张峰
自工业革命以来,大气温室气体浓度持续上升,全球平均气温也随之增加,其中含量最多的二氧化碳浓度已经超过410ppm,是过去80万年来的最高水平。全球变暖导致冰川融化、海平面上升、极端天气频发、生物多样性受到严重威胁。
市政府报告提出要“坚持减污降碳协同增效,更加有力促进生态优先、绿色发展。以落实‘双碳’任务为引领,深入实施可持续发展战略,推动经济社会发展全面绿色转型”。采取措施减少人为温室气体排放并增加对温室气体的吸收,稳定大气中温室气体浓度,进而降低气候变暖幅度、减缓气候变化速度,刻不容缓。
我国提出力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策。实现“双碳”目标,科技创新是关键,同时需要在能源结构、能源消费和人为固碳“三端”发力。
二氧化碳捕集、利用与封存技术是把工业生产过程中排放的二氧化碳捕集后提纯,继而投入新的工业生产过程,进行循环再利用,实现二氧化碳资源化。二氧化碳的利用技术,根据不同的产品目标和转化路径,存在许多技术路线。二氧化碳矿化利用技术可加速硅酸盐矿石的自然风化过程,将二氧化碳以稳定的碳酸盐形式固定。用于二氧化碳矿化最具活性的化合物是金属钙和镁的氧化物,它们在自然界中主要存在于硅酸盐矿物中,如蛇纹石、橄榄石等。早期的二氧化碳矿化技术设计均考虑天然矿石与二氧化碳的反应。随着研究的深入,工业碱性固废以及其他潜在矿化原料也被用于二氧化碳的矿化利用。
利用工业固废作为二氧化碳矿化原料,可同时取得二氧化碳减排和工业固废资源化双重效益,并获得高附加值且市场应用广泛的矿化产品。可用于二氧化碳矿化的固废种类很多,包括高炉渣、电炉渣、水泥窑粉尘、再生混凝土骨料、城市生活垃圾焚烧灰、粉煤灰、尾矿等。作为工业大国,我国每年排放工业固废约33亿吨,历年堆存的工业固废总量超过600亿吨,若充分利用这些原料进行矿化固定二氧化碳,可实现年处理固废超10亿吨,减排二氧化碳超1亿吨,具有显著的经济、环境效益和市场前景。
混凝土二氧化碳矿化养护技术在20世纪70年代由研究者首次提出,从近几年开始被广泛认为是实现二氧化碳减排和高值化、大规模利用的最具潜力的技术之一。在力求降低二氧化碳矿化封存能耗、提升经济性背景下,二氧化碳矿化养护制备建材制品技术能够较好地切合我国大规模二氧化碳利用需求和大量工业固废处置需求,矿化产品具有广泛可用性和经济性,有利于最大化发挥我国的二氧化碳矿化潜力。近十几年来,为了保护土地资源,我国提出开展“城市限黏(限制使用黏土制品)、县城禁实(禁止使用实心黏土砖)”行动,大力发展节能节地利废的新型墙体材料,这为混凝土砌块的应用和发展提供了巨大潜力。因此,工业固废的二氧化碳矿化产品用作低碳建材在我国具有广泛市场潜力。
当前,盐城钢铁产业规模总量迈上千亿台阶。瞄准建设世界一流钢铁产业基地目标,我市正在规划建设“建材产业园”,二氧化碳矿化技术与工业固废资源化耦合制备新型绿色建材有望为我市二氧化碳减排和建材行业低碳化发展提供一条行之有效的路径,能有效减少钢铁产业碳排放,充分利用固废资源,实现经济高质量发展。
(作者为盐城工学院教授、市生态环境科学研究会会长)