“千万年快进” 实探一块砖的负碳之旅
数据显示，我国钢铁产业碳排放量占全国碳排放总量15%左右，占全球钢铁碳排放总量60%以上，减排压力巨大，推进减碳技术应用至关重要。
从常见的大理石、花岗岩，到形态各异、璀璨耀眼的珍稀宝石，北京科技大学百年矿业史传承基地矿石展厅摆满了琳琅满目的石头。在一众天然矿石陈列当中，一块巴掌大小的“砖”有些另类。
这块名为Carbon2Rock的负碳钢渣块，是由二氧化碳和钢渣反应形成。北京科技大学能源与环境工程学院、碳中和研究院教授苏伟介绍，这块砖的五分之一重量来自二氧化碳，大约相当于一个人一两个小时所呼出的二氧化碳。
从“能耗双控”迈向“碳排放双控”，经济社会全面绿色转型进程正在加快。这块砖背后的二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术越来越受到关注。专家表示，在全球变暖不断加剧的情况下，要以更紧迫的时间表推进技术迭代创新，进而推动CCUS技术规模化应用。
看得见摸得着的二氧化碳
Carbon2Rock跻身天然矿石展厅并不违和。
苏伟介绍，这块砖的形成过程也叫二氧化碳矿化过程，其实是道法自然——模拟了天然矿物逐渐风化胶结成岩的漫长过程，“我们只是自然技术的搬运工”。
钢渣的组分类似火山喷发物的组分，就像部分火山岩能够随着时间推移，逐渐在二氧化碳风化作用下成为岩石圈分布最为广泛的沉积岩一样，含有不安定的钙镁组分的钢渣，在被二氧化碳“养护”之后，发生碳酸化反应，就能够变成更稳定更坚硬的碳酸盐。
不需要千万年岁月，也不需要数月光景，只需要实验室的24小时，这一自然过程就能实现。这项技术不仅固定了二氧化碳，也提高了“一掰就碎”钢渣的资源利用率，看似简单的方程式，产生“1+1＞2”的效果。
我国是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量占全球54%。钢铁业也是制造业中碳排放最大的行业。数据显示，我国钢铁产业碳排放量占全国碳排放总量15%左右，占全球钢铁碳排放总量60%以上，减排压力巨大，推进减碳技术应用至关重要。
河钢集团可持续发展研究中心主任、首席研究员田京雷说，减碳技术对于钢铁行业绿色转型至关重要，未来中国出口到国外的钢铁在低碳标准上可能会有所提高，“现在谁能把二氧化碳捕集下来，谁就有未来的核心竞争力。”
“钢厂既是大量二氧化碳的排放源，也是大量钢渣的排放源。过去钢渣真正的利用率不到30%，如何找到适合不稳定钢渣组分的资源化利用方式，是我们需要关注的问题。”苏伟表示，这项Carbon2Rock钢渣选择性调控碳化及资源化一体化技术，能够适配钢厂的低浓度烟气条件，不必专门把二氧化碳先富集出来再进行转化，增加了技术实用性，降低了实施成本；同时，整个过程没有二次废水、废渣、废气产生。
让技术更有生命力
能够固碳的砖可以当作普通的砖来用吗？
答案是肯定的，不仅如此，这块砖还比普通砖抗压得多。
北京科技大学土木与资源工程学院副教授李佳洁向记者展示了固碳砖块的抗压性能：实验平台上，一直加压到107兆帕，固碳砖块才“粉身碎骨”。
经过二氧化碳“养护”的钢渣块，能够达到30兆帕至100兆帕强度。100兆帕也就是每平方米受到1000吨的压力，李佳洁介绍，具备这样的性能，就属于超高性能混凝土，可以用在桥梁建设等场景；而达到30兆帕以上，就可以用于道路建设，50兆帕以上可以用来建造房子。
在实验室，记者看到一些用固碳砖块做出的刻印着不同logo图案的文创产品，还有一些带有纹理的超薄板材，可以代替天然石材作为建筑外墙修饰。“我们可以加一些纤维，做出纤维钢渣碳化薄板，它的抗折性能要比普通板材强得多。”
此外，苏伟介绍，固碳砖生物相容性较好，可以作为护坡石、护坡砖，用于生态修复工程。苏伟认为，固碳产品不但要追求技术指标的极致先进，还要兼顾适配多个应用场景。例如，苏伟团队并没有追求产品极致的固碳率，如今实现20%左右固碳率，就固碳本身来看，还有不少潜能，“我们希望在固碳的同时更关注产品开发，尽可能实现钢渣资源化利用，让技术更有生命力。”苏伟说。
价格是市场竞争力的重要方面，这样做出的固碳砖会比普通砖更贵吗？
苏伟表示，钢铁固废成本是有优势的，未来在加工过程中用上绿电，那么整个成本与碳排会比传统类似材料均大幅降低。当前二氧化碳固碳的“绿色溢价”还没能完全体现，随着碳市场的完善，固碳、减碳技术的价值一定能逐步发挥出来。
走出实验室 走向产业化
2024年5月，苏伟团队的Carbon2Rock钢渣选择性调控碳化及资源化一体化技术，通过了腾讯发起的中国CCUS领域首个亿元级资助计划“碳寻计划”终选，是“碳寻计划”在试点支持赛道上重点支持的四个项目之一，将由河钢集团提供场景和配套资金，在河钢唐钢建设行业首个1000吨碳/年的钢铁行业烟气直接钢渣固定应用示范项目。
苏伟表示，这是国内的行业首台套项目，目前产线设计已经完成，打通整套工艺流程后，将对下一步实现规模化应用起到支撑作用，“我们已经在与合作伙伴探讨固碳产品在矿井填充、矿山修复领域的规模化应用场景。”
像苏伟团队这样得到“碳寻计划”深度支持的项目共有13个，它们从三百多个申报项目中脱颖而出。在对申报项目评审和考察过程中，腾讯可持续社会价值副总裁许浩发现，CCUS技术全产业链各环节创新点，国内均有团队参与，呈现活跃态势。“哪怕今天我们还没有明确的碳价格激励，已经有CCUS初创企业能够进行市场化发展，这意味着该项技术潜力非常大，让我们认为CCUS很有前景。”许浩说。
不过，成本仍然是困扰CCUS技术扩大应用的最大掣肘。研究显示，按照当前CCUS技术成本计算，以电厂和水泥厂为例，加装CCS（碳捕集与封存）之后，每度电和每吨水泥成本涨幅会超50%；钢铁厂加装CCS之后，每吨钢成本将上涨超15%。
苏伟也表示，钢铁产业二氧化碳排放是非常复杂的，对于中国钢铁行业来讲，应该走出一条能够与工艺流程紧密结合的CCUS技术路线。
降低成本最主要的还是依靠技术创新。“我们希望技术迭代进程越快越好，因为二氧化碳还在不停地往大气里排放，我们需要以更紧迫的时间表来做这件事，尽快进行研发、试点、规模化，把成本打下来，进而实现大规模应用。”许浩表示。
这也正是腾讯发起“碳寻计划”的初心。许浩说：“我们联合包括河钢集团、华润集团、海螺集团等合作伙伴，为脱颖而出的项目提供亿元级资金和资源支持，以助推这些前沿技术走出实验室，进入到产业化第一步。”
今年第二期“碳寻计划”将扩大为在全球范围内寻找前沿低碳技术，在CCUS和碳移除技术基础上，覆盖包括长时储能等更多创新技术，并与国内外产业伙伴合作，助力技术跨越“死亡谷”。
