2022年吸附分离行业发展现状及未来前景分析 蓝晓科技吸附分离技术有望助力全球“碳中和”

  • 来源:中信证券
  • 发布时间:2022/02/08
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1、吸附分离技术有望助力全球“碳中和”

1.1、“碳中和”是 21 世纪全球重要的努力目标

石化能源的广泛使用造成了全球变暖。尽管从十九世纪中业开始,电力与石油作为第 二次工业革命中的“新能源”带来了全球生产力的飞跃,但化石能源燃烧时产生的二氧化 碳在大气中不断积累也使得全球的温度逐步升高。据美国国家海洋和大气管理局(NOAA) 数据,从 1880 年以来,全球平均温度已经上升 1℃,并引发了南北极冰盖融化、局部气 候改变、极端天气频发等多种气候异常。若人类不对自身的碳排放进行限制,预计至 2050 年,全球平均气温将继续上升 3℃,将造成海平面的显著上升,进而对人类的生产生活产 生巨大的负面影响。

图:1880-2020 年全球平均温度变化趋势

实现“碳中和”是解决全球变暖的重要手段。1992 年,《联合国气候变化框架公约》 拉开了全球共同努力解决全球变暖的序幕。1997 年的《京都议定书》过于保守,仅提出 实现至 2050 年温度 0.02-0.28℃的降幅;2015 年,全球 178 个国家进一步签订了《巴黎 协定》,力求将全球平均温度升高水平控制在 2℃以内。2021 年 11 月 1 日,《联合国气候 变化框架公约》第 26 次缔约方大会(CPOP26)提出,计划在本世纪中叶实现二氧化碳 的净零排放,并将温度升幅控制在 1.5℃以内。

我国致力于在 2060 年实现国内“碳中和”。党的十八大以来,绿色发展理念始终贯彻 于一系列顶层设计之中。习近平主席在第七十五届联合国大会上更是庄严宣告“中国二氧 化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取于 2060 年前实现碳中和”。“碳达峰”及“碳 中和”的目标将有力推动国内的能源结构转型以及零碳排放技术的发展。

1.2、吸附分离技术有望成为助力“碳中和”的重要手段

实现“碳中和”依赖于:1)能源结构转型,从化石能源向清洁能源过渡;2)节能降 耗,减少生活生产中的碳足迹;3)固碳技术的大力发展,助力实现“零碳排放”,有利于 我国在未来的碳权交易中掌握先机。

吸附分离技术,在上述的场景中都具有着重要的应用前景。从供能端来看,吸附分离 技术能够进行能源金属的提取回收以及核级超纯水的生产,助力清洁能源的快速推广;中 间环节来看,吸附分离技术有望助力 PLA 等生物基可降解塑料的生产,减少石油基可降解 塑料使用的碳足迹;在污染物治理和资源化的开发研究过程中,对石化、染料、医药、电 子、金属等行业产生的有机废水、重金属污染废水、废旧电池等废弃物,通过吸附分离技 术控制有毒污染物排放,同时达到富集、回收和综合利用的目的,实现经济效益和社会效 益。在终端碳排放环节,吸附树脂可以用于尾气甚至大气中的二氧化碳捕捉,助力实现“零 碳排放”。蓝晓科技作为国内领先的吸附分离方案提供商,在“碳中和”实现过程中,料 将发挥重要作用。

2、吸附分离树脂助力能源转型

2.1、“吸附+膜”工艺成熟,为“提锂”保驾护航

清洁能源有望在 2060 年国内能源结构中取代当前化石能源的地位。2020 年,我国化 石能源占能源消耗总量的 83.6%,非化石能源占 16.4%。煤炭、石油和天然气占能源消费 总量比重分别为 56.7%、18.9%和 8.0%,化石能源合计占比 83.6%。水电、风电、核电 和光伏占比分别为 9.1%、3.1%、2.4%和 1.7%,非化石能源占比合计 16.4%。我们预测 到 2060 年的碳中和图景中,清洁能源将占到中国能源需求结构的 90%以上,其中光伏、 风电、氢能及核电有望分别占中国能源消费结构的 36.5%、25%、15.2%及 9%,成为中 国最主要的能源供应组成部分,绿色储能也有望获得长足发展。

成品油仍然是石油能源消费主力。目前,虽然柴油在成品油中占比有所上升,但汽油 与柴油的消费仍然是成品油消费的主力。这意味着目前占中国能源消费 18.9%的石油类别 中,有 90%以上被用于交通运输领域。如果能将这一部分碳排放转换为新能源的消费,就 可以解决中国超过 15%的碳排放,对 2030 年实现碳达峰有极大的意义。

政策驱动,新能源替换石化能源正在进行中。目前全球都在大力发展新能源汽车,中 国在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》中提出,计划在 2025 及 2030 年新能 源汽车的渗透率分别达到20%及40%;欧盟计划在2025及2030年渗透率分别达到20%、 30%;美国方面,拜登政府签署总统命令,计划在 2030 年新能源汽车渗透率达到 50%。 据中信证券新能源汽车组预测,2021 年及 2025 年国内新能源汽车的产量有望分别达到 348/1300 万辆;至 2025 年国内的动力、储能锂电装机量将分别达到 775、65GWh,分别 是 2020 年的 12.3 及 5.0 倍。预计全球动力、储能及 3C 装机量分别达到 1380、132 及 137GWh,是 2020 年的 10.1、4.7 及 1.6 倍。全球进入锂电需求的快速爆发期。

国内的动力电池核心原料“锂”依旧依赖进口。无论是三元电池还是磷酸铁锂电池, 其核心原料均包括碳酸锂。据卓创资讯,2020 年我国碳酸锂产量 16.7 万吨,消费量 21 万吨,进口依赖度达到 24%。具体到原料端,受技术、开发条件等因素影响,据 SMM 统 计,2019 年我国矿石提碳酸锂占国内碳酸锂总产量的 78.6%。据 USGS 统计,2019 年, 国内锂原料产能仅占全球 12.56%。由于国内锂矿石及盐湖提锂难以满足市场需求,我国 锂原料的自给率长期不足 30%。

盐湖提锂是锂板块的重要发展方向。据 USGS,全球锂资源主要集中在盐湖卤水中, 占比达 68%,锂资源 50%以上集中在南美地区,且绝大部分集中在盐湖中。尽管锂矿石 中锂含量相较于卤水中更高,但是锂矿石提锂需要用到煅烧、酸浸等高能耗、高污染的生 产工艺,其成本与碳排放要比盐湖提锂高很多。据 Roskill 的成本分析,2019 年全球盐湖 提锂的成本维持在 2-4 万元/吨,禀赋优异的海外盐湖成本甚至在 2 万元/吨以下,而各类 矿石提锂的成本普遍在 4 万元/吨以上。

图:2019 年全球锂化物产品成本曲线(美元/吨,LCE)

国内锂资源集中在低品位盐湖,“盐湖提锂”难度较大。据中国地质调查局,我国的 锂资源以盐湖卤水、锂辉石及锂云母形式存在,其中 81.6%储存在盐湖中。青海、西藏和四川是锂资源主要分布地区,储量分别为 43.4%、31.1%和 10.6%。但与海外(镁锂比普 遍在 20 以下)相比,国内的盐湖品位较低,盐湖卤水镁锂比数值在 40 以上,察尔汗盐湖 的比例更是高达 1577.4,因而国内盐湖提锂难度巨大。

“吸附+膜”是目前较为适合国内盐湖提锂的方法。经过多年发展,盐湖提锂主要发 展出了吸附法、沉淀法、膜法和萃取等四种主流技术。由于国内盐湖镁锂比较高,沉淀法 较难适用;而膜法目前相对不成熟,有诸多问题亟待解决,一般与其他方法联用;萃取法 则对设备要求较高,环境不友好,需要环保处理的萃取液变相推高了成本,很难实现产业 化放大。相比之下,吸附法工艺相对简单,仅需简单的吸附与解吸附就可以完成对锂的提 取,且通过吸附剂的自主设计,可以在不同状态、不同组分卤水中实现高效提取,是目前 兼顾经济效益、环境友好、产业化水平的技术。

国内盐湖提锂对应百亿市场空间。我们从两个维度对国内盐湖提锂的市场空间进行测 算:

1)需求端:预计到 2025 年国内碳酸锂需求有望达到 60 万吨,整线投资预计达到百 亿元。考虑到新能源汽车行业的快速发展以及国内锂资源的分布情况,预计到 2025 年, 仅新能源汽车及储能所需碳酸锂有望达到近 60 万吨。假设国内锂需求中至少有约 20%由 国内吸附法盐湖提锂所提供,按照目前的价格,每万吨产能对应的全套的提锂设备(包括 吸附及膜分离等)需要的资本投入约 10 亿元,其中吸附段约占 50%~60%,预计整线投资 空间有望达到 100 亿元,其中吸附段约 50-60 亿元。考虑到工艺革新带来的成本降低,假 设整线投资中枢在 5 亿元,对应的整线投资空间有望达到 50 亿元,吸附段约 25-30 亿元。

2)从供给端规划来看,据中信证券研究部金属组在《中国盐湖提锂:方兴未艾,拐 点已至》(2021-6-28),当前国内主要盐湖提锂企业已建成和有明确规划的产能项目近 25 万吨,远期规划则达到 30 万吨,扣除已经建成的 13 万吨项目,预计远期有望新增近 20 万吨提锂产能,假设整线投资中枢在 5 亿元,则对应的国内盐湖提锂的市场空间在 100 亿 元。

综上分析,预计至 2025 年,国内的盐湖提锂整线投资市场空间近 50 亿元;远期来 看,不考虑树脂替换等影响,国内盐湖提锂板块的市场空间有望达到百亿元。

蓝晓科技是国内“吸附+膜”的成熟供应商。2018 年,蓝晓科技在青海冷湖建设的 100 吨/年示范性提锂产线成功运行,在锂含量 0.075g/L,镁锂比高达 1300:1 的贫矿卤水中实 现了高纯碳酸锂的制备,标志着公司盐湖提锂技术的成熟。随后公司分别与多家企业签订 了盐湖提锂合同,截至 2021 年一季度,公司已经完成了包括藏格锂业(1 万吨/年)、锦泰 一期(3000+4000 吨/年)以及五矿盐湖(1000 吨+4000 吨/年改扩建)在内的三大提锂产 线建设,并参与多个在建提锂项目的中试,目前已实现低、中、高品位卤水的全覆盖。

公司国内盐湖提锂在手订单充足。据最新的公告,公司目前已经与亿纬锂能控股子公 司金海锂业签订了 10000 吨/年碳酸锂 EPC 采购项目,并与国能矿业签订了长达 15 年、 不低于 15 万吨氢氧化锂的委托加工合同。公司在盐湖提锂板块已经成为国内最成熟的“吸 附+膜”工艺提供商。

公司拥有提锂装置技术,提供多种合作模式。与其他的吸附树脂公司相比,蓝晓不仅 可以提供锂吸附剂,还可以根据不同卤水情况,针对性的进行工艺调整,生产与对应卤水 相适配的吸附材料,并销售连续离子交换设备;且可以在客户现场运行,为客户提供技术 总包。公司不仅仅是树脂提供商的角色,而是“高性能吸附材料+先进设备”的综合技术 方案提供商。例如公司最新与国能矿业签订的合作协议,采用委托加工的合作模式,公司 可以同时获取保底收入+销售分成。

装置技术持续突破,老卤原卤一键切换。2021 年 10 月 25 日公司公告中标五矿的项 目,首次尝试生产单线 4000t/a 的装置,并通过多通转换阀系统等实现原卤老卤的一键切 换。目前大规模运行的盐湖提锂生产线,均为以生产完钾肥之后的老卤为原料进行开发。 随着锂需求的快速发展,锂资源的开发受制于钾肥的产量,老卤提锂极大的制约了盐湖提 锂项目的产业化落地。原卤提锂技术的突破,有望提升提锂的效率以及收率,进一步扩大 卤水的开发场景。从订单的落地情况以及双方公开的收率数据来看,蓝晓的收率达到 90% 以上,而五矿盐湖收率仅 70%-85%,因此五矿通过公开招标方式,选择蓝晓作为其原卤 提锂项目的技术供应商。

蓝晓科技有望充分受益锂的快速扩产周期。2020 年年底以来,锂价重回上行周期, 目前碳酸锂价格已经突破 30 万元/吨,不排除进一步上行的可能。1 月 12 日,工信部装备 工业一司副司长郭守刚表示,提升关键资源保障能力,推动加快国内锂资源的开发。高锂 价叠加政策利好,国内锂盐将进入新一轮的扩产周期,蓝晓作为有标准产业示范线的企业, 料将在盐湖提锂板块大有所为。

2.2、树脂冶金,节能降耗

利用吸附树脂进行湿法冶金,在节能环保方面具有无可比拟的优势。冶金的过程涉及 金属元素的富集、还原与纯化。其中,金属的还原步骤由于涉及电子的传递,是无可避免 的高耗能产业,只能利用煤炭或电解。但在金属的富集与提纯方面,吸附树脂法工艺简单, 且基本不会对环境产生明显的污染。以提取镓为例,吸附法能够避免使用汞、强酸、强碱等对环境有压力的试剂,也避免了这些有毒有害试剂生产过程中的碳足迹,对环境非常友 好。

新兴技术凸显镓金属重要性。镓化合物被广泛用于磁体、LED、光伏、射频、开关等 领域,尤其是消费电子领域,目前有大量新兴技术使用含镓材料。如苹果公司目前已经在 其 Display Pro XDR 显示器、iPad Pro 以及 Macbook Pro 产品线中搭载 mini-LED 显示屏, 其中的 LED 材料必须用到镓元素。目前手机厂商为了提高充电功率,也普遍在手机产品线 搭配氮化镓充电头,以实现 100W 以上的充电功率。

镓提取是公司成熟盈利项目。公司开展镓提取多年,并于 2018 年凭借其开发的“吸 附分离聚合物树脂材料结构调控与产业化应用关键技术”获得了“国家科学技术进步二等 奖”。目前,由于全球 80%的镓金属产自中国,公司是镓提取技术的重要技术提供企业, 随着新技术的带动,镓供不应求,价格从 2020 年以来持续上涨,截至 2021 年 12 月 21 日,涨幅同比超过 100%,镓需求的快速增长也将助力公司镓提取业务长期增长。

公司的吸附分离技术冶金多点开花。公司的湿法冶金,包含了镍、钴、钒、铀等多种 能源相关的金属的提取,其中提镍技术已经申请了多项专利。公司的镍、钴等项目在积极 推进中,有望复制公司在盐湖提锂板块的商业模式,打造新的盈利增长点。提铀板块,伴 随国内核电的快速发展预计也将迎来高速成长期。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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