DMX?碳捕集与封存技术在钢铁生产中的环境效益评估：基于全生命周期分析的高效减排路径探索

【编辑推荐】为应对钢铁行业减排难题，研究人员基于DMX?示范项目开展CCS(碳捕集与封存)全生命周期评估(LCA)，揭示该技术可实现93%的CO2 封存效率，关键环境指标增幅低于2%。研究为工业端CCS部署提供了高精度数据支撑，证明其在低碳能源结构下具有显著减排潜力。

　　

在全球气候危机加剧的背景下，钢铁行业作为工业领域碳排放"大户"面临严峻减排压力。传统高炉-转炉工艺中，每吨钢产生约2.2吨CO₂
，其中12%来自高炉煤气(BFG)这一工艺固有排放源。虽然氢能直接还原等突破性技术被视为终极解决方案，但现有基础设施改造需要数十年过渡期。在此窗口期内，碳捕集与封存(CCS)技术成为钢铁行业实现深度减排的关键过渡方案。然而，CCS供应链涉及捕集、压缩、运输、封存等多个环节，其全生命周期环境效益一直缺乏基于实际示范项目的高质量数据支撑。

欧洲多国研究团队依托"DMX?敦刻尔克示范项目"(3D项目)，首次对百万吨级钢铁厂CCS供应链开展精细化环境评估。该研究创新性地采用第二代胺基溶剂DMX?技术，通过液-液相分离特性降低再生能耗，并整合钢厂余热实现能源高效利用。论文发表于《International Journal of Greenhouse Gas Control》，为工业CCS部署提供了关键决策依据。

研究团队采用工程设计与生命周期评估(LCA)相结合的方法论框架。通过Aspen HYSYS V11模拟CO₂
液化/压缩工艺，基于示范项目设备清单构建物料平衡；运用Brightway2软件平台整合ecoinvent 3.10.1数据库；采用欧盟环境足迹(EF)3.1方法评估16项中点指标；设置基准情景（船运至挪威Northern Lights封存）与9种替代运输方案对比；通过参数敏感性分析考察能源供给、材料消耗等变量的影响范围。

【4.1 生命周期CCS效率】基准情景显示，每封存1吨CO₂
仅产生70kg CO₂
-eq排放，实现93%的净减排效率。船运环节贡献最大排放(41kg)，其次是CO₂
压缩(15kg)和热源供应(9kg)。极端参数波动下效率仍保持91-94%，证明技术鲁棒性。

【4.2 非气候影响】相比钢铁生产，CCS供应链在电离辐射(IR)指标上增加22%，主因法国核电占比70%的电力结构；水资源短缺(W)和臭氧消耗(OD)增幅分别为1.9%和1.5%。改用风电可消除这些副作用，其他13项指标影响增幅均<1%。

【4.3 运输方案对比】管道运输比船运减少20%排放，主因避免LNG燃料燃烧。英国离岸封存方案效率损失最低(4.8%)，而荷兰方案因高碳电力反增损失至7.1%。20.5千吨慢速船比7.5千吨快速船节能15%。

【5 脱碳路径】研究揭示CCS在现有条件下最多可削减钢铁10.2%碳排放。扩展捕集需依赖高温热泵(HTHP，效率90%)而非燃气锅炉(效率74%)。最终需结合氢能直接还原、电弧炉等组成技术组合，残余排放需依赖直接空气捕集(DAC)。

这项研究首次基于真实示范数据验证了工业CCS的高效性，其三大价值尤为突出：1) 量化了法国特定能源结构下的技术上限，为政策制定提供基准；2) 揭示电力结构对非气候指标的决定性影响，指导可再生能源耦合；3) 建立运输方案比选模型，指出管道与近海封存的协同优势。研究同时警示，CCS作为过渡技术必须嵌入更广泛的脱碳战略，避免形成"碳锁定"效应。未来研究需关注波动工况下的实际表现，以及与其他减排技术的系统集成效应。