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为了解决新能源的Bug，大佬们正砸钱搞碳捕集。

百家 作者：差评 2023-01-25 14:02:56


这几年，地球人已经认识到了气候变化是一个严峻挑战。

因此，实现“碳中和”成为各国共同关心的话题。

提起碳中和，不少人想到的是电动汽车、清洁能源、碳管理啥的。

相比之下，知道碳捕集与封存技术（简称CCS）的人就少得多，简直就是减碳大业中的阿卡林。

我国公众对CCS技术的接受度，资料来源：YANG, et al▼

虽然没啥名气，但不妨碍 CCS 项目在世界各地蓬勃发展。

有调查报告显示，刚刚过去的 2022 年，CCS 项目的数量增长创下了新高：有 153 个 CCS 项目正在开发，比 2021 年足足多了 62 个。

全球碳捕集与封存设施大体分布▼

在CCS项目热潮中，不乏科技大佬和科技企业的身影。

比如全球网红马斯克赞助了 XPRIZE 碳捕集大赛，贝索斯、比尔·盖茨等知名科技大佬正在重金投资 CCS 项目，谷歌、 Meta、Shopify等公司也合作设立了碳捕捉基金项目，金额总计超过 12 亿美元。

马斯克在除碳大赛上呼吁构建十亿吨级碳去除方案，来源：XPRIZE官网截图▼

为何在大众视野里，近乎 “ 透明人 ” 的CCS，受到了资本的热捧？

也许，这要从 CCS 被寄予的期望说起。

目前来看，要想实现二氧化碳的“零排放”，最有效的办法，就是用太阳能、风能这样的清洁能源去替代化石能源。

然而，在能源领域有一个 “ 不可能三角 ”，说的是能源的低成本、清洁环保、安全稳定无法同时实现。

比如说，我们用风电和光电取代煤电，做到了清洁环保。

但以目前的技术看，我们无法做到在成本低廉的前提下，实现风电、光电的安全稳定传输。

不仅我们国家做不到，发达国家也没做到。

比如，美国德州在 2021 年 2 月就出现了大规模停电，原因是德州选择了新能源发电，大幅削减了火电的比例。

结果 2 月份出现了寒潮天气，风电机组直接被冻住了。

偏偏，储能技术很落后，根本跟不上，电网又没有和其他州的电网打通，于是就出现了这样的电力安全事故。

德州电网独立于东、西电网之外▼

那在现有技术条件下，如果我们既要清洁环保，又要安全稳定，怎么办？

只能接受更高的发电成本。

可是，对我国这样的发展中国家来说，工业化和现代化还要继续，对能源的需求只增不减，而且这种需求可能会超出我们的预期。

像 2009 年，咱们国家有部门预测，到 2020 年，我国一次能源消费将达到 44 亿吨标准煤，但实际上 2020 年我国一次能源消费达到了 50 亿吨标准煤。

所以，我们没法无视能源的成本。

再加上，咱们国家在能源上非常依赖煤炭，这就让我们要为减碳承受更大的压力和成本。

中国能源消费结构，资料来源：《能源发展“十三五”规划》▼

为啥会这样？

因为煤的碳排放量是所有化石能源里最高的。

咱们国家单位能源的碳排放强度是世界平均水平的 1.3 倍，欧洲国家的 2.1 倍，就是因为我们在烧煤，人家在烧气。


这意味着，减少同样多的碳排放，我们的压力和付出都会更大。

别的不说，就说要花的钱吧。

清华大学、中国绿金委等权威机构，分别对我国实现碳中和所需要的资金做过计算，结论基本一致：

我们总共需要 140 万亿左右的投资，用于发展无碳技术、旧设备减碳升级，以及新技术的产能扩张。

140 万亿可不是小数，相当于我国金融业总资产的 40%。

因此，哪怕只是为了给碳中和提供足够的资金支持，我们也需要经济平稳发展。

而经济要想平稳发展，低成本、安全稳定的能源就必不可少。

换句话说，未来相当长的时间里，咱们国家还离不开化石能源。

反过来再看发达国家，他们早就完成了工业化，目前碳排放已经逐年下降，也就是已经实现了“碳达峰”。

比如，欧盟已于 1979 年碳达峰，英国于 1991 年碳达峰，美国于 2005 年碳达峰，日本于 2013 年碳达峰。

再加上，他们主要是以新能源替代气，而不像我们是以新能源替代煤，减碳压力比我们小很多。

美国能源消费结构，资料来源：国家能源局▼

因而，我们更需要一套方案，兼顾减碳与能源稳定。

CCS 便提供了一种可能路径。

CCS 可以将二氧化碳从排放源或空气中捕集分离，然后输送到适宜的场地加以封存，如此就有望大幅降低化石能源带来的碳排放，从而做到两者兼顾。


真有这么神奇吗？是怎么做到的呢？

其实并没有那么复杂。

不妨以我国运行最久的上海石洞口第二电厂碳捕集装置为例。

上海石洞口第二电厂碳捕集装置▼

这种装置，基于二氧化碳是一种酸性气体，利用碱性吸收剂与烟气中的二氧化碳发生化学反应，形成不稳定的盐。

然后，让盐在加热或减压的条件下逆向分解，释放二氧化碳，从而将二氧化碳从烟气中分离。

从理论上说，这种捕集技术适用于任何一种火力发电厂，且只需要在现有的火电设施上进行改装即可。

因此，CCS 还有望降低让现有火电厂等提前退役而带来的成本。

要知道，我国是世界上最大的煤电、钢铁、水泥生产国，生产这些东西当然会产生很多碳排放，但这些生产设备的运行年限并不长。

这些设备的使用寿命一般为 40 年以上，若不采取减排措施，只能提前让其退役，由此就要搁置一大笔资产。

据估算，我国这些煤电基础设施的搁浅资产规模高达 3.08~7.2 万亿元，比 2021 年全国用在环保节能上的支出（ 2.5 万亿）还要高。

而运用CCS技术进行改造，就能让这些设施继续发挥作用。

进一步说，如果在 CCS 基础上，把捕集的二氧化碳进行循环再利用，还能产生经济效益，这就是 CCS 的 2.0 版本——二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）。

比如，建筑行业就可利用捕集到的二氧化碳，将其用在建筑材料上形成碳酸盐涂层，以及用作混凝土原料。

这样，在降低碳排放的同时，还减少了混凝土所需的水泥量，实现环境保护与经济的双赢。

这也是近几年来，我国在政策上对 CCUS 进行扶持的原因。


有人可能会有疑惑了，既然碳捕集这么有前景，为何存在感这么低呢？

这有两方面原因。

一方面，目前 CCUS 主要用在石油化工等远离大众视野的领域。

就拿我国来说，目前，我国的 CCUS 技术主要是将捕集到的二氧化碳，注入油层中与原油相溶，增加原油流动性，从而提高油田采收率，业界称为二氧化碳驱油。

另一方面，也是更重要的方面，是 CCUS 技术看似百花齐放，但没有一种成熟到低成本、可大规模工业化的程度。

一般来说，排放源的二氧化碳浓度越高，碳捕集的能耗和成本越低。

但大部分火电厂产生的烟气的压力小体积大，二氧化碳浓度低，因而捕集成本相当高。

从我国已投运的 CCUS 项目看，火电厂的二氧化碳捕集成本一般为 300～900 元/吨，而我国碳排放交易市场上，碳价为 50～60 元/吨。

也就是说，对于火电厂这样的碳排放大户，一套 CCUS 流程下来，花在减碳上的钱远远高于碳的市场价，还不如去市场买碳排放配额划算。

从更大的范围来看，目前全球仅 5% 的碳排放，用 CCUS 除碳是划算的。

高昂的成本是阻止 CCUS 技术得到大规模推广的一大瓶颈。

因此，哪怕碳捕集的产能近年来出现了跳跃式增长，但所有项目每年仅能储存 2.44 亿吨二氧化碳，不到去年新增到大气中的 360 亿吨二氧化碳的 1%。

而且，关于碳捕集与利用技术能否帮助减排，科学界也有很多质疑的声音。

荷兰奈梅亨大学的一位教授和同事对 40 多个 CCUS 技术做了评估。

结果发现，这些技术中的大多数的能耗非常大，以至于从全生命周期来看，把运行碳捕获设备所需的电力、运输二氧化碳产生的能耗等都考虑在内，排放的碳反而比它们捕获的多。

不过，尽管当前的碳捕集不尽人意，但依然有人看好这项技术的前景。

有人认为，现阶段的碳捕集行业就像十几年前的光伏行业，需要再多一点政策和资金支持，以及耐心。

未来，随着技术创新和相关项目形成规模效应，就可以降低技术成本。

碳捕集技术成本与能耗变化预期前景，资料来源：科学技术部社会发展科技司▼

事实上，美国正在加紧研究第二代碳捕集技术，包括新型膜分离技术、新型吸收技术等。

有关新型膜分离技术的研究▼

但也有人反对把资源投入碳捕集这个 “ 无底洞 ”。

比如，荷兰内奈梅亨大学的一位气候研究员就觉得，“如果一项技术不会大幅减少碳排放，而且离商业化还有很长的路要走，那么或许最好将资金转向那些确实有潜力大幅减少排放的技术”。

总之，围绕碳捕集存在很多争议。

在这个喧嚣的时代，也许我们该做的，是懂得区分哪些是真正有潜力的技术，哪些是以绿色为噱头的 “ 伪减排 ” 技术。

不管怎么说，如果能多一条路径通往碳中和，总归是好事。

撰文：海净   编辑：结界 & 面线    封面：焕妍

图片、资料来源：
1.https://doi.org/10.1016/j.oneear.2022.01.006
2.要实现控制升温，森林管理或比生物质能碳捕集与封存更有效
3.一本书读懂碳中和
4.中国二氧化碳捕集利用与封存 (CCUS) 年度报告 (2021)
5.读懂碳中和：中国2020-2050年低碳发展行动路线图





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