如果从民营化工企业角度看中国的碳达峰、碳中和目标实现路径图,并结合各自产品线上下游业务,进而走向全球市场、想参与世界碳减排交易,说难很难,说不难也很容易。总结下来,可能就一句话:有所为,有所不为。
因为在中国搞“双碳”,其实有三种角色:政府、国企和民企,民营是相对最边缘化的那个。最简单、最容易实现双碳目标的就是政府,因为影响最直接的就是生产负荷,殊不知一个小小病毒就可以让整个城市静止几个月,让地区碳排放强度一个时间段降低很容易。况且,在美西方脱钩中国大背景下,目前国内原本服务全球化1.0时代的产能明显都将过剩,未来几年开工率预期都会降低;更不提中国出生率降低和社会老龄化严重,这些都显示未来需求会萎缩。就算什么都不做,到时候也会达标,很可能还超前。国企因为把双碳目标的短期和长期目标错配,可以不管经济效益,政治任务推动下,冠以国家点对点专门免费发放的碳排放配额,属于高枕无忧那类;即使有偿也是固定价或者底价拍卖,和真正买卖市场无关。民企可就没那么容易,既没有免死金牌在身,好不容易拿到CCER,还不允许交易,或者碳交易价格太低不足以抵消之前为CCER投入的成本,徒有虚名而没有实惠,着实让人觉得有些鸡肋。
既然民企很少有国家补贴,又要以经济效益为导向,“有所为”的意思是量力而行,不要好高骛远,提前布局,在一些关键碳减排技术发展路径上做好研发储备,“等风来”。“有所不为”的意思是对一些明显脱离自身实力基础,技术过于超前且投入产出比不是那么明显的,要果断退出,甘做“路边的鼓掌者”。
在中国,化工行业的民企挑战更大,因为这个行业的特殊性。
虽然化工行业应该是实现碳中和关键行业之一,但在咱们国家似乎还没引起重视。中国碳市场重点管理的八大行业板块把发电放在首位,最初几年碳减排的板子是敲在火电企业及电网公司身上,其它行业即使有心参与还无法交易CCER绿证,热面孔贴到冷屁股上。何时改革轮到化工行业更加不知道。何况各大电力企业在配额滋养下过得还挺舒服,考虑到极低的CO2交易价格,就算没有达标,被罚款也是微不足道。所以,化工行业似乎更不用那么着急。
但实际上化工行业真要快马加鞭,积极努力补上这么课才行。因为时不我待。据统计全国化工行业的碳排放占工业领域总排放的20%、占全国CO2总排放的13%。关键是这个行业比较难减排,其能源和原料难以被电气化完全替代,方法论上并不能简单等同回算到煤电的碳排放因子。相比火电、钢铁和水泥等行业明显将增长放缓,化工行业还需要更长时间才能达到需求峰值。在这个过程中,与控制那些看得见的“碳密集”矿物产品需求相比,化工企业技术转型升级可能更重要,寻找低碳、零碳、捕集固碳、生物质等可循环、可再生替代物质或工艺是所有化工企业下一步工作重点。有机构列出下表供应侧和消费侧来解读,但我觉得不够具体,没有结合化工生产实际,因为各个化工企业有各自侧重的技术发展方向来减排,这就出现了技术分流。
那些大的、不讨巧的碳捕集概念性项目是国企热衷的方向,比如中石化、宝武、巴斯夫最近和壳牌签了一份非约束性谅解备忘录,探索在中国华东地区建设开放式碳捕集、利用与封存(CCUS)项目的可行性。技术方案、商业模式都未知,看样子重点是寻求政府要政策支持。据介绍,该项目CO2封存规模可达每年千万吨级,只是字面上的数字“大饼”,但政府喜欢。民企没那个魄力,在没有确定的经济收益保证下,玩先进概念很容易先把自己玩死,只能盯死在那些真正提高自己产品质量或工艺水平的研发上,虚头八脑的政府补贴不是技术型化工公司发展的源动力。
笔者最近10来年一直在从事这个领域的工作,有些切身体会,所以想从一个民营化工企业的角度,来分享解读如何在目前市场环境下参与全球碳减排交易。为什么不提国内,原因是它还不能称之为一个公平的“碳交易市场”。所以建议民营化工企业如果有志做碳减排项目或类似资产布局,应该把目光聚焦在欧洲及其它海外市场。
一、直接在原来生产工艺过程中进行节能减排,提高能效
这是最简单高效的。
能效被业内称为“隐形能源”、“最大的能源”,实际上更应该为化工一线的工程师们所重视。有人把提升能效、节能减排的工作比作一场“看不见的能源革命”,真正做好了,经济增长未必会带来能源需求的同步增长。IEA国际能源署署长法提赫·比罗尔就说,通过许多国家的能源政策,在2016年时全球能源需求就消减了11%,这相当于欧盟的能源需求总和。下图的IEA数据也显示提高能效能贡献大约37%的减碳效果,比可再生能源作用还大。
如果是生产型化工企业,建议聚焦在生产过程中的节能减排,提高能效,减少过程中废水、废气、废渣产量,提高收率;如果是贸易服务型企业,那么就应该聚焦在产品交易过程各个环节包括使用过程中的碳足迹和减排措施,把碳减排当作日常普通工作,联系碳足迹实际统计结果并不断改进,做细做极致,未来总归有其发挥收益的时候。毕竟只要提高了能效,对企业来讲就是实打实获得收益;与此同时,再为人类生存环境改善做点贡献难道不应该么?
正如彭博社之前一份报道说,壳牌推出一项服务TapUp,车主可在家为自己的汽车下单加油,而不必把车开到加油站;BP推出了更贴近用户的化工产品和零售业务等。这种做法体现的是,更看重用户端增值,更看重潜在需求的开发,更人性化和便捷化,节省时间和避免设备冗余,这些都是效率和能力提升,而非硬核技术革命或者一次性巨额环保投资。
指望把对企业内部的能效提高、减低了碳排放转化为销售碳概念来提高产品售价不合适,应该以在同等价格基础上,做到更多环保附加功能才是正途。一般而言,化工行业的能源动力消耗占产品总成本的10-20%之间,过高就属于高耗能。提高能效除非是革命性颠覆技术,否则一般每次革新降低工艺能耗平均在10%以内,在整个产品的总成本上只体现1%的效果,反映到对应的碳减排绝对数值上,可能只有数百克级别的CO2量减少。在这样的基数上,仅凭概念涨价说不过去,应该更硬核些的绝对碳收集才行,问题是也要有人买单。
二、研发利用可回收、可循环再生材料,或者可降解材料,或者生物基材料,合成转化成想要的化学单体或高分子新材料
什么是可回收材料,什么是可循环再生材料,什么是可降解材料,什么是生物质材料复合共混、转化改性等,很多外行人对这些概念多有歧义和误解。
很多人认为可回收材料就是可以再生循环材料,其实未必。市场认为可回收材料大致包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料这几大类,但我们在做的道路沥青铣刨废集料再生业务,这种东西如果不处理只能当作建筑垃圾进行填埋,加入再生剂进行再生可以恢复80%以上的沥青道路性能,那么这种道路铣刨集料应该算是可回收材料。某些工业废水处理后经过压滤的固体废渣经过处理,可以作为建筑材料或者肥料,这也是可回收材料。全球回收标准(GRS)认证规定,产品中回收材料重量含量需达到20%及以上,按照这个标准可回收材料可以更多。但是可回收不等于可再生,可再生比可回收材料范围要小。可再生材料特指依托自然界一切可再生资源如森林、土壤、太阳能、风能、微生物等,自身能持续再生以跟上自己被消耗的速度,反复被人类利用的材料,所以木材、纸浆、布料纤维、动物油脂等可算作可再生材料。
可降解材料大家都熟悉一些,比如聚乳酸(PLA)、聚己二酸或对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。这种材料使用后可自动降解,或光降解,或生物,或环境降解,最后产物是CO2和水。当初提出这个概念,主要是为减轻环保污染。可正因为此,可降解不需要回收,如果其中构成的化学单体还不是可再生的,从碳排放角度看是不利的,大规模推广使用也是愚蠢的。
但从生物基材料看,PLA可以考虑,因为乳酸大多数可由植物淀粉制取,这就是生物基材料的优势。比如淀粉糖化制葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸PLA,相对大部分PBAT原材料,PLA由于来自生物质,替代石油基化学单体,加之都不用苛求是否降解,提前回收循环再生,采用生物化学方法,再用生物发酵酶将乳酸“吃掉”合成其它分子结构的生物基化学单体,如有机酸、乙醛、多糖等。工业生物酶催化跟我们熟知的化工工艺不太一样,是第三次化学工业浪潮,涉及很多领域,是以微生物为载体,通过改造已有微生物细胞或设计并创建新的微生物元件,对基础蛋白质结构进行精简、插入或重构,用基因编辑技术CRISPR对微生物合成进行干预,过程中有千万种可能。比如头孢类抗生素之前需要13步化学合成,如今只要2步酶催化,过程更绿色环保,成本也只有一半。生物酶催化从医药扩展到化工,进而影响到化工新材料,是目前全世界生物化学研究重点,美国在这方面初创企业特别多。但国内还是过于关注如何用生物发酵制BDO、1,3-丙二醇、丁醇这些可降解原材料,很奇怪的角度。不过,生物基BDO是一步发酵法即可获得,同时能减少60%温室气体,这一点确实厉害。但反过来如果把这种生物基BDO重新用作PBS可降解塑料的原料就可惜,不做处理不一样会在野外分解释放出CO2?
不管材料怎么分类,像我们这样化工民企,把精力和资源都聚焦在聚氨酯、环氧树脂等材料应用研发领域,尽量选择生物基原材料单体,通过改性或共混共聚,打通所有从可回收、可循环再生到可降解等这些高分子材料之间相互替代的技术联系,既替代石油基化工材料,实现了同等应用效果,降低了成本;又有碳减排的功效,这样就可以立于不败之地。
三、化工生产中采用更多绿色能源,尽量向全电方向努力,替代一切可能的化石能源
这一点是相对化工生产过程中能源供应形式而言,这种表现形式一般是蒸汽、加热炉、机泵仪表控制系统的电力供应等等。从碳减排角度看,如果全部采用光伏、风能产生的清洁电,然后再把它变成热能,加热水变成蒸汽以及直流电逆变器转换,所有这一切相对煤电是否经济需要打问号。其实问题不在绿色能源本身多便宜,而在系统是否足够冗余满足安全生产,大多数私营企业自己做这个安全保障存疑,综合成本是无利可图的。
我们曾经在一个高端高活性无机产品上有过积极探索,想要实现绿电作用下的“碳循环”,实际上很多大学也在做类似研究,但我感觉这种研发在当前情况下只能作为技术储备,需要等待国家电网的进一步改革才行。
四、化工产品设计,原材料最好使用低碳的,产品尽量往高分子量的聚合物方向走;同时保有两个功能:耐候性良好的长寿命周期,以及具备可回收再生的分解“后门”。这其中藏着化工产品碳捕捉及固化的钥匙
这一条其实不用过多解释。高分子量的聚合物当然碳氢比就高,一定程度上也是固碳的办法。如果这种产品在环境中性能还足够稳定,不对外释放CO2,然后在生命的末期再通过“后门”处理后再生,重新恢复大部分使用性能或者将其中的碳分子转化成其它固体含碳化合物,依然是零CO2碳排放的,也用不着像壳牌那样特别搞CCUS。比如产品本身是低碳且高附加值的,像从地沟油制取生物质柴油、生物酶化工制取的化学品,相对于与从原油和乙烯裂解而来的化工产品更有可持续性。掌握钥匙很关键,门槛也最高。
相反,高碳的如何改成低碳的,减出来的碳如何有效收集、固化和储存,总体效益是否在目前情况下能实现总体盈利,很难把握,民企就不用花大力气参与。比如煤制油、煤制气,煤化工等,这过程中排放的CO2并没有得到有效处理;如果处理,这中间的费用是否能在最终产品价格上得到覆盖,理论上并不值得提倡。或者比如餐余养殖场粪便发酵制沼气并提纯制甲烷天然气,从长远看都有挑战,需要依托后面大平台比如管道公司才是最优商业方案。
五、化工生产中的“绿氢”应用
相比之前说到的全电化,也即全部绿电化,化工生产中如果需要用到加氢工艺,按目前市场状态,在中国都极不主张盲目上“绿氢”装置。
其实症结还在“电”和“电网”上。这个就不展开了,针对绿氢和氢燃料电池都可以基本下结论,不用特别花精力。从目前看,在化工工艺流程中,灰氢、蓝氢来源丰富,同样的分子结构,一样的性能还成本低廉,氢气又没有“颜色”之分?为什么我们搞技术的要自欺欺人?关键还是我们要始终聚焦在如何减少碳排放这个问题上,而不是先为了“绿氢”的存在意义,反过来去想如何减少碳排放。化工产品本身最重要。况且,氢气能替代的能源总量也是有限的,未来也不会大规模应用
六、含有减碳概念的绿色环保化工产品的碳排放核证、碳汇及交易平台
现实地讲,中国的化工民企在碳减排做了那么多工作,如果把这些成绩拿出来进行交易,按目前国内CO2价格50元/吨左右水平,和美国、欧洲的碳价基本相差8倍到10倍。如果自己的业务仅仅是在国内,那么就勉为其难维持即可。问题是即使企业这么想,目前国家也不允许,CCER交易何时重启依然未知,就算启动也明知自己是贱卖。
所以有志服务全球市场的民企,尤其是应该面向刚刚公布碳边界调节机制CBAM的欧盟市场。鉴于中国是向欧盟出口CBAM产品20个国家中第二多的国家,届时国内蕴含高耗能化工产品,未经碳减排核证的企业,如果想要再出口到欧洲市场,肯定面临着成本增加,竞争力降低的局面。因为欧洲CBAM机制本质上就是对特定进口产品征收的碳税,意在保护欧盟境内的气候行动,避免欧洲企业将生产外包给排放目标较低的国家所造成的"碳泄漏"。所以谁做的准备越早、越充足,谁将会在碳排放核证和交易市场获得更多青睐,具有更大产品竞争性。
我建议化工民企尽量避免参与金融机构鼓吹出来的碳汇及其衍生品交易。当前国际上主要碳金融衍生品包括碳期货、碳远期、碳互换和碳期权等,都能和碳汇产生关联。目前欧盟碳交易市场,挂钩绿色碳汇的金融衍生品据说贡献了90%以上的交易量。不搞化工生产的金融机构,变成林牧专家说树木所储存的碳可以用于补偿碳排放。一个单位的碳补偿指的是从大气中永久避免排放1吨碳或者移除1吨碳所需的资金,金融机构为了把碳汇-碳补偿单位的故事说圆满,各种稀奇古怪的方法论及算法不断涌现在金融圈内:测量树的年龄,树种,树的大小,砍伐的面积等等。目前碳汇价格在5-10个美元/单位,远期据说可以到20-50美元/单位,是否能达到不好说,这种碳汇操作手法实实在在推高了土地价格,也许这才是金融机构的真正目的。
七、世界其它大型石化公司的碳减排策略
由下表各大世界知名化学公司的碳减排策略看,好像大家都挺迷茫。他们不约而同都选择了当前最热门的可再生能源来对冲本身产品生产过程中的碳排放,这最多算是“碳抵消”,也是一种“政治正确”。其次是提高能效,这是最能立竿见影的,也是一种共识。但在碳交易市场存在方法论核证困难,不能自己说节约了就节约了,王婆卖瓜也需要市场监督。不过起码能有经济效益,这也是我觉得最应该被化工行业采纳的。工艺电气化在中国由于体制原因不太合适,绿氢也很少企业有条件,可见大家都觉得这个不太现实。我比较奇怪的是,这些巨无霸大型石化公司为什么对回收再生技术及生物化工技术比较忽视?这起码在美国当前资本市场非常热门,而且从生产效率及控制碳排放绝对值上看,这些都有着非常明媚的未来,具有类似页岩气革命的特点,有可以对传统石油炼制、乙烯裂解形成颠覆的潜质。我是全情投入。
结论:
1、对比国外大型化工公司的做法,做好自己现有工艺技术的节能减排改进,提高装置能效是最立竿见影的措施。
2、围绕自身化工产品的生命周期,考虑引入适当生物基化学单体,在成本合适基础上,替代原有的石油基原材料,降低产品本身内部碳强度。在产品的生命末期,积极推进回收再生技术,以“软核技术”进行产品的碳循环,来代替“硬核技术”纯粹的CCUS。
3、全电化应用在中国化工生产目前不是一个最优项。
4、绿氢不值得在化工中应用,主要是受制于中国的电力体制。
5、积极面向欧盟CBAM机制提前做相关技术准备和产品认证储备,在商业模式和商业生态上还有很多工作需要配合。
来源:大龙山老陈