CCS技术在陆上已经相对成熟，但要想上船并不是一个简单的过程，增加船舶能耗、损失载货空间等导致的成本高昂是最大问题。不过，船上CCS有可能成为一种使化石燃料可以继续在船上使用的补充方案。
相比集装箱船，上甲板或后甲板上有足够空间的油船、散货船，以及有现成冷却系统的气体船，更易于加装CCS系统。
记者 李俨儿
当地时间11月20日，《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会（COP27）在加时一天一夜后，在埃及闭幕。此次会议的最大亮点是设立基金补偿发展中国家因气候变化造成的“损失和损害”，这意味着国际气候谈判中最为棘手的问题取得了进展。这是否将对航运业脱碳起到进一步的推动作用还不得而知，不过，2023年确实是航运业脱碳大幕正式揭开的一年。2023年1月1日，船舶能效指数（EEXI）、船舶能效管理计划（SEEMP）和营运碳强度指标（CII）评级机制将正式生效实施，国际海事组织（IMO）还计划在2023年6月举行的海上环境保护委员会第80届会议（MEPC 80）上，修订温室气体减排战略。
业内人士表示，船舶脱碳势不可挡，但与此同时，船舶脱碳又面临诸多不确定性，特别是在多种替代燃料研发如火如荼的当下，具体最终哪种燃料会是脱碳主角，还不得而知。相较而言，在传统燃油船上进行碳捕集与储存（CCS），也许是船海业可以先行先试的方案。
“陆”转“海”：技术成熟成本高
目前，陆用CCS技术已相当成熟，多应用于炼油厂、发电站等二氧化碳排放浓度较高的行业。碳捕集的主流技术包括化学吸附、物理吸附、吸附分离、膜分离、生物固碳等。业内普遍认为，化学吸附是最适合船舶的技术路径，利用醇胺溶液吸收法，捕集废气里的二氧化碳在船上储存，最后靠岸卸载。
船海界当前已经尝试的诸多CCS试验项目基本上延续了此前减氮、脱硫的思路，将陆上CCS的技术转移到船上来。
2021年8月，由川崎汽船、三菱造船和日本船级社（NK）共同合作的“CC-Ocean”项目进入实船测试阶段，项目组在“Corona Utility”号散货船上安装了一个小型的二氧化碳捕集装置，其技术就脱胎于三菱重工一家电厂项目。同年10月，三菱重工宣布，他们成功从船舶排放的废气中分离、回收了二氧化碳，且二氧化碳数量、比例和纯度都符合目标要求，捕集的二氧化碳纯度达到99.9%，证明了从操作条件不同于陆地的船用发动机烟道气中捕集二氧化碳的可行性。三菱重工方面表示，接下来，将开发更紧凑、更符合船舶稳定运行需求的CCS设备，探索商用的可能。
不过，由于设备本身的费用，以及复杂系统挤占船舶空间导致的载货量减少，成本高成为CCS上船最大的阻碍。
在近期召开的上海市船舶与海洋工程学会学术年会上，中国船舶集团有限公司旗下江南造船（集团）有限责任公司首席技术总监蔡乾亚，以大型集装箱船为模型，粗算了一笔账。一艘以重油为燃料的14000TEU集装箱船，采用CCS和洗涤器一体式设计，实船设定主机最大持续输出功率（SMCR）为42000千瓦、辅机最大持续输出功率（MCR）为4300千瓦，CCS设计按照主机功率75%SMCR，辅机功率一台85%MCR核算，二氧化碳的捕集率若以40%计，温室气体排放约减少35%，可以满足当前2050年的减排要求。若单航程连续运营30天，单航程约可产生5000吨二氧化碳，存储容量需6000立方米，根据二氧化碳的物理特性，可在货仓底部布置两个单罐容积约3000立方米的C型罐，吸收塔和分离塔分别布置在扩大后的烟囱内部；液化装置和相关电气设备及控制单元布置在集控室上方；CCS额外需要的电力负荷约3000千瓦，需要配置一台轴带发电机满足电力要求；由于CCS相关设备较多，存储空间需求较大，箱位损失约470TEU左右。
江南造船科技委主任胡可一就表示，即便CCS技术在陆上已经相对成熟，但要想上船并不是一个简单的过程。船舶航行的特殊性决定了捕集的二氧化碳必须先储存在船上，如果以气体形式储存，必将占用船上空间，从而损失大量的货物空间；如果以液体甚至固体形式储存，则需要大量冷能，将增加船舶能耗，导致运营成本增加。此外，到港后液体甚至固体形式储存的二氧化碳的卸载、运输和处理也是一个大问题。相比集装箱船，上甲板或后甲板上有足够空间的油船、散货船，以及有现成冷却系统的气体船，更易于加装CCS系统。
实际上，即便是陆地项目，捕碳成本也一直居高不下。此前有报告指出，国内发电厂、炼油厂动辄几千万元甚至上亿元的CCS投资，很难实现减排收益，碳捕集装置造成的运行维护成本，相当于每吨二氧化碳额外增加140~600元。生态环境部环境规划院发布的《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》显示，预计至 2030 年，二氧化碳捕集成本为 90~390 元 / 吨， 2060 年为 20~130 元 / 吨 。这一数字也充分说明了捕碳成本的昂贵。
化石燃料+CCS：过渡方案？
“未来航运燃料市场将更加多元化。”今年9月，DNV船级社发布了最新一版的《面向2050年的海事展望》。在报告中，DNV梳理了多种替代能源的技术成熟度以及可能的应用领域及实船推进时间，同时指出：“成熟完善的CCS技术和基础设施，也可以使船上CCS成为化石燃料继续在船上使用的可行替代方案。”
虽然成本问题待解，但相较其他尚未成熟的替代能源方案，传统燃油搭配CCS的组合，还是散发着些许实用主义的光芒。航运业向来擅长在严格法规与现有技术中找到一个折衷的方案，液化天然气（LNG）动力船大行其道就是最好的例子。胡可一表示，对于航运业来说，LNG在较长的过渡期内依然是较好的解决方案，航运业的能源转型已经启动，但所需的零碳燃料技术或将在几年或十年后才能完全可用。
DNV的最新报告根据两种减排路径预估了24种场景：若遵循当前IMO的温室气体减排战略，即到2050年总减排量减少50%，那么到2050年，重油（HFO）+脱硫塔、低硫油（LSFO）+船舶轻柴油(MGO)、LNG这三种燃料选择加总仍至少占据全球船队的五成以上。
那么，依照IMO现有的减排规划，未来大批的传统燃油船舶要想脱碳， CCS上船是不是一个可能的选择呢？
在这方面，除了日本的“CC-Ocean”项目，国际上还有不少尝试值得关注。今年9月，英国劳氏船级社（LR）为荷兰Value Maritime的“Filtree”碳捕集及储存系统颁发了原则性认可（AiP）证书，Filtree系统将安装在Eastern Pacific Shipping公司的两艘MR型油船上。LR方面表示，“Filtree”系统是一种预制气体净化系统，可过滤硫和99%的颗粒物。该系统还包括一个碳捕集模块，可以用一种特殊的化学物质捕集二氧化碳，这种化学品将储存在船上的一个大罐中，装满后化学物质将被卸载到港口的接收装置，二氧化碳将被释放并收集，供二氧化碳客户重复使用或注入碳封存网络。据介绍，目前Value Maritime的CCS技术可捕集船舶40%的二氧化碳排放量，未来有望超过90%。
Value Maritime发布的消息显示，该公司的CCS设备已经获得了不错的市场反响。今年10月，荷兰多式联运运营商Samskip宣布将为旗下两艘集装箱船安装“Filtree”系统，计划在2023年初投入使用。该项目是在船舶烟囱后安装一个气体清洁单元，回收的二氧化碳将用泵打入一个10兆瓦的二氧化碳电池组，电池组安装在标准的储罐容器中。二氧化碳电池是一种可以无限次充放二氧化碳的储存设施，尺寸为20英尺标准集装箱，方便装卸，船舶靠岸后可以直接更换，Value Maritime将充满的电池运往农场温室释放，用于种植庄稼、花卉等，实现闭环。Samskip的船舶管理总监Erik Hofmeester特别提到，Value Maritime提供的物流解决方案，可以将收集到的二氧化碳重新输送给自然吸收，这一点颇为吸引人。在二氧化碳整个产业链上寻找更多突破口，将为设备上船打开方便之门。
瓦锡兰则正在脱硫洗涤器的基础上开发CCS系统，该公司在挪威莫斯安装了一个1兆瓦的陆上碳捕集与储存试点装置，经过一系列场景和条件下的测试，该CCS系统已经达到了捕集70%二氧化碳的目标，未来将继续优化系统设计，确保设备安全。瓦锡兰尾气处理部门销售总监Kashif Javaid此前接受媒体采访时介绍说，由于高硫油与超低硫油之间的价格差，洗涤器的市场前景依旧被看好，而且该设备也是进一步实现船上碳捕集的理想平台，CCS系统依赖专用溶剂，因此需要单独的二氧化碳去除阶段，但可以将这一阶段集成到传统的洗涤器中。按计划，瓦锡兰的CCS系统将在2023年登上Solvang公司的2万吨乙烯运输船“Clipper Eos”号上进行实船验证。
业内人士表示，随着EEXI与CII在2023年生效实施，航运业脱碳进程将进一步加快，各种脱碳技术也将加快应用，在这些应用过程中，技术的升级换代或可在一定程度上破解相关方案在成本和技术方面的困局。