工业部门脱碳对于实现劳动力和公平目标至关重要。

美国能源部 (DOE) 的“工业脱碳路线图”确定了通过美国制造业创新减少工业排放的四个关键途径。该路线图提出了政府、工业界和其他利益相关者共同努力加速减排并将美国工业部门定位为全球创新领导者的议程。

美国能源部致力于使国家工业部门脱碳，为美国工人创造高薪就业机会，刺激经济增长，并为所有美国人创造一个更清洁、更公平的未来。

美国各经济部门与

一次能源相关的二氧化碳排放量

工业排放量占美国一次能源相关二氧化碳 (CO 2 ) 排放量的 30%，即 13.6 亿吨 CO 2 (2020 年)。工业脱碳路线图重点关注工业脱碳技术可以在全国范围内产生最大影响的五个CO 2排放量最高的行业：炼油、化工、钢铁、水泥以及食品和饮料。这些行业约占美国工业部门能源相关CO 2排放量的51%，占美国经济总CO 2排放量的15%。

化学品制造：美国化学品制造业极其多样化，并且在过去十年中取得了显着增长。为了帮助实现净零排放目标，化学制造行业可以：

开发低热预算过程加热解决方案并提高热能使用的有效性，以提高整个系统的能源效率

扩展先进的反应、催化剂和反应器系统，除了减少碳排放和提高能源效率外，还可以提高反应性能

实现流程电气化并使用氢气、生物质或废物作为制造的燃料和原料

提高材料效率并增加材料循环

石油精炼：美国炼油厂的大部分CO 2排放来自五个大型耗能过程：加氢裂化、常压蒸馏、催化裂化、蒸汽甲烷重整和再生催化重整。这些流程为炼油厂减少 CO 2排放提供了最具成本效益的研究、开发和部署 (RD&D) 机会。为了帮助实现净零排放目标，石油炼制行业可以：

提高流程以及现场蒸汽和发电的能源效率。

通过使用低碳化石能源并引入核热和电力、清洁电力、清洁氢或生物燃料等低化石碳源，降低能源和原料的碳足迹。

捕获 CO 2以进行长期储存或利用。

钢铁：钢铁制造业是全球能源最密集的行业之一。在生产过程中使用煤炭作为原料、氧化铁的化学还原以及钢铁生产的巨大数量使该行业成为温室气体排放量最高的行业之一。为了帮助实现净零排放目标，钢铁行业可以：

转向低碳和无碳燃料并扩大工业电气化。

氢钢生产、铁矿石电解以及碳捕获和利用储存等变革性技术的试点示范。

提高材料效率并增加材料循环。

食品和饮料：食品和饮料行业是美国经济的重要组成部分，也是美国最大的能源消耗和温室气体排放行业之一。为了帮助实现净零目标，食品和饮料行业可以：

通过推进工艺加热、蒸发和巴氏灭菌工艺的电气化来提高能源效率。

通过生命周期评估和制造商之间的合作确定的方法，减少整个供应链的食物浪费。

通过替代包装和减少包装废物来追求回收和材料效率。

水泥：在美国水泥行业，与过程相关的煅烧CO 2排放量约占总CO 2排放量的58%，与能源相关的CO 2排放量占总排放量的42%。水泥制造需要大量热量，煤炭和石油焦燃烧产生的热量约占该行业总能源消耗的 88%。为了帮助实现净零排放目标，水泥行业可以：

改进现有流程以减少浪费，包括混凝土施工的循环经济方法。

通过部署突破性技术和创新化学解决方案来提高材料和能源效率。

扩大碳捕获和利用储存技术的使用。

增加使用低碳粘结材料和天然辅助胶凝材料，以降低水泥熟料和固体材料的碳强度。

美国工业脱碳战略

该路线图确定了四个关键技术支柱，以显着减少所研究的这五个子行业的排放。通过应用替代方法，每年可减少100% 的 CO 2排放量。脱碳的跨领域支柱是能源效率；工业电气化；低碳燃料、原料和能源；以及碳捕获、利用和储存。这些支柱适用于所有工业分部门，并且随着电网温室气体排放强度的降低、技术的发展以及难以减少的来源得到解决，有能力实现近期和未来的减排。

能源效率：能源效率是一项基本的、跨领域的脱碳战略，也是近期温室气体减排最具成本效益的选择。脱碳努力包括：

在系统级优化工业流程性能的战略能源管理方法

来自制造过程加热、锅炉和热电联产的热能的系统管理和优化

智能制造和先进的数据分析可提高制造过程中的能源生产率

工业电气化：利用电网和现场可再生能源的低碳电力进步对于脱碳工作至关重要。脱碳努力包括：

使用感应加热、辐射加热或先进的热泵对过程热量进行电气化。

高温范围过程的电气化，例如钢铁和水泥制造中的过程。

用电化学工艺代替热驱动工艺。

低碳燃料、原料和能源：替代低碳和无碳燃料和原料可减少工业过程中与燃烧相关的排放。脱碳努力包括：

开发燃料灵活的工艺。

将氢燃料和原料整合到工业应用中。

生物燃料和生物原料的使用。

碳捕获、利用和封存：碳捕获、利用和封存是指 从点源捕获生成的CO 2并利用捕获的CO 2制造增值产品或长期存储以避免释放的多组分策略。脱碳努力包括：

CO 2的燃烧后化学吸收。

先进CO 2捕集材料的开发和制造优化可提高捕集效率并降低捕集成本。

开发利用捕获的CO 2制造新材料的工艺。

工业脱碳路线图的主要建议

推进早期研发： 到 2050 年实现净零碳排放所需的进一步应用科学。

投资多种工艺策略： 继续并行的电气化路径；效率;低碳燃料；碳捕获、利用和储存；和替代方法。

通过演示进行扩展： 演示测试平台以加速部署并降低部署风险。

解决过程加热：大部分工业排放来自于燃料燃烧产生的热量。

整合解决方案： 关注减碳技术对供应链的系统影响。

进行建模/系统分析： 扩大生命周期和技术经济分析的使用。

工业脱碳和美国就业

美国总计 = 1,140 万个制造业工作岗位

工业部门脱碳对于实现劳动力和公平目标至关重要。劳动力发展和技术援助计划，如能源部工业评估中心，将帮助现有 1140 万美国制造业工人和未来劳动力做好清洁工业转型的准备，改善健康状况和长期就业前景。

工业部门脱碳对于公平目标至关重要，特别是政府的Justice40 倡议，该倡议承诺将联邦气候和清洁能源投资的总体收益中至少 40% 交付给弱势社区。查看能源部新的能源正义仪表板，了解有关不利环境正义和健康结果的位置以及它们如何与行业保持一致的更多信息。

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