美国石化生产的资源

WO世界RLDDRERESOSOURCECESSINSTITSTITUTUTEE 工作纸 美国去化石化学品生产的资源 ZacharyByrum CONTENTS 亮点........................................ ............................................ ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. ............................................. .议..。...它..们..旨..在...促..进..及..时...讨..论..、..激...发..深..入..反...馈... ，...并...影..响..新..兴...议..题..持..续...辩..论..。................. ............................................. ............................................. ............................................. 建...议...引..用..：....B.y..r.u.m..,.Z...2..0.2.4....“.美..国..无...化...... .工..作...论..文..包..含...初..步..的..研...究..、..分..析...、..发..现..和...建... 石...化...学..生..产..资...源..。..”.工..作..论...文..。..华..盛...顿..特..区..... ：../.世.r.i.界.p.资..2.源..研..0.究.9.所.6在.。..可..获.在.取.d.o.i...or.g../1..0..4..6.8.3..... ...w...w....3...0...0......线......。.................. ............................................. ............................................. ▪ HIGHTS 实现净零温室气体（GHG）排放将需要应对如化学生产等高排放强度行业的问题，这是美国工业领域中排放量最高的部门。 ▪ ▪ 通过用非化石原料及能源载体替代化石原料及能源，实现化学品的“去化石化”，这是一条途径，当结合其他减排策略时，能够实现净零排放。 减少化学产业的温室气体（GHG）排放也可以解决环境正义问题，特别是如果伴随着责任措施的话，可以减轻对健康不利的影响。 废弃生物质、捕获的二氧化碳(CO)、清洁氢气(H)和 ▪22 乙醇可以通过当前或近期的技术加工来制造高价值化学品。尽管这些 技术目前尚未能够满足当前或未来的化学需求，但预计在未来几十年内这些技术将得到扩大应用。 ▪ 美国当前化学产量最高的地区也具有巨大的非化石饲料供应潜力，但需要大幅扩大清洁氢气、捕获CO2和甲烷的产能。 2 nol将被要求取代化石原料。 ▪ 扩大对接近商业化规模技术、工业改造以及大型示范项目的政府支持，并部署和提升清洁能源的获取，可以推动去化石能源化进程的规模化发展。 ............................................. ............................................. ............................................. W.O..R..W..O..R.L.D..R..E..在..S..IN..S.T..I.T.S..T.IT..U.T..U.T..E..E.... ............................................. ............................................. 工作文件|1.1版|2024年4月|1 执行摘要 背景 为了响应2015年巴黎协定中要求将全球气温上升控制在2摄氏度以下的目标，美国工业部门（IPCC2018）需要进行根本性的变革。工业排放约占美国温室气体排放的23% ，其排放种类多样，需要采取多种减排措施。石油化学行业，约占美国温室气体排放的3%，是排放最高的工业子部门（EPA2021a）。由于生产数以千计的初级化学品，减少排放需要雄心勃勃的方法之一是用非化石燃料替代用于生产初级化学品的化石燃料原料，从而创造“去化石化”的化学品。 非化石原料包括废弃生物质、清洁氢气、捕集CO2和乙醇。通过低碳方式生产或获取的这些原料，可以适度或大幅减少排放。一些分析预测，当配合其他减碳策略时，替代原料可以使化学行业实现净零排放。 确定满足当前需求所需的替代非化石原料的数量，并确定这些原料的来源和加工地点。尽管作为全球评估的一部分(例如，洛佩兹等人2023年)，其他工作已经探索了区域原料流动，但这是作者所知的第一篇论文，重点是美国的颗粒设施水平。 本文的研究基于对学术文献、政府及国际组织报告、智库和非政府机构文件的回顾，以及公司公开发布的信息。通过与私营和公共部门的化学行业专家进行访谈，我们进一步了解了技术细节和技术革新目标。设施层面的数据来源于S&P全球商品洞察力的化学生产商目录。其他数据包括公开的政府数据及在先前出版工作中由贡献者整理的数据 ，这些信息指导了工业CO排放分析。2 过程排放。 一些地区有大量现有的或潜在的非化石原料。原料资源因地区而异，当前化学生产地点附近的最关键库存最为重要。作为最大的化工枢纽，墨西哥湾目前缺乏足够的替代原料，但潜在库存前景乐观。 扩大现有政策或开发新的政策以推进工业去碳化将有助于实现化学领域的脱化石进程。 降低改造现有设施或建设新低碳设施成本的政策、增强可再生能源的获取性和可及性、激励二氧化碳去除、并提升执行和监督公平绿色转型行政能力的措施，能够推动对替代原料获取和处理的大规模投资。 本工作文件的目的 本分析的主要目的是向工业利益相关者提供信息，以利用机会减少化学生产中的GHG排放，通过消除化石原料。它量化了原料流量，并可视化了美国化学行业去化石化的潜在供应链。与电力部门、重工业，尤其是化学生产相比 ，这些领域在应对减排方面一直较为滞后，尽管最近的净零承诺表明正在取得进展；截至2023年春季，三分之二的大型化学品公司已承诺至2035年将范围1和2的排放量减少至多50%（DOE2023a）。 关于这份工作文件 本工作文件提供了新的分析，对使用非化石燃料的原料和能源载体生产化学品的好处和机会-称为化学去化石 。最近关于化学去石化作为减缓气候变化途径的研究，除其他主题外，还审查了技术、减排战略和能源流动，最常见的是在全球范围内。这项分析集中在美国S.化学工业在现有工作的基础上，提出了当前和近期的技术，这些技术可以通过估算来催化无化石供应链的增长。 本分析的次要目标是帮助政策制定者将去化石化的作用和潜力置于实现美国气候目标的语境中。它探讨了化工行业的排放源、减排途径，其在石油和天然气行业中的角色，以及对社区的影响。这些讨论提供了背景信息和解决方案 ，应由政策制定者用于设计激励措施、法规和指导方针，以推动实现净零化工行业。理解去化石化的机遇与警示点将更有效地减少排放。然而，为该行业设计具体的净零路径超出了本分析的范围。 Findings 全面去除化工中的化石燃料投入已经得到了较少的关注，这与其他减少策略相比。这可能归因于嵌入式供应链、可持续燃料来源的成本和可用性，以及许多但并非所有潜在技术在商业规模上的新颖性或有限应用。 分析发现，美国有巨大的潜力获取足够的原料以生产大宗化学品。 生物燃料和乙醇产业已经发展成熟，并有可能转型生产脱化石化学品。捕获的CO2 现有的政策和市场计划似乎将使未来可获得的清洁氢气库 存显著增加，但当前清洁氢气库存远不足以满足全部化工需求。从地区性角度看，逐步去化石化生产化学品可能使这一任务更加可行，因为除了墨西哥湾沿岸以外地区的化工生产分散程度更高，对资源的竞争也较少。同时，行业需要从处理化石燃料转向使用新型原料，这将要求广泛进行改造升级并建设新型设施，以适应尚未成熟的技术。 这些挑战很大，但当前的政策为克服这些挑战奠定了坚实的基础。为了将去化石化过程置于稳定、竞争性的轨道上，需要实施并持续执行额外且持久的政策。由于去化石化技术在美国并未根深蒂固，初期的大规模示范及商业化设施很可能需要联邦投资以实现规模扩张。生产氢所需的大量可再生能源电能要求增加可再生能源发电能力，改善区域电力市场与需求响应机制的整合，并商业化更高效的电解系统。最后，应增加行政能力来分配资金，并确保采购和处理原料显著减少排放并惠及当地社区。 INTRODUCTION 减轻最严重的气候影响需要立即全经济范围内的温室气体 （GHG）排放减少，这是美国在其中长期净零目标中承诺做到的。重工业流程碳密集且多样：整个工业部门是温室气体排放第三高的行业，占以二氧化碳当量（CO2e）衡量的温室气体总量的23%。2e)和包括间接电力使用的情况下的30%（EPA2021a）。化学石油生产就是这样一个行业，它贡献了工业排放的12%，这是该行业的最高份额（EPA2021b）。1 化工生产也是有毒污染物排放量第二高的行业（EPA2023a）。根据美国环境保护署（EPA）编制的2021年《有毒物质释放库存》报告，化工制造商和分销商报告称向环境释放了约176,000吨有毒污染物；如果计入出口用于处理的废物，环境排放可能更高。这些污染物中许多具有致癌性或对人类健康有其他危害，长期暴露会导致健康问题。由于化工生产基地通常位于或邻近城市区域，并且集中在低收入社区或有色