01
造一艘运二氧化碳的大船
不久前，中国船舶集团所属的大连船舶海洋工程有限公司（下简称“大船海工”）交付了两艘长130米、宽21.2米，结构吃水8米的运输船。船型不稀奇，特别的是所运输的物品——液态二氧化碳（LCO₂）。
其实在这两艘大船交付前，全球也有几艘能运输液化二氧化碳的船舶，只不过太小了，最多只能运输1800立方米，平时能运输些碳酸饮料，还称不上是技术含量较高的LCO₂运输船。而大船海工这两艘船各能运输7500立方米液态二氧化碳，众所周知，量大才能降低运输成本，所以官方所言的“全球首艘商用LCO₂运输船”名副其实。
可能会有读者疑惑，液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）、大型化学品都有大型专运船舶的年代，液态二氧化碳为什么会有新的技术难点？这就要涉及到二氧化碳本身的特性了。
和只需要满足低温或高压其中一个条件，便可实现液态运输的LNG、氨气等不同，二氧化碳必须同时满足低温和高压两种条件才能进行液态运输。这是因为二氧化碳在常温和常压下是气体状态，只有当温度降低到一定低温（约-56.6°C）时，二氧化碳才能凝固成液态。
另一方面，二氧化碳在温度过低的情况下会变成固体干冰，存在堵塞管道的风险，所以在运输过程中，有必要持续施加压力，使二氧化碳保持液态，也就是要加压提高其液态存留的温度上限。
海上天气多变，甲板的温度也不定，过高或者过低都容易影响到舱内二氧化碳的形态。假设运输船中的大型储罐能承受1：200的气态液态比例，如果二氧化碳突然气态或固化，会使存储罐承受过高的压力；如果温度变化使二氧化碳再次变为液态时，又极容易出现蒸发或介入杂质，从而影响船舶运输的安全性。
大船海工交付首批LCO₂运输船
这就意味着商用LCO₂运输船中的储罐要能耐受低温，同时承受得住接近50公斤的压力，同时舱内温度和压力还要能被精准控制。不管是制造用的高强度钢材，还是加工和焊接难度都对造船厂提出挑战——且这在全球范围内现在还没有现成的焊接评定参考，工作人员只能先去满足业内最高的焊接标准实验（CTOD试验），再自己摸索。
根据公开资料，已经交付的两艘LCO₂运输船用的是两个由特殊材料制造的“全压式”C型液货罐，属于压力比较大、装载量较小的选择，储罐内的压力会随着温度变化而变化。
江南造船厂专业人士曾介绍过“半冷半压式”的C型液货罐，也就是通过压力和低温的双模式提高舱内的液压效率。这相当于给液态二氧化碳提供了再液化和液货罐蓄压两种方案。即使外部甲板温度变化影响到二氧化碳，这种特制的C型液货罐也能够让固化和气态的二氧化碳再安全地变回液态，也可以承受住液态二氧化碳出现气态和固化所带来的压力变化。
但是从实际成本角度考虑，还是全压式比较适合CCUS（Carbon Capture Usage Storage，碳捕集、利用与封存）的需求。
船内两个全压式C型储液罐
根据日本邮船（NYK）和挪威Knutsen集团的研究，与中压和低压运输相比，高压运输提供了更大的温度安全冗余，其实装不满自然安全性也高；此外，高压运输对碳捕获过程中的残留物（三甘醇或甲醇）引起腐蚀的敏感性也大幅降低，液货罐的耐用性提升。
再者，LCO₂的载气能力很大程度上会受到二氧化碳中轻质成分（如氢气、氮气和甲烷）的影响，而高压运输中二氧化碳的最低含量为98%，而其他两种方式中二氧化碳最低要99.8%，高压一下子就减轻了碳捕集和液化处理设施的成本和技术要求。
由于LCO₂运输船使用的货物围护系统和燃料供应系统与LPG船存在很强的技术通用性，所以最大的难题也就是上面所说的液货罐的制造以及运输途中的压力控制。
02
CCUS给中国造船业新机会
全球减碳时间表早已明晰，其中的重要性这里不再赘述，而LCO₂运输船受到重视和全球减碳中诞生的CCUS过程息息相关。
CCUS指的是把二氧化碳从大气或发电、化工、炼钢等过程中分离出来加以利用，或进行地质封存的过程。
在能源结构转型、向“碳达峰、碳中和”进发的过程中，“一条腿”是打通储能环节，调剂风、光、水电等可再生能源的峰谷波动，提升上网和利用效率，使之逐步替代化石能源；“另一条腿”是尽可能减少煤炭、油气这些“旧能源”排放的二氧化碳，其中关键环节就是打通CCUS。
但从这几年的实践来看，CCUS项目几乎都是高投入、低回报，尤其是捕捉环节，往往耗资巨大。为提升经济性，既有的示范项目曾尝试以多种途径变现二氧化碳。但多位低碳项目参与者业判断，相较于庞大的碳排放量来说，“市场对碳利用的需求量杯水车薪”，永久封存才是绝大部分二氧化碳的归宿。
说到封存，地质封存效果最好——把人类主动捕捉到的二氧化碳长埋海底或岩层背斜结构深处，与大气长期隔离，这也是仿效大自然储存石油以及天然气长达数百万年的方法。具体原理是，将气体注入地下储层，形成类似油气藏的二氧化碳气藏；而“封”的效果则要由储层上面的盖层实现，其像被子一样把储层盖起来。
永久封存是绝大部分二氧化碳的归宿
LCO₂大型运输船就是把二氧化碳封存于海底的必要工具。这两艘船交付给挪威北极光公司后，将应用于欧洲二氧化碳的捕捉及储存计划中：收集欧洲工业生产所产生的二氧化碳，运至挪威西海岸地区的码头，加以处理后注入海底地下2600米永久封存。
对于中国造船业来说，能不能抓住这个脱碳机遇也非常重要。
在中、日、韩三国长期的造船竞争中，韩国之所以是我们最强的对手，并不是因为它的订单量多——早在2006年中国船厂的订单量就已经赶超韩国，而是因为韩国船厂过去十几年中更注重发挥技术优势。
据韩国媒体统计，2023年，韩国主要造船企业所获订单中LNG运输船、LPG运输船、大型化学品船、大型集装箱船等技术含量高的高附加值船型占比约九成，牢牢扼守造船价值链高端；同期我国承接订单中技术含量略低的干散货船占比超三成。
已有规模化产能优势的中国造船业，需要LCO₂运输船成为新的名片。
海豚
啥？二氧化碳还要千里迢迢运输吗？