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　　9月7日，美國(guó)能源部 (DOE) 發(fā)布“工業(yè)脫碳路線(xiàn)圖”，確定了減少美國(guó)制造業(yè)工業(yè)排放的四個(gè)關(guān)鍵途徑。路線(xiàn)圖強(qiáng)調(diào)了大幅減少工業(yè)部門(mén)碳排放和污染的緊迫性，并為工業(yè)和政府提出了一個(gè)分階段的研究、開(kāi)發(fā)和示范方案。

　　據(jù)悉，美國(guó)能源部報(bào)告確定了美國(guó)工業(yè)關(guān)鍵部分脫碳的路徑，并在拜登總統(tǒng)的氣候計(jì)劃之上、宣布提供1.04億美元資助碳減排技術(shù)，包括620億美元基礎(chǔ)設(shè)施法案，以及減少通貨膨脹法中100億美元用于清潔能源制造業(yè)稅收抵免和58億美元用于工業(yè)設(shè)施，同時(shí)通過(guò)在工業(yè)設(shè)施附近社區(qū)建設(shè)新的監(jiān)測(cè)設(shè)施等。

美國(guó)能源部工業(yè)脫碳路線(xiàn)圖

（數(shù)據(jù)來(lái)源：“2021年年度能源展望與2050”，美國(guó)能源信息管理局，2021年2月3日。注：路線(xiàn)圖分析僅涵蓋部分化學(xué)品（氨、甲醇、乙烯和BTX）以及食品和飲料子行業(yè)。）

　　按經(jīng)濟(jì)部門(mén)劃分的美國(guó)一次能源相關(guān)二氧化碳排放量

　　2020年，美國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的一次能源相關(guān)CO2排放量13.6億噸、占30%。從工業(yè)脫碳路線(xiàn)圖來(lái)看，重點(diǎn)關(guān)注五個(gè)二氧化碳排放量最高、對(duì)工業(yè)碳排放影響最大的行業(yè)，即：煉油、化工、鋼鐵、水泥以及食品和飲料。這些行業(yè)約占美國(guó)工業(yè)部門(mén)與能源相關(guān)的CO2排放量的51%，占美國(guó)經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)CO2總排放量的15%。

　　化工制造業(yè)：美國(guó)化工制造業(yè)非常多樣化，在過(guò)去十年中取得了顯著增長(zhǎng)。為了幫助化工制造業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放目標(biāo)，具體執(zhí)行措施包括：

1. 開(kāi)發(fā)低溫預(yù)加熱解決方案并提高熱能使用的有效性，以提高整個(gè)系統(tǒng)的能源效率；
2. 擴(kuò)展先進(jìn)的催化劑和反應(yīng)器系統(tǒng)，以提高反應(yīng)性能，同時(shí)減少碳排放和提高能源效率；
3. 提高電氣化水平并使用氫氣、生物質(zhì)或廢物作為制造燃料和原料；
4. 提高材料利用效率，增加材料循環(huán)利用。

　　石油精煉：大多數(shù)美國(guó)煉油廠的CO2排放來(lái)自五個(gè)大型能源消耗過(guò)程，即加氫裂解、常壓蒸餾、催化裂化、蒸汽甲烷重整和再生催化重整。這些過(guò)程代表了煉油廠減少CO2排放的最具成本效益的研發(fā)方向。為了幫助實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)，煉油行業(yè)可以：

1. 提高現(xiàn)場(chǎng)蒸汽和發(fā)電的工藝和能源效率；
2. 通過(guò)引入核熱和電力、清潔電力、清潔氫或生物燃料等低化石碳源，降低能源和原料的碳足跡；
3. 捕獲CO2以供長(zhǎng)期儲(chǔ)存或利用。

　　鋼鐵：鋼鐵制造業(yè)是全球能源密集型行業(yè)之一。使用煤炭作為原料、通過(guò)化學(xué)還原反應(yīng)生產(chǎn)鋼鐵的方法，使得該行業(yè)成為溫室氣體排放量最高的行業(yè)之一。為幫助實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)，鋼鐵行業(yè)可以：

1. 擴(kuò)大工業(yè)電氣化，向低碳和無(wú)碳燃料過(guò)渡；
2. 氫鋼生產(chǎn)、鐵礦石電解以及碳捕獲和利用儲(chǔ)存(CCUS)等變革性技術(shù)的試點(diǎn)示范；
3. 提高材料利用率率，增加材料循環(huán)利用；

（2015-2050年美國(guó)鋼鐵工業(yè)二氧化碳排放量預(yù)測(cè)）

　　食品和飲料：食品和飲料行業(yè)是美國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，也是美國(guó)最大的能源消耗和溫室氣體排放行業(yè)之一。為了幫助實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)，食品和飲料行業(yè)可以：

1. 通過(guò)推進(jìn)過(guò)程加熱、蒸發(fā)和殺菌過(guò)程的電氣化來(lái)提高能源效率；
2. 通過(guò)生命周期評(píng)估中確定的方法和制造商之間的合作，減少整個(gè)供應(yīng)鏈中的食物浪費(fèi)；
3. 通過(guò)替代包裝和減少包裝廢物來(lái)追求回收和材料利用效率。

　　水泥：在美國(guó)水泥行業(yè)，煅燒過(guò)程相關(guān)的CO2排放量約占CO2總排放量的58%，能源相關(guān)的CO2排放量占總排放量的42%。水泥制造需要大量熱能，煤炭和石油焦燃燒產(chǎn)生的熱能約占該行業(yè)總能源消耗的88%。為了幫助實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)，水泥行業(yè)可以：

1. 改進(jìn)現(xiàn)有流程以減少浪費(fèi)，包括混凝土建筑的循環(huán)利用經(jīng)濟(jì)方法；
2. 通過(guò)部署突破性技術(shù)和創(chuàng)新化學(xué)解決方案提高材料和能源效率；
3. 擴(kuò)大CCUS技術(shù)的使用；
4. 增加使用低碳粘合材料和天然輔助膠凝材料，以降低用于制造水泥的熟料和固體材料的碳強(qiáng)度。

（美國(guó)工業(yè)二氧化碳凈零排放的路徑）

　　美國(guó)工業(yè)脫碳戰(zhàn)略

　　路線(xiàn)圖確定了四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)支柱，以顯著減少所研究的這五個(gè)子行業(yè)的排放。通過(guò)采用替代方法，可以減少100%的年度二氧化碳排放量?？珙I(lǐng)域的脫碳支柱是能源效率、工業(yè)電氣化、低碳燃料、原料和能源，CCUS等。這些支柱適用于所有工業(yè)子行業(yè)，并且隨著電網(wǎng)溫室氣體排放強(qiáng)度的降低、技術(shù)的發(fā)展和難以減排的來(lái)源得到解決，能夠?qū)崿F(xiàn)近期和未來(lái)的減排。

　　能源效率：能源效率是一項(xiàng)基本的、跨領(lǐng)域的脫碳戰(zhàn)略，是近期溫室氣體減排最具成本效益的選擇。具體實(shí)施路徑包括：

1. 在系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化工業(yè)過(guò)程性能的能源管理方法；
2. 來(lái)自制造過(guò)程加熱、鍋爐和熱電聯(lián)產(chǎn)的熱能系統(tǒng)管理和優(yōu)化；
3. 智能制造和先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析，以提高制造過(guò)程中的能源生產(chǎn)力。

　　工業(yè)電氣化：利用電網(wǎng)和當(dāng)?shù)乜稍偕茉丛诘吞茧娏Ψ矫娴倪M(jìn)步對(duì)于脫碳工作至關(guān)重要。脫碳路徑包括：

1. 使用輻射加熱或先進(jìn)的熱泵對(duì)過(guò)程熱進(jìn)行電氣化；
2. 高溫范圍過(guò)程的電氣化，例如鋼鐵和水泥制造中的過(guò)程。

　　用電化學(xué)過(guò)程代替熱驅(qū)動(dòng)過(guò)程

　　低碳燃料、原料和能源：替代低碳和無(wú)碳燃料和原料可減少工業(yè)過(guò)程的燃燒相關(guān)排放。脫碳路徑包括：

1. 開(kāi)發(fā)靈活的燃料工藝；
2. 將氫燃料和原料整合到工業(yè)應(yīng)用中；
3. 生物質(zhì)燃料和生物原料的使用。

　　碳捕獲、利用和儲(chǔ)存(CCUS)：CCUS是指從點(diǎn)源捕獲產(chǎn)生的二氧化碳并利用捕獲的CO2制造增值產(chǎn)品或?qū)⑵溟L(zhǎng)期儲(chǔ)存的多組分策略避免釋放。脫碳路徑包括：

1. CO2的燃燒后化學(xué)吸收
2. 先進(jìn)CO2捕集材料的開(kāi)發(fā)和制造優(yōu)化，可提高效率并降低捕集成本
3. 開(kāi)發(fā)利用捕獲的二氧化碳制造新材料的工藝

　　工業(yè)脫碳路線(xiàn)圖的主要建議

1. 研發(fā)：到2050年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放所需的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用。
2. 投資多種工藝策略：繼續(xù)推行電氣化、能效、低碳燃料、CCUS和替代方法的并行路徑。
3. 通過(guò)示范項(xiàng)目推廣：以測(cè)試示范平臺(tái)降低加速部署風(fēng)險(xiǎn)。
4. 解決過(guò)程加熱：大多數(shù)工業(yè)排放來(lái)自燃料燃燒供熱。
5. 整合解決方案：關(guān)注碳減排技術(shù)對(duì)供應(yīng)鏈的系統(tǒng)影響。
6. 進(jìn)行建模/系統(tǒng)分析：擴(kuò)大生命周期和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的使用。