碳捕集与利用技术的经济与环境效益如何？

近年来，碳捕集与利用（carbon capture and utilization，CCU）技术受到越来越多的关注，该技术可以将CO2转化为经济可行的燃料和原料，同时可以替代基于化石燃料的等价物的使用，对实现净零排放的未来具有重要作用。

本文提出并评估了整体电化学CCU（integrated electrochemical CCU）工艺，并从经济和环境角度将其与碳捕集与封存（carbon capture and storage，CCS）路线进行了比较。基于北美一座500MW的天然气联合循环（natural gas combined cycle，NGCC）电厂，本文进行了3个案例研究——NGCC、NGCC+CCS和NGCC+CCU，考虑了电化学碳捕获（基于熔融碳酸盐燃料电池）和CO2转化（基于电化学浓差电池）技术。利用生命周期评估和技术经济分析方法，本研究在保守、基准和乐观情景下揭示了不同CCU技术的总体经济可行性和环境影响。三种情景在负载系数、CO2电解槽能源效率、CO2转化效率、天然气价格等参数上进行了区分设置。

分析表明，在基准CCU情景下，CCU不同技术选择对应的碳产品可带来经济效益（与CCS相比，一氧化碳和正丙醇分别增加67％和10％的毛利率）或环境效益（与CCS相比，甲酸生产将减少约721千吨CO2e /年（CO2e，二氧化碳当量）），但经济效益与环境效益之间存在权衡（trade-offs）。在乐观情景下，尽管所有CCU技术选择都比CCS路线更具有经济吸引力，但仅甲酸生产将比CCS具有更好的环境效益（可减少约146.5万吨CO2e /年）。