每經(jīng)記者 張凌霄    每經(jīng)編輯 蘭素英    

過去一年，從高溫?zé)崂说奖┯旰樗?，全球多地遭遇罕見極端天氣，損失慘重。不少專家認(rèn)為極端天氣的頻發(fā)主要是因?yàn)槿驓夂虻淖兓祟惢顒?dòng)排放的溫室氣體則是導(dǎo)致氣候變化的主要原因。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）近期發(fā)布的報(bào)告顯示，自1850-1900年以來，人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體排放造成了約1.1攝氏度的升溫，預(yù)計(jì)未來20年全球氣候的升溫幅度將達(dá)到或超過1.5攝氏度。

為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的全球氣候變化形勢(shì)，IPCC 呼吁各國(guó)減少碳排放并推動(dòng)碳中和，力求實(shí)現(xiàn)二氧化碳的凈零排放。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，除大規(guī)模實(shí)施可再生能源替代以及挖掘可再生能源制氫等節(jié)能降碳技術(shù)的潛力外，還需要大力研發(fā)碳捕獲與碳封存（Carbon Capture and Storage, 以下簡(jiǎn)稱CCS）以及零碳工業(yè)流程再造等技術(shù)。CCS指的是將工業(yè)生產(chǎn)、能源利用或大氣中的二氧化碳分離出來，并通過工程技術(shù)手段將捕獲到的二氧化碳注入深部地質(zhì)儲(chǔ)層，使其與大氣長(zhǎng)期隔絕，從而遏制氣候變暖的趨勢(shì)。

愛爾蘭市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Research and Markets發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，全球CCS市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到約28億美元，2026年這一數(shù)字將達(dá)到49億美元。作為CCS價(jià)值鏈中非常重要的一環(huán)，碳捕獲可以多種方式進(jìn)行，主要包括燃燒前捕獲、富氧捕獲、燃燒后捕獲以及直接空氣碳捕獲（DAC）。其中，DAC被部分科學(xué)家認(rèn)為是抑制全球變暖的利器，在國(guó)際社會(huì)上的認(rèn)可度日益提升。

2021年12月，硅谷技術(shù)“狂人”馬斯克在社交媒體上表示，旗下美國(guó)太空探索技術(shù)公司SpaceX正在啟動(dòng)一項(xiàng)新計(jì)劃，準(zhǔn)備從地球大氣中提取二氧化碳，并將其用作火箭燃料。他曾宣稱：“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，使用太陽能從大氣中取出二氧化碳，并與水結(jié)合，能制造火箭使用的燃料和氧氣。”

就在數(shù)月前，號(hào)稱是全球目前規(guī)模最大的DAC工廠“奧卡”在冰島西南部投入運(yùn)營(yíng)。據(jù)報(bào)道，該工廠每年將能夠捕獲4000噸二氧化碳，大約是790輛乘用車一年的排放量，然后通過開創(chuàng)性的礦化過程將其永久存儲(chǔ)在地下。

如何在空氣中捕獲二氧化碳？捕獲到的二氧化碳會(huì)如何存儲(chǔ)和利用呢？CCS是否能有效遏制全球氣候變暖趨勢(shì)呢？市場(chǎng)前景有多大？距離規(guī)?；瘧?yīng)用還有多遠(yuǎn)？就此，《每日經(jīng)濟(jì)新聞》（以下簡(jiǎn)稱NBD）記者專訪到蘇格蘭碳捕獲與封存研究中心主任斯圖爾特•哈澤爾丁（Stuart Haszeldine）和英國(guó)碳捕獲與碳封存研究中心主任喬恩•吉賓斯（Jon Gibbins），探究CCS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用潛力。

蘇格蘭碳捕獲與封存研究中心是英國(guó)最大的碳捕獲與碳封存技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，哈澤爾丁是全球最早一批開始研究碳捕獲與碳封存技術(shù)的學(xué)者之一。吉賓斯所在的英國(guó)碳捕獲與碳封存研究中心由英國(guó)工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）資助，是英國(guó)國(guó)家研究與創(chuàng)新署(UKRI)的能源項(xiàng)目的一部分。

 

空氣中捕碳，可行嗎？

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NBD：直接空氣碳捕獲（DAC）被認(rèn)為是少有的可從大氣中去除二氧化碳的技術(shù)。您能否介紹一下這項(xiàng)技術(shù)，以及相比其他的碳捕獲技術(shù)，DAC技術(shù)具有什么樣的優(yōu)勢(shì)？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>DAC技術(shù)是一種剛剛興起的二氧化碳捕獲技術(shù)，用于在正常空氣中提取出二氧化碳，凈化率可達(dá)到90%或更高，相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展?jié)摿薮?。DAC最重要的優(yōu)勢(shì)是可以在世界上任何有能源供應(yīng)和二氧化碳安全儲(chǔ)存場(chǎng)所的地方應(yīng)用。

從二氧化碳的運(yùn)輸和儲(chǔ)存來說，DAC所采用的方式與工業(yè)機(jī)構(gòu)或發(fā)電廠非常相似，但由于DAC設(shè)施可以放置在靠近儲(chǔ)存點(diǎn)的位置，因此可最大程度地降低壓縮和運(yùn)輸成本。

NBD：DAC的主要技術(shù)方式有哪些？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>目前，正在開發(fā)研究的DAC類型包括液體吸附法，吸附劑會(huì)以非常大的表面積接觸大氣；固體吸附劑，二氧化碳被吸附到多孔固體中，之后又被重新釋放出來；以及靜電吸附法，充滿二氧化碳的液體吸附劑可以通過短電荷被激活，這比加熱吸附劑消耗的能源要少得多。

NBD：能分析下這項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)潛力嗎？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong> DAC技術(shù)有很多潛在客戶，主要可分為三類：首先是精煉碳?xì)浠衔锏臋C(jī)構(gòu)或是行業(yè)，他們的二氧化碳捕獲率需求為100%，而捕獲率在70-90%的時(shí)候，成本會(huì)很高，而DAC可以（作為補(bǔ)充）對(duì)剩余的二氧化碳進(jìn)行二次捕獲；其次是擁有計(jì)算機(jī)服務(wù)器場(chǎng)的大型軟件公司或機(jī)構(gòu)，由于他們會(huì)直接或間接排放二氧化碳，因此可聘請(qǐng)DAC運(yùn)營(yíng)商捕獲和儲(chǔ)存二氧化碳；第三類是希望捕獲二氧化碳進(jìn)行循環(huán)再利用的機(jī)構(gòu)，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中，二氧化碳從大氣中回收，經(jīng)過技術(shù)加工，可被制成甲烷或碳?xì)浠衔铮缓笞鳛檫\(yùn)輸燃料出售。

NBD：分析認(rèn)為，該技術(shù)尚處于早期發(fā)展階段。您認(rèn)為其當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>DAC面臨的重大挑戰(zhàn)是如何消耗最少的能源或是以極低的成本來捕獲二氧化碳。

DAC通常是利用化學(xué)溶劑來捕獲二氧化碳，在捕獲過程中，需要能源來加熱溶劑以改變其化學(xué)狀態(tài)。與發(fā)電廠或工業(yè)應(yīng)用中的碳捕獲和儲(chǔ)存相比，DAC需要消耗更多的能源，因?yàn)榭諝庵械亩趸紳舛缺葻煔饣蚬I(yè)廢氣中的低。

“儲(chǔ)碳入地”，安全嗎？

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NBD：捕獲到的二氧化碳會(huì)如何進(jìn)行封存呢？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>其實(shí)，碳封存技術(shù)（不包括二氧化碳分離和凈化）已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣為應(yīng)用。地質(zhì)封存是最安全、最容易監(jiān)測(cè)，同時(shí)也有助于減少氣候變化的長(zhǎng)期封存二氧化碳的方法之一。

在自然環(huán)境中，火山活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳被天然地儲(chǔ)存在多孔的沉積巖中，在數(shù)百萬年甚至數(shù)千萬年的時(shí)間中一直被安全儲(chǔ)存著。

而在工業(yè)領(lǐng)域，1972年以來，為了提高石油采收率，石油工業(yè)已開始應(yīng)用二氧化碳封存技術(shù)。從天然渠道或工業(yè)來源獲得的二氧化碳，可以通過管道輸送到水資源匱乏或原油粘度非常低的油田，將其注入油田中（讓石油體積膨脹），就可以有更多的石油被開采出來。由于石油產(chǎn)量增加能帶來很高的價(jià)值，所以這項(xiàng)活動(dòng)可以創(chuàng)造很多的利潤(rùn)，并且二氧化碳也能夠被封存進(jìn)石油中。

但其中的難點(diǎn)在于把握可注入的二氧化碳量。監(jiān)管機(jī)構(gòu)可強(qiáng)制要求工廠在石油和天然氣開采完畢后，繼續(xù)將更多二氧化碳封存進(jìn)開采完的油田和氣田中，不能任由石油公司單純以利益為考量來確定注入量。

NBD：長(zhǎng)期的應(yīng)用基礎(chǔ)是否意味著碳封存在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>總體而言，我認(rèn)為碳封存面臨的問題不是關(guān)于技術(shù)或監(jiān)測(cè)，而是提升公眾、決策者、政治家和銀行投資者等對(duì)碳封存的認(rèn)識(shí)，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)50年之久。

全世界有許多小規(guī)模和大規(guī)模碳封存測(cè)試的例子。目前，有100多個(gè)項(xiàng)目通過注入二氧化碳來回收石油，并將二氧化碳安全地儲(chǔ)存在了地下；有20多個(gè)項(xiàng)目以注入二氧化碳的方式實(shí)現(xiàn)碳封存，對(duì)修復(fù)環(huán)境，應(yīng)對(duì)氣候變化做出了貢獻(xiàn)。

喬恩·吉賓斯：二氧化碳的地質(zhì)封存在技術(shù)層面上已經(jīng)被廣為了解，且已經(jīng)發(fā)展到相對(duì)成熟的水平。但不可否認(rèn)，地質(zhì)封存還存在不可避免的不確定性，因?yàn)闊o法完全準(zhǔn)確地探知地下巖石的特征情況，也就是說，難以確定某個(gè)特定場(chǎng)地可以儲(chǔ)存多少二氧化碳以及應(yīng)以何種速度把二氧化碳注入到這個(gè)區(qū)域中。不過，鑒于大多數(shù)場(chǎng)地都設(shè)有多個(gè)密封的屏障，所以出現(xiàn)二氧化碳泄露的可能性不大。

CCS設(shè)施建設(shè)需因地制宜

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NBD：如今，CCS設(shè)施建設(shè)正在經(jīng)歷飛躍性發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，2021年1月至11月底，已公布的CCS設(shè)施建設(shè)計(jì)劃就超過100個(gè)，管道工程項(xiàng)目的推進(jìn)有望讓二氧化碳捕集能力翻兩番。從設(shè)施規(guī)?？?，您認(rèn)為CCS設(shè)施宜大還是宜??？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>CCS設(shè)施的規(guī)模最好以年處理量來定。

如果處理的氣體量非常大，每年總量達(dá)數(shù)百萬噸，那么建造和共享大型管道，且建造大型碳捕獲設(shè)施將二氧化碳從煉油廠、發(fā)電廠或制氫廠的大型工業(yè)設(shè)施中分離出來，運(yùn)輸和儲(chǔ)存每噸二氧化碳的成本無疑會(huì)大大降低，因?yàn)橐恍┨疾东@過程需要加熱，而大型設(shè)備工作具有成規(guī)模的熱經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然，大型設(shè)備也有其缺點(diǎn)，即耗資巨大、施工時(shí)間長(zhǎng)、操作靈活度相對(duì)低。

另一方面，在部分領(lǐng)域，小規(guī)模的二氧化碳分離已經(jīng)得以實(shí)現(xiàn)并投入商用，例如利用變壓吸附法提純氫氣，使其變?yōu)榧兌却笥?9%的清潔氣體等。這些設(shè)備所處理的氣體量規(guī)模通常在每年數(shù)千噸的水平，而不是數(shù)百萬噸。因此，重要的是化學(xué)工程師們需要了解（設(shè)施在）純度和效率方面的需求。

NBD：CCS工廠應(yīng)如何保證其捕獲的碳量多于自身運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)生的碳量呢？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>DAC設(shè)備的目標(biāo)是從二氧化碳濃度僅為 0.04%的大氣中捕獲和凈化二氧化碳，而工業(yè)領(lǐng)域的二氧化碳捕獲則是從更高濃度的混合物（二氧化碳含量為4%-15%）中分離出二氧化碳。這兩者都需要通過化學(xué)溶劑來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于溶劑的選擇，一方面是需要對(duì)二氧化碳有強(qiáng)烈吸附力，另一方面是能夠用較少的能源釋放捕獲到的二氧化碳。

（在使用溶劑的前提下，）二氧化碳的解吸要通過加熱溶劑或在溶液中放出靜電脈沖等方法進(jìn)行。因此，只要能源輸入過程是低碳的，整個(gè)碳捕獲過程就是高效的。

大規(guī)模商用還有多遠(yuǎn)？

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NBD：實(shí)現(xiàn)低成本高效率的CCS一直被認(rèn)為是業(yè)界難題。您認(rèn)為如何才能有效降低成本？

斯圖爾特·哈澤爾丁：實(shí)際上，在歐洲，CCS的成本已經(jīng)有了大幅降低，主要通過兩個(gè)路徑實(shí)現(xiàn)：一個(gè)是改進(jìn)分離設(shè)備的設(shè)計(jì)和組成，碳捕獲是成本最高的環(huán)節(jié)，目前該環(huán)節(jié)的成本已經(jīng)降低20%-50%；另一個(gè)是將來自多個(gè)源頭的二氧化碳聚合在一起，形成工業(yè)區(qū)二氧化碳排放者“集群”。這些工業(yè)區(qū)域的跨度為1-50公里，可以通過共享管道以較低的成本來輸送、壓縮和封存二氧化碳。

現(xiàn)在許多不同的項(xiàng)目有多個(gè)二氧化碳來源，并且能夠?qū)⒍趸挤獯嬖诙鄠€(gè)儲(chǔ)存點(diǎn)，大幅提高了捕獲、運(yùn)輸和儲(chǔ)存二氧化碳的效率，商業(yè)項(xiàng)目所需價(jià)格也因此降低。

喬恩·吉賓斯：只要CCS被大規(guī)模應(yīng)用，就可以有機(jī)會(huì)不斷從先前進(jìn)行的項(xiàng)目中獲得經(jīng)驗(yàn)，然后將得到的經(jīng)驗(yàn)融入到現(xiàn)有電廠的改造和新電廠的建設(shè)中。

除通過提高產(chǎn)業(yè)規(guī)模和自然的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來降低成本外，政府可以鼓勵(lì)那些前期獲得大量政府補(bǔ)貼、較早開始運(yùn)營(yíng)的CCS工廠廣泛分享其獲得的相關(guān)知識(shí)，回饋社會(huì)，推動(dòng)正在運(yùn)營(yíng)的工廠進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

NBD：CCS技術(shù)在哪些領(lǐng)域的商用最值得期待？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>只要有買家購(gòu)買二氧化碳，其所處的市場(chǎng)就是CCS被商用的領(lǐng)域。目前市場(chǎng)上有許多不同的二氧化碳來源、不同的碳捕獲類型、不同的二氧化碳價(jià)格。一些市場(chǎng)為二氧化碳買家提供了政策優(yōu)惠，例如，加州低碳燃料標(biāo)準(zhǔn)（California Clean Fuel Standard）對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存的每噸二氧化碳獎(jiǎng)勵(lì)100美元以上，美國(guó)45Q稅收抵免計(jì)劃則為每噸二氧化碳提供 50 美元的獎(jiǎng)勵(lì)金。

喬恩·吉賓斯：CCS技術(shù)可以應(yīng)用在任何使用化石燃料或人為排放二氧化碳或其他溫室氣體的領(lǐng)域——CCS的目標(biāo)就是從“減少”（二氧化碳）變?yōu)榍辶悖ǘ趸迹?。因此，幾乎所有的人類商業(yè)活動(dòng)都需要思考，未來應(yīng)該如何最好地利用各種CCS方法。

NBD：您覺得在CCS的推廣和商業(yè)化過程中，政府應(yīng)該扮演什么樣的角色？

斯圖爾特·哈澤爾?。?/strong>現(xiàn)在是時(shí)候從研究和計(jì)劃轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用了。關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的大量信息有助于為政府鼓勵(lì)和支持CCS的商業(yè)化提供參考。

英國(guó)愛丁堡和牛津大學(xué)的相關(guān)研究表明，以2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，履行“碳回收義務(wù)”為目標(biāo)，從國(guó)家政策層面要求實(shí)行碳封存，是最可靠、最快速、最便宜的脫碳和發(fā)展二氧化碳封存技術(shù)的路徑。這將為二氧化碳創(chuàng)造更多的買家，并且比現(xiàn)下流行的碳稅或排放定價(jià)方法成本更低，也更公平。

喬恩·吉賓斯：政府能做的最重要的事情是支持大規(guī)模二氧化碳管道系統(tǒng)和地質(zhì)封存場(chǎng)所的建設(shè)。這種基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)CCS產(chǎn)業(yè)來說是至關(guān)重要的，但很難自行建設(shè)——就像公路、鐵路、電網(wǎng)、水、污水等基礎(chǔ)設(shè)施一樣。

對(duì)于DACCS（直接空氣碳捕獲和碳封存）而言，政府應(yīng)支持企業(yè)或個(gè)人盡可能多地使用DACCS來間接捕獲排放的二氧化碳，同時(shí)要求企業(yè)為其他溫室氣體排放進(jìn)行補(bǔ)償。這點(diǎn)至關(guān)重要，可以緩解氣候變暖趨勢(shì)。

另外，政府可以提供一些資金來幫助DAC的發(fā)展和監(jiān)管（就像早期發(fā)展可再生能源一樣），當(dāng)然也應(yīng)該促進(jìn)二氧化碳運(yùn)輸與封存基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

記者：張凌霄 

編輯：蘭素英

視覺：鄒利

排版：蘭素英 馬原