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让马斯克和比尔·盖茨同时看中的“碳捕捉”,到底是什么?|双碳科普

2022-06-22 10:16:27 整理发布   转载来源:网络整理/侵权必删  

能让马斯克和比尔盖茨两大科技界的超级富豪看中的领域是什么?答案是:碳捕捉。今年4月,XPRIZE基金会公布了“碳捕捉竞赛”里程碑奖获奖名单,15个团队脱颖而出,各自获得100万美元奖励...《让马斯克和比尔·盖茨同时看中的“碳捕捉”,到底是什么?|双碳科普


能让马斯克比尔盖茨两大科技界的超级富豪看中的领域是什么

答案是:碳捕捉

今年4月,XPRIZE基金会公布了“碳捕捉竞赛”里程碑奖获奖名单,15个团队脱颖而出,各自获得100万美元奖励。“碳捕捉竞赛”正是该基金会在去年获得马斯克赞助的1亿美金奖金后建立的。

在碳捕捉这个点上,比尔·盖茨的行动要更早一些。一方面,他自己曾投资过一家碳捕捉公司——Carbon Engineering,另一方面,他旗下的气候基金Breakthrough Energy Ventures也先后投资过美国的碳捕捉初创公司Sustaera和Verdox Inc.。

当然,看好碳捕捉的名单上远不止这两位超级富豪的名字。4月,数字支付平台公司Stripe牵头与Shopify、麦肯锡、脸书、谷歌等企业共同发起了总额9.25亿美元的碳捕捉Frontier基金项目,承诺2022-2030年购买9.25亿美元由碳捕捉技术创造的碳信用额。

几天后,Stripe还与风投公司Lowercarbon Capital单独合作,创建了一个新的价值3.5亿美元的碳捕捉基金。

到这里,我们不免会好奇,为什么科技巨头们纷纷押注碳捕捉?它究竟是什么?有什么作用?未来的发展空间又有多大?接下来,本文就尝试从这几个维度聊聊碳捕捉。

什么是碳捕捉?

碳捕捉,通常被叫作“CCSU”,是在二氧化碳捕集与封存(CCS)的基础上增加了“利用(Utilization)”。

通俗理解,就是将二氧化碳从空气或工厂烟囱的废气中分离出来,利用或储存在地下数公里处,从而减少大气中的碳排放。

碳捕捉流程

那么,怎么捕捉二氧化碳呢?目前,方法主要是三个大方向:燃烧后捕捉、燃烧前捕捉和富养燃烧捕捉。

其中,燃烧后捕捉最为常见。就是在燃烧化石能源的燃烧室之后再接一段吸收分离装置,用一些化学方法,像吸尘器一样把二氧化碳吸附住。

燃烧前捕捉,听起来就有点反常识,毕竟还没开始燃烧,又怎么能捕捉到二氧化碳呢?事实是,在高温水蒸气的作用下,化石燃料会气化,生成二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氢气、氮气,其中首先分离出的二氧化碳就可以通过液体溶液捕捉的方式收集起来。

从名字上看,最特殊的则是富氧燃烧。但原理上其实和燃烧前捕捉有点类似,也是对燃料做预处理,区别在于富氧燃烧是对空气进行预处理,提升含氧量,从而提升燃烧后的气体混合物中二氧化碳的浓度,同时减少氮氧化物的排放。

主流的捕捉方法之外,从空气中直接吸收或吸附二氧化碳的直接空气捕捉技术也正在被关注。

虽然在“技术就绪级别”中,直接空气捕捉技术被归类为6(等级为1到9),这意味着它仍处于技术早期迭代过程中,还未准备好进行全面商业部署。但在今年4月,瑞士碳捕获初创公司Climeworks完成了6.5亿美元的新一轮融资——这是碳捕获公司有史以来募集到的最大金额 。

Climeworks目前在冰岛运营世界上最大的直接空气捕集厂Orca,将捕获的二氧化碳注入地下深处并永久储存,或转化为燃料和材料。

目前中国的CCUS项目以燃烧前捕捉技术和燃烧后捕捉技术为主,富氧燃烧技术仍处于验证阶段。

2027年预计市场规模近百亿美金

碳捕捉并不是新鲜概念,但是一直以来规模都较小。截至2021年年中,全球只有大约30 个大型项目在运行,每年锁定400万吨二氧化碳,仅占全球排放量的0.1%。

那么,为什么还吸引了科技巨头们?

这里面就不得不提一个关键节点。今年4月份,联合国政府间气候变化专门委员会(Inter-Governmental Panel on Climate Change,简称IPCC)发布了一份报告《全球升温1.5℃特别报告》,报告里就提到为确保实现《巴黎协定》气候目标,确定了七种实现途径,其中只有一种不包括碳捕捉。

《巴黎协定》的长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。

但目标是目标,事实是单靠减排来实现这一目标需要在2030年前减少一半的排放,并在本世纪中叶不再产生新的排放,这很可能被证明不可行,那就需要通过从大气中去除多余的二氧化碳来弥补。

IPCC就明确表示,要想保持全球温度上升低于1.5摄氏度,大气中还需要去除百亿吨二氧化碳。

有需求,就有市场。有研究机构预估,2022年全球碳捕获、利用和封存市场规模将达到29.815亿美元。预计到2027年,该市场将以19.93%的复合年增长率增长,达到74.1462亿美元。

从整个CCUS产业链条当中看,主要分为捕集、输送、利用与封存几大环节,国外的CCUS创新企业大都集中于碳捕捉、碳利用两个细分领域。

部分国外碳捕捉创新企业(数据来源:公开资料)

相较于国外,国内CCUS项目发展仍处于技术积累阶段,尤其是初创型企业数量并不多。但根据IEA(国际数据能源基金会)数据,碳中和目标下中国CCUS减排需求为:2030年0.2-4.08亿吨、2050年6-14.5亿吨、2060年10-18.2亿吨。

不久前我国也出台了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中,其中CCUS就被列入绿色低碳重大科技。

目前国内的碳捕捉技术主要在煤化工行业开展。其次为火电行业、天然气厂以及甲醇、水泥、化肥等工厂。从项目类型来看,示范项目以电厂项目为主,有少量化工项目。

部分国内碳捕捉示范项目(数据来源:中金、公开资料)

今年1月29日,我国首个百万吨级CCUS项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目正式建成。其运作流程是将山东齐鲁石化生产排放的二氧化碳进行捕集,后通过管道运输到80公里外的胜利油田,封存到地下,用于驱油增产。

解决方案还是创可贴?

不过,碳捕捉技术在获得了极大关注的同时,仍有不少质疑存在,比如对于阻止气候变暖来说,这到底是个有实际效用的解决方案还是只是一个临时治疗的“创可贴”?

毕竟,对于许多人来说,零碳更多指的是深度和快速地脱碳,让人类摆脱对化石燃料的依赖,但碳捕捉在某种程度上起到了鼓励延长石油或煤炭使用的作用,对他们来说,这种废物处理技术似乎是一个倒退。

国际环境法中心在去年7月发布的一份报告中就提到,即使对于难以脱碳的行业,碳捕捉也不是答案。特别是因为碳捕捉可能涉及对应用行业本身昂贵的改造,也会使其难以为继。

除了对达到零碳愿景不同路径的争辩之外,国际环境法中心的这段观点又涉及到了碳捕捉另一个很现实的问题:成本。

中金在报告中测算过,当前国内化工行业CCS技术平均成本约为403元/吨,其中碳捕捉、封存、运输成本占比分别为56%、24%、19%。

另外,直接空气捕捉方法的成本则是更加昂贵。以直接空气捕捉技术公司Climeworks为例,目前的成本为每吨600-800美元,到2030年前该技术的成本虽然有望降至250-300美元,但与大多数重新造林不到50美元/吨的价格相比来说,实在昂贵。

之所以成本如此高昂,一部分原因也在于碳捕捉技术普及率较低、规模较小。高昂的运行成本就会导致其在初期投资方面遭到阻碍,且后期大规模发展碳捕捉项目也难以扩张,延缓了碳捕捉技术大规模商业化进程。

总体来说,碳捕捉技术仅仅是延迟了二氧化碳的释放,其风险性因素当下也难以辨明,因此它最佳定位应该是碳中和实现过程中的有效辅助手段。对于它的发展,我们还需要进一步观察。

(本文首发钛媒体App,作者 | 韩敬娴


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