重要，未來中國出口到國外的鋼鐵在低碳標(biāo)準(zhǔn)上可能會有所提高，“現(xiàn)在誰能把二氧化碳捕集下來，誰就有未來的核心競爭力?！?/p>

　　“鋼廠既是大量二氧化碳的排放源，也是大量鋼渣的排放源。過去鋼渣真正的利用率不到30%，如何找到適合不穩(wěn)定鋼渣組分的資源化利用方式，是我們需要關(guān)注的問題?！碧K偉表示，這項Carbon2Rock鋼渣選擇性調(diào)控碳化及資源化一體化技術(shù)，能夠適配鋼廠的低濃度煙氣條件，不必專門把二氧化碳先富集出來再進(jìn)行轉(zhuǎn)化，增加了技術(shù)實用性，降低了實施成本；同時，整個過程沒有二次廢水、廢渣、廢氣產(chǎn)生。

　　讓技術(shù)更有生命力

　　能夠固碳的磚可以當(dāng)作普通的磚來用嗎？

　　答案是肯定的，不僅如此，這塊磚還比普通磚抗壓得多。

　　北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院副教授李佳潔向記者展示了固碳磚塊的抗壓性能：實驗平臺上，一直加壓到107兆帕，固碳磚塊才“粉身碎骨”。

　　經(jīng)過二氧化碳“養(yǎng)護(hù)”的鋼渣塊，能夠達(dá)到30兆帕至100兆帕強(qiáng)度。100兆帕也就是每平方米受到1000噸的壓力，李佳潔介紹，具備這樣的性能，就屬于超高性能混凝土，可以用在橋梁建設(shè)等場景；而達(dá)到30兆帕以上，就可以用于道路建設(shè)，50兆帕以上可以用來建造房子。

　　在實驗室，記者看到一些用固碳磚塊做出的刻印著不同logo圖案的文創(chuàng)產(chǎn)品，還有一些帶有紋理的超薄板材，可以代替天然石材作為建筑外墻修飾。“我們可以加一些纖維，做出纖維鋼渣碳化薄板，它的抗折性能要比普通板材強(qiáng)得多?！?/p>

　　此外，蘇偉介紹，固碳磚生物相容性較好，可以作為護(hù)坡石、護(hù)坡磚，用于生態(tài)修復(fù)工程。蘇偉認(rèn)為，固碳產(chǎn)品不但要追求技術(shù)指標(biāo)的極致先進(jìn)，還要兼顧適配多個應(yīng)用場景。例如，蘇偉團(tuán)隊并沒有追求產(chǎn)品極致的固碳率，如今實現(xiàn)20%左右固碳率，就固碳本身來看，還有不少潛能，“我們希望在固碳的同時更關(guān)注產(chǎn)品開發(fā)，盡可能實現(xiàn)鋼渣資源化利用，讓技術(shù)更有生命力?！碧K偉說。

　　價格是市場競爭力的重要方面，這樣做出的固碳磚會比普通磚更貴嗎？

　　蘇偉表示，鋼鐵固廢成本是有優(yōu)勢的，未來在加工過程中用上綠電，那么整個成本與碳排會比傳統(tǒng)類似材料均大幅降低。當(dāng)前二氧化碳固碳的“綠色溢價”還沒能完全體現(xiàn)，隨著碳市場的完善，固碳、減碳技術(shù)的價值一定能逐步發(fā)揮出來。

　　走出實驗室 走向產(chǎn)業(yè)化

　　2024年5月，蘇偉團(tuán)隊的Carbon2Rock鋼渣選擇性調(diào)控碳化及資源化一體化技術(shù)，通過了騰訊發(fā)起的中國CCUS領(lǐng)域首個億元級資助計劃“碳尋計劃”終選，是“碳尋計劃”在試點支持賽道上重點支持的四個項目之一，將由河鋼集團(tuán)提供場景和配套資金，在河鋼唐鋼建設(shè)行業(yè)首個1000噸碳/年的鋼鐵行業(yè)煙氣直接鋼渣固定應(yīng)用示范項目。

　　蘇偉表示，這是國內(nèi)的行業(yè)首臺套項目，目前產(chǎn)線設(shè)計已經(jīng)完成，打通整套工藝流程后，將對下一步實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用起到支撐作用，“我們已經(jīng)在與合作伙伴探討固碳產(chǎn)品在礦井填充、礦山修復(fù)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用場景?！?/p>

　　像蘇偉團(tuán)隊這樣得到“碳尋計劃”深度支持的項目共有13個，它們從三百多個申報項目中脫穎而出。在對申報項目評審和考察過程中，騰訊可持續(xù)社會價值副總裁許浩發(fā)現(xiàn)，CCUS技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)創(chuàng)新點，國內(nèi)均有團(tuán)隊參與，呈現(xiàn)活躍態(tài)勢。“哪怕今天我們還沒有明確的碳價格激勵，已經(jīng)有CCUS初創(chuàng)企業(yè)能夠進(jìn)行市場化發(fā)展，這意味著該項技術(shù)潛力非常大，讓我們認(rèn)為CCUS很有前景。”許浩說。

　　不過，成本仍然是困擾CCUS技術(shù)擴(kuò)大應(yīng)用的最大掣肘。研究顯示，按照當(dāng)前CCUS技術(shù)成本計算，以電廠和水泥廠為例，加裝CCS（碳捕集與封存）之后，每度電和每噸水泥成本漲幅會超50%；鋼鐵廠加裝CCS之后，每噸鋼成本將上漲超15%。

　　蘇偉也表示，鋼鐵產(chǎn)業(yè)二氧化碳排放是非常復(fù)雜的，對于中國鋼鐵行業(yè)來講，應(yīng)該走出一條能夠與工藝流程緊密結(jié)合的CCUS技術(shù)路線。

　　降低成本最主要的還是依靠技術(shù)創(chuàng)新?！拔覀兿Ｍ夹g(shù)迭代進(jìn)程越快越好，因為二氧化碳還在不停地往大氣里排放，我們需要以更緊迫的時間表來做這件事，盡快進(jìn)行研發(fā)、試點、規(guī)?；殉杀敬蛳聛?，進(jìn)而實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。”許浩表示。

　　這也正是騰訊發(fā)起“碳尋計劃”的初心。許浩說：“我們聯(lián)合包括河鋼集團(tuán)、華潤集團(tuán)、海螺集團(tuán)等合作伙伴，為脫穎而出的項目提供億元級資金和資源支持，以助推這些前沿技術(shù)走出實驗室，進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化第一步?！?/p>

　　今年第二期“碳尋計劃”將擴(kuò)大為在全球范圍內(nèi)尋找前沿低碳技術(shù)，在CCUS和碳移除技術(shù)基礎(chǔ)上，覆蓋包括長時儲能等更多創(chuàng)新技術(shù)，并與國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)伙伴合作，助力技術(shù)跨越“死亡谷”。