本刊記者 王思佳

為進(jìn)一步推進(jìn)國際航運(yùn)減排進(jìn)程，國際海事組織（IMO）敲定了減排三步走戰(zhàn)略，并制定了雄偉目標(biāo)——到2050年實(shí)現(xiàn)零碳。然而就目前行業(yè)現(xiàn)狀而言，綠色技術(shù)措施尚在研究中，零碳燃料也還未普及，想要實(shí)現(xiàn)IMO制定的目標(biāo)，無論從時(shí)間還是操作難度方面都存在巨大挑戰(zhàn)。那么，相較于其他措施，成本與時(shí)間優(yōu)勢明顯的碳捕獲與封存技術(shù)會(huì)是苦苦尋覓脫碳路徑無門的航運(yùn)業(yè)的最佳選項(xiàng)嗎？船上又該如何進(jìn)行碳捕獲？脫碳塔真的要來了嗎？

航運(yùn)業(yè)減碳新選項(xiàng)

為推動(dòng)國際航運(yùn)業(yè)盡快實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，IMO于2018年通過了減少船舶溫室氣體排放的初步戰(zhàn)略，從愿景目標(biāo)、減排力度、指導(dǎo)原則、不同階段的減排措施和影響等方面對(duì)航運(yùn)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的行動(dòng)作出總體安排。這不僅是全球航運(yùn)業(yè)首次為應(yīng)對(duì)氣候變化制定的溫室氣體減排戰(zhàn)略，更是IMO在航運(yùn)溫室氣體減排談判進(jìn)程中的重要里程碑。該初步戰(zhàn)略確定了溫室氣體減排的量化目標(biāo)及階段性減排措施：與2008年相比，國際航運(yùn)每單位運(yùn)輸活動(dòng)的平均二氧化碳（CO2）排放量到2030年至少降低40%，并力爭到2050年降低70%；與2008年相比，到2050年國際航運(yùn)的年度溫室氣體總排放量至少降低50%。

為推動(dòng)低碳技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展，加快實(shí)現(xiàn)船舶向低碳、零碳燃料的轉(zhuǎn)型發(fā)展，推進(jìn)國際航運(yùn)業(yè)溫室氣體減排進(jìn)程，IMO專門制定了三個(gè)階段的措施：短期措施（2018—2023年），改善新船和現(xiàn)有船的技術(shù)和運(yùn)行能效，發(fā)起研究開發(fā)替代性燃料等新技術(shù)的行動(dòng)；中期措施（2023—2030年），引入替代性低碳和零碳燃料實(shí)施計(jì)劃，加強(qiáng)技術(shù)合作與能力建設(shè)等；長期措施（2030年以后），引入零碳燃料，鼓勵(lì)廣泛采用可能的新型減排機(jī)制。

根據(jù)計(jì)劃可以看出，初步戰(zhàn)略將于2023年正式定為最終戰(zhàn)略，留給業(yè)界的時(shí)間已十分緊迫。為提升行業(yè)競爭能力，世界主要航運(yùn)和造船國家積極制定綠色船舶發(fā)展規(guī)劃，各大企業(yè)紛紛加快了船舶減排技術(shù)的研究步伐。

挪威政府決心到2030年將國內(nèi)航運(yùn)和漁船的碳排放量削減50%，并采取立法規(guī)劃、財(cái)政支持、政企合作、配額制度、公共采購減排化、注冊(cè)激勵(lì)機(jī)制等手段持續(xù)推進(jìn)各類型船舶的低碳減排工作，加快航運(yùn)業(yè)的綠色發(fā)展。日本正致力于在2030年前引入超低排放或零排放船舶，以期實(shí)現(xiàn)90%及以上（較2008年）的溫室氣體減排量。英國將2020—2030年視為突破和發(fā)展零排放船舶技術(shù)的關(guān)鍵時(shí)期。為了實(shí)現(xiàn)2030年的船舶脫碳方案，英國明確《低碳行動(dòng) 2050》中關(guān)于發(fā)展零排放船舶的需求，開展零排放船舶的工業(yè)可行性評(píng)估，厘清現(xiàn)行船舶與零排放船舶之間的差距，對(duì)不同的脫碳方案進(jìn)行比較，明確向零排放船舶過渡發(fā)展過程中的推動(dòng)因素，制定低碳行動(dòng)計(jì)劃來推動(dòng)零排放船舶全面發(fā)展。

除了政府的規(guī)劃，部分領(lǐng)軍企業(yè)更是主動(dòng)提出要提前實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)。集裝箱航運(yùn)巨頭馬士基在2018年便率先宣布，為加速向碳中和航運(yùn)過渡，公司計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放目標(biāo)。今年年初進(jìn)一步宣布，將在2023年推出全球第一艘碳中和集裝箱船舶，比此前計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)提前了七年，此舉將加快船舶運(yùn)營領(lǐng)域的脫碳速度。

目前，行業(yè)已經(jīng)探索出的可實(shí)現(xiàn)零碳的手段包括技術(shù)措施（例如船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)EEDI、優(yōu)化船型、開發(fā)新能源船型、采用螺旋槳節(jié)能技術(shù)、采用節(jié)能涂層等）、營運(yùn)措施（例如減小船體的粗糙度、加強(qiáng)日常管理維護(hù)、采用經(jīng)濟(jì)航速等），以及使用替代能源或新能源（例如生物燃料、氫氣、氨氣等）等。

然而，這些措施想要實(shí)現(xiàn)廣泛推廣與應(yīng)用顯然還有較長的一段路需要走，但減少溫室氣體排放卻刻不容緩，盡快找到有效的脫碳路徑成為全行業(yè)亟待解決的難題。就在大家苦苦尋覓之時(shí)，一個(gè)對(duì)于航運(yùn)業(yè)具有里程碑意義的事件給了行業(yè)以啟發(fā)——IMO限硫法規(guī)的生效。2020年1月1日，史上最嚴(yán)限硫法規(guī)正式生效，物理干預(yù)手段——脫硫塔的立竿見影優(yōu)勢被凸顯出來，一時(shí)間，脫硫塔成為各大船東爭相搶購的市場主流產(chǎn)品。

隨著廢氣清潔技術(shù)在船舶上的應(yīng)用逐漸成熟，讓人不禁思考，是否可利用此技術(shù)來解決脫碳難題呢？目前各方正在研究中的多種碳捕獲與封存技術(shù)顯然為這一設(shè)想提供了新的方向。

CCS技術(shù)發(fā)展迅速

碳捕獲與封存（Carbon Capture and Storage，簡稱CCS）是指將二氧化碳從工業(yè)和能源等相關(guān)源中分離、收集和封存，以避免其進(jìn)入大氣層的一種技術(shù)。這種技術(shù)被認(rèn)為是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟(jì)、可行的方法。

目前，各國都已展開了關(guān)于碳捕獲與封存技術(shù)的相關(guān)研究，并已取得相應(yīng)進(jìn)展。包括丹麥海事發(fā)展中心的DecarbonICE技術(shù)、瓦錫蘭(W?rtsil?)的“脫碳塔”、Daphne Technology的通用綠色轉(zhuǎn)化器(回收利用捕獲氣體)技術(shù)等。

丹麥海事發(fā)展中心所開展的DecarbonICE技術(shù)解決方案的概念基于捕獲和封存兩個(gè)部分。船舶廢氣中的二氧化碳和其他溫室氣體(GHG)在船上通過低溫過程被捕獲并變成干冰。在正常的船舶作業(yè)過程中，利用成熟的海上技術(shù)將干冰運(yùn)輸?shù)胶５壮练e物中。在該項(xiàng)目中，二氧化碳將以液態(tài)二氧化碳和二氧化碳水合物的形式安全、永久地儲(chǔ)存。DecarbonICE方案可以用于新建的船舶，也可用于現(xiàn)有船舶的改造，為向IMO目標(biāo)過渡提供了新的選項(xiàng)。該方案得到了日本船東日本郵船（NYK Line）、新加坡油輪船東Teekay、新加坡環(huán)球航運(yùn)集團(tuán)(BW Group)、愛爾蘭船東阿德莫爾（Ardmore）、俄羅斯最大航運(yùn)公司Sovcomflot、巴西淡水河谷公司(Vale）以及挪威獨(dú)立油輪船東和運(yùn)營商Knutsen OAS等船東和租船人的支持。據(jù)悉，該方案正在經(jīng)歷從概念階段到監(jiān)管審批的過渡，據(jù)稱有潛力將航運(yùn)溫室氣體排放量減少約90%。此外，據(jù)該公司稱，與未來的碳中性燃料(如生物燃料和電力燃料)相結(jié)合，該脫碳技術(shù)可以創(chuàng)造負(fù)碳運(yùn)輸?shù)目赡?，從而以比岸上碳捕獲低得多的成本為大氣碳減排做出貢獻(xiàn)。

脫碳塔。挪威綠色船舶系統(tǒng)制造商Teco 2030也推出了堪稱洗滌塔2.0的下一代船舶廢氣清潔系統(tǒng)，該裝置能夠有效減少各類廢氣排放，還配備了碳捕獲和儲(chǔ)存功能。這款產(chǎn)品被命名為“未來漏斗”(Teco 2030 Future Funnel)。據(jù)了解這款模塊化的廢氣凈化系統(tǒng)適用于所有類型的化石燃料，符合IMO有關(guān)硫氧化物排放的現(xiàn)有法規(guī)，而且還為將來應(yīng)對(duì)顆粒物、黑碳、氮氧化物以及二氧化碳排放監(jiān)管要求做好了準(zhǔn)備?！拔磥砺┒贰眱?yōu)勢明顯：同時(shí)符合0.1%和0.5%限硫法規(guī)要求，硫氧化物減排率高達(dá)99.9%；干、濕運(yùn)行皆可；維護(hù)成本低，易于操作；可以在航行中進(jìn)行安裝，僅需短暫停靠即可進(jìn)行海底門和舷外安裝，從而減少停工時(shí)間；具有開環(huán)、混合和混合就緒系統(tǒng)；適用于所有類型的船舶和發(fā)動(dòng)機(jī)，僅需微小改動(dòng)；資本支出和運(yùn)營支出低。此外，芬蘭知名脫硫塔制造商瓦錫蘭最近也強(qiáng)調(diào)了在廢氣排放點(diǎn)進(jìn)行碳捕獲的潛力，就像目前利用洗滌塔去除硫氧化物那樣。瓦錫蘭的初步發(fā)現(xiàn)表明，在船上進(jìn)行碳捕獲和封存“在技術(shù)上是可行的”，他們將在挪威莫斯地區(qū)安裝一個(gè)1兆瓦的試點(diǎn)裝置來測試這一理論。

通用綠色轉(zhuǎn)化器(回收利用捕獲氣體)。由沙特阿美能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司(Saudi Aramco Energy Ventures)資助，并獲得了歐盟的資金支持的初創(chuàng)企業(yè)Daphne Technology將目光聚焦在解決各種燃料所產(chǎn)生的二氧化碳，其目標(biāo)是在2021年年底之前安裝世界首個(gè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的干式廢氣清潔系統(tǒng)。目前，該公司正在開展多個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，其中一個(gè)期間項(xiàng)目是可以安裝在船舶上的通用綠色轉(zhuǎn)化器，即插即用，該項(xiàng)目旨在消除船舶廢氣中的有毒污染物和GHG排放物，包括99%的硫氧化物(SOx)和顆粒物(PM)，以及85%的氮氧化物(NOx)。據(jù)介紹，該裝置還有望將使用LNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的船舶的甲烷泄漏減少約80%，還能夠轉(zhuǎn)化未來船舶應(yīng)用氨燃料導(dǎo)致的氨泄漏。與市場上其他可用的單一污染物技術(shù)相比，該多污染物減排技術(shù)在減少空氣和海洋污染方面更加有效。該技術(shù)安裝簡單、快捷、便宜，且是獨(dú)立并可擴(kuò)展，與船舶引擎的大小成比例。可安裝于現(xiàn)有船舶，也可應(yīng)用于新造船。據(jù)稱使用該技術(shù)的船舶可以滿足甚至超過當(dāng)局以及IMO的排放法規(guī)。此外，該技術(shù)涉及到高能電子，它能分解煙囪中的分子，因此排放出來的物質(zhì)可以被捕獲、存儲(chǔ)并且再利用作肥料生產(chǎn)。

最佳選項(xiàng)“脫硫塔”

CCS技術(shù)可以分為捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)步驟，目前捕獲技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，封存技術(shù)以及二氧化碳運(yùn)輸技術(shù)均還處于研究中。對(duì)于該應(yīng)用的前景，業(yè)界各方整體態(tài)度相對(duì)樂觀。

瓦錫蘭公司董事Sigurd Jenssen表示：“碳捕獲技術(shù)令人振奮，因?yàn)樗梢栽谙鄬?duì)較短的時(shí)間內(nèi)顯著減少碳排放，而且碳捕獲更適合船舶應(yīng)用。CCS將在2050年之前降低航運(yùn)業(yè)溫室氣體排放量的重任中發(fā)揮重要作用?！钡拇_，與替代燃料相比，開發(fā)碳捕獲技術(shù)可能還需要幾年時(shí)間，而前者需要更長的時(shí)間來建設(shè)必要的基礎(chǔ)設(shè)施。

巴西淡水河谷黑色金屬價(jià)值鏈主管Vagner Loyola也曾表示，公司一直希望為減少客戶和供應(yīng)商的排放做出貢獻(xiàn)，而航運(yùn)業(yè)也包括在這一戰(zhàn)略中。而脫碳技術(shù)正是公司為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而研究的技術(shù)之一。

Sigurd Jenssen表示：“當(dāng)然，我們想要測試的是陸基設(shè)計(jì)是否可以轉(zhuǎn)移到船上，不過這還需要克服諸如空間等操作限制?！睋?jù)了解，該系統(tǒng)可能需要一個(gè)單獨(dú)的廢氣清潔系統(tǒng)，同時(shí)，還需要做更多的試驗(yàn)來驗(yàn)證現(xiàn)有的洗滌塔是否也可以處理二氧化碳萃取。唯一的區(qū)別可能是需要選擇不同的溶劑類型。

“在陸地上有可能實(shí)現(xiàn)90%的碳減排，但是對(duì)于航運(yùn)，我們將從70%開始，這是每艘船的減排目標(biāo)。”Sigurd Jenssen介紹道。

除此之外，目前對(duì)于碳捕獲和封存仍有很多亟待解決的問題，包括確保二氧化碳的永久安全封存；確保二氧化碳不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，特別是生物多樣性；采取國際協(xié)商一致的程序以獨(dú)立核查監(jiān)測二氧化碳的相關(guān)活動(dòng)；降低碳捕獲和封存的成本以大規(guī)模實(shí)施這一技術(shù)等。

當(dāng)然，有業(yè)界人士可能也會(huì)擔(dān)心如果將收集起來的二氧化碳排放到其他地方，將會(huì)造成新的進(jìn)一步影響，例如排放到海底，可能會(huì)破壞海底生態(tài)等。

圖1 丹麥海事發(fā)展中心的DecarbonICE技術(shù)

圖2 Teco 2030推出船舶廢氣清潔系統(tǒng)

但就目前而言，綜合成本及時(shí)間優(yōu)勢，“脫碳塔”顯然是不失為航運(yùn)業(yè)當(dāng)下的最優(yōu)選項(xiàng)之一。同時(shí)，盡管CCS的大規(guī)模商業(yè)推廣尚需時(shí)日，但業(yè)界也較為看好CCS的技術(shù)應(yīng)用前景。

Sigurd Jenssen指出，無論最后是哪種措施得以推廣，想要降低航運(yùn)業(yè)對(duì)于環(huán)境的影響并非只有一種方式，而是需要跨行業(yè)、跨領(lǐng)域進(jìn)行廣泛合作與創(chuàng)新。未來，環(huán)境法規(guī)必將越來越嚴(yán)苛，這定將對(duì)航運(yùn)業(yè)帶來巨大影響與挑戰(zhàn)，但同時(shí)，這也將為行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇，助力行業(yè)快速邁向綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的方向。相信在不久的將來，航運(yùn)業(yè)定將走出一條屬于自己的有效脫碳路線。