彭天翼

shenshouzuoqishouchongjiusongsuishikeyihuanhuawaiguanpifu，dainitianjierenjianziyouaoxiang，wurenkedangsuoyounengtigongyouzhishangmenfuwudeshangjiadoukeyishenqingruzhu，gongxiangangemopingtaihailiangyonghu。zhelidesuoyoufeijidoushikeyijinxingbuduanshengji，zhiyaoniyongyouzugoudejinbijiukeyiwancheng;dongwuchushishiyikuancantingyouxi，jiangchufangmoniqideguanliyuyouqudejizhixiangjiehe，quanxindewanfayizhicunzai，gengduodelequyeyizhibijiaoduo，qingsongdeguoguan，yiqiejiushibijiaojiandan。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)新(xin)能(neng)源(yuan)的(de)Bug，大(da)佬(lao)們(men)正(zheng)砸(za)錢(qian)搞(gao)碳(tan)捕(bu)集(ji)。

這(zhe)幾(ji)年(nian)，地(di)球(qiu)人(ren)已(yi)經(jing)認(ren)識(shi)到(dao)了氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)是(shi)壹(yi)個(ge)嚴(yan)峻(jun)挑(tiao)戰(zhan)。

因(yin)此(ci)，實(shi)現(xian)“碳中(zhong)和(he)”成(cheng)为各(ge)國(guo)共(gong)同(tong)關(guan)心(xin)的話(hua)題(ti)。

提(ti)起(qi)碳中和，不(bu)少(shao)人想(xiang)到的是電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)、清(qing)潔(jie)能源、碳管(guan)理(li)啥(sha)的。

相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，知(zhi)道(dao)碳捕集與(yu)封(feng)存(cun)技(ji)術(shu)（簡(jian)稱(cheng)CCS）的人就(jiu)少得(de)多(duo)，简直(zhi)就是減(jian)碳大業(ye)中的阿(e)卡(ka)林(lin)。

我(wo)国公(gong)眾(zhong)對(dui)CCS技术的接(jie)受(shou)度(du)，資(zi)料(liao)來(lai)源：YANG, et al▼

雖(sui)然(ran)沒(mei)啥名(ming)气，但(dan)不妨(fang)礙(ai) CCS 項(xiang)目(mu)在(zai)世(shi)界(jie)各地蓬(peng)勃(bo)發(fa)展(zhan)。

有(you)調(tiao)查(zha)報(bao)告(gao)顯(xian)示(shi)，剛(gang)刚過(guo)去(qu)的 2022 年，CCS 项目的數(shu)量(liang)增(zeng)長(chang)創(chuang)下了新高(gao)：有 153 个 CCS 项目正在開(kai)发，比 2021 年足(zu)足多了 62 个。

全(quan)球碳捕集与封存設(she)施(shi)大體(ti)分(fen)布(bu)▼

在CCS项目熱(re)潮(chao)中，不乏(fa)科(ke)技大佬和科技企(qi)业的身(shen)影(ying)。

比如(ru)全球網(wang)紅(hong)馬(ma)斯(si)克(ke)贊(zan)助(zhu)了 XPRIZE 碳捕集大賽(sai)，貝(bei)索(suo)斯、比爾(er)·蓋(gai)茨(ci)等(deng)知名科技大佬正在重(zhong)金(jin)投(tou)资 CCS 项目，谷(gu)歌(ge)、 Meta、Shopify等公司(si)也(ye)合(he)作(zuo)设立(li)了碳捕捉(zhuo)基(ji)金项目，金額(e)總(zong)計(ji)超(chao)过 12 億(yi)美(mei)元(yuan)。

马斯克在除(chu)碳大赛上(shang)呼(hu)籲(xu)構(gou)建(jian)十(shi)亿噸(dun)級(ji)碳去除方(fang)案(an)，来源：XPRIZE官(guan)网截(jie)圖(tu)▼

为何(he)在大众視(shi)野(ye)裏(li)，近(jin)乎(hu) “ 透(tou)明(ming)人 ” 的CCS，受到了资本(ben)的热捧(peng)？

也許(xu)，这要(yao)從(cong) CCS 被(bei)寄(ji)予(yu)的期(qi)望(wang)說(shuo)起。

目前(qian)来看(kan)，要想实现二(er)氧(yang)化碳的“零(ling)排(pai)放(fang)”，最(zui)有效(xiao)的辦(ban)法(fa)，就是用(yong)太(tai)陽(yang)能、風(feng)能这樣(yang)的清洁能源去替(ti)代(dai)化石(shi)能源。

然而(er)，在能源領(ling)域(yu)有一个 “ 不可(ke)能三(san)角(jiao) ”，说的是能源的低(di)成本、清洁環(huan)保(bao)、安(an)全穩(wen)定(ding)無(wu)法同時(shi)实现。

比如说，我们用风电和光(guang)电取(qu)代煤(mei)电，做(zuo)到了清洁环保。

但以(yi)目前的技术看，我们无法做到在成本低廉(lian)的前提下，实现风电、光电的安全稳定傳(chuan)輸(shu)。

不僅(jin)我们国家(jia)做不到，发達(da)国家也没做到。

比如，美国德(de)州(zhou)在 2021 年 2 月(yue)就出(chu)现了大規(gui)模(mo)停(ting)电，原(yuan)因是德州選(xuan)擇(ze)了新能源发电，大幅(fu)削(xue)减了火(huo)电的比例(li)。

結(jie)果(guo) 2 月份(fen)出现了寒(han)潮天(tian)气，风电機(ji)組(zu)直接被凍(dong)住(zhu)了。

偏(pian)偏，儲(chu)能技术很(hen)落(luo)後(hou)，根(gen)本跟(gen)不上，电网又(you)没有和其(qi)他(ta)州的电网打(da)通(tong)，於(yu)是就出现了这样的电力(li)安全事(shi)故(gu)。

德州电网獨(du)立于東(dong)、西(xi)电网之外(wai)▼

那(na)在现有技术條(tiao)件(jian)下，如果我们既(ji)要清洁环保，又要安全稳定，怎(zen)麽(me)办？

只(zhi)能接受更(geng)高的发电成本。

可是，对我国这样的发展中国家来说，工(gong)业化和现代化還(hai)要繼(ji)續(xu)，对能源的需(xu)求(qiu)只增不减，而且(qie)这種(zhong)需求可能會(hui)超出我们的預(yu)期。

像(xiang) 2009 年，咱(zan)们国家有部(bu)門(men)预測(ce)，到 2020 年，我国一次(ci)能源消(xiao)費(fei)將(jiang)达到 44 亿吨標(biao)準(zhun)煤，但实際(ji)上 2020 年我国一次能源消费达到了 50 亿吨标准煤。

所(suo)以，我们没法无视能源的成本。

再(zai)加(jia)上，咱们国家在能源上非(fei)常(chang)依(yi)賴(lai)煤炭(tan)， 这就讓(rang)我们要为减碳承(cheng)受更大的壓(ya)力和成本。

中国能源消费结构，资料来源：《能源发展“十三五(wu)”规劃(hua)》▼

为啥会这样？

因为煤的碳排放量是所有化石能源里最高的。

咱们国家單(dan)位(wei)能源的碳排放強(qiang)度是世界平(ping)均(jun)水(shui)平的 1.3 倍(bei)，歐(ou)洲(zhou)国家的 2.1 倍，就是因为我们在燒(shao)煤，人家在烧气。

这意(yi)味(wei)著(zhe)，减少同样多的碳排放，我们的压力和付(fu)出都(dou)会更大。

別(bie)的不说，就说要花(hua)的钱吧(ba)。

清華(hua)大學(xue)、中国綠(lv)金委(wei)等權(quan)威(wei)机构，分别对我国实现碳中和所需要的资金做过计算(suan)，结論(lun)基本一致(zhi)：

我们总共需要 140 萬(wan)亿左(zuo)右(you)的投资，用于发展无碳技术、舊(jiu)设備(bei)减碳升(sheng)级，以及(ji)新技术的產(chan)能擴(kuo)張(zhang)。

140 万亿可不是小(xiao)数，相當(dang)于我国金融(rong)业总资产的 40%。

因此，哪(na)怕(pa)只是为了給(gei)碳中和提供(gong)足夠(gou)的资金支(zhi)持(chi)，我们也需要经濟(ji)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(bi)不可少。

換(huan)句(ju)话说，未(wei)来相当长的时間(jian)里，咱们国家还離(li)不开化石能源。

反(fan)过来再看发达国家，他们早(zao)就完(wan)成了工业化，目前碳排放已经逐(zhu)年下降(jiang)，也就是已经实现了“碳达峰(feng)”。

比如，欧盟(meng)已于 1979 年碳达峰，英(ying)国于 1991 年碳达峰，美国于 2005 年碳达峰，日(ri)本于 2013 年碳达峰。

再加上，他们主(zhu)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(ju)▼

因而，我们更需要一套(tao)方案，兼(jian)顧(gu)减碳与能源稳定。

CCS 便(bian)提供了一种可能路(lu)徑(jing)。

CCS 可以将二氧化碳从排放源或(huo)空(kong)气中捕集分离，然后输送(song)到適(shi)宜(yi)的場(chang)地加以封存，如此就有望大幅降低化石能源帶(dai)来的碳排放，从而做到兩(liang)者(zhe)兼顾。

真(zhen)有这么神(shen)奇(qi)嗎(ma)？是怎么做到的呢(ne)？

其实並(bing)没有那么復(fu)雜(za)。

不妨以我国運(yun)行(xing)最久(jiu)的上海(hai)石洞(dong)口(kou)第(di)二电廠(chang)碳捕集裝(zhuang)置(zhi)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(suan)性(xing)气体，利(li)用堿(jian)性吸(xi)收(shou)劑(ji)与煙(yan)气中的二氧化碳发生(sheng)化学反應(ying)，形(xing)成不稳定的鹽(yan)。

然后，让盐在加热或减压的条件下逆(ni)向(xiang)分解，釋(shi)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(ren)何一种火力发电厂，且只需要在现有的火电设施上進(jin)行改(gai)装即(ji)可。

因此， CCS 还有望降低让现有火电厂等提前退(tui)役(yi)而带来的成本。

要知道，我国是世界上最大的煤电、鋼(gang)鐵(tie)、水泥(ni)生产国，生产这些(xie)东西当然会产生很多碳排放，但这些生产设备的运行年限(xian)并不长。

这些设备的使(shi)用壽(shou)命(ming)一般(ban)为 40 年以上，若(ruo)不采(cai)取减排措(cuo)施，只能提前让其退役，由(you)此就要擱(ge)置一大筆(bi)资产。

據(ju)估(gu)算，我国这些煤电基礎(chu)设施的搁淺(qian)资产规模高达 3.08~7.2 万亿元，比 2021 年全国用在环保節(jie)能上的支出（ 2.5 万亿）还要高。

而运用CCS技术进行改造(zao)，就能让这些设施继续发揮(hui)作用。

进一步(bu)说，如果在 CCS 基础上，把(ba)捕集的二氧化碳进行循(xun)环再利用，还能产生经济效益(yi)，这就是 CCS 的 2.0 版(ban)本——二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）。

比如，建築(zhu)行业就可利用捕集到的二氧化碳，将其用在建筑材(cai)料上形成碳酸盐塗(tu)層(ceng)，以及用作混(hun)凝(ning)土(tu)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(jing)保護(hu)与经济的雙(shuang)贏(ying)。

这也是近几年来，我国在政(zheng)策(ce)上对 CCUS 进行扶(fu)持的原因。

有人可能会有疑(yi)惑(huo)了，既然碳捕集这么有前景(jing)，为何存在感(gan)这么低呢？

这有两方面(mian)原因。

一方面，目前 CCUS 主要用在石油(you)化工等遠(yuan)离大众视野的领域。

就拿(na)我国来说，目前，我国的 CCUS 技术主要是将捕集到的二氧化碳，註(zhu)入(ru)油层中与原油相溶(rong)，增加原油流(liu)动性，从而提高油田(tian)采收率(lv)，业界称为二氧化碳驅(qu)油。

另(ling)一方面，也是更重要的方面， 是 CCUS 技术看似(si)百(bai)花齊(qi)放，但没有一种成熟(shu)到低成本、可大规模工业化的程(cheng)度。

一般来说，排放源的二氧化碳濃(nong)度越(yue)高，碳捕集的能耗(hao)和成本越低。

但大部分火电厂产生的烟气的压力小体積(ji)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(jiao)易(yi)市(shi)场上，碳價(jia)为 50～60 元/吨。

也就是说，对于火电厂这样的碳排放大戶(hu)，一套 CCUS 流程下来，花在减碳上的钱远远高于碳的市场价，还不如去市场買(mai)碳排放配(pei)额划算。

从更大的範(fan)圍(wei)来看，目前全球仅 5% 的碳排放，用 CCUS 除碳是划算的。

高昂(ang)的成本是阻(zu)止(zhi) CCUS 技术得到大规模推(tui)廣(guang)的一大瓶(ping)頸(jing)。

因此，哪怕碳捕集的产能近年来出现了跳(tiao)躍(yue)式(shi)增长，但所有项目每(mei)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(fou)幫(bang)助减排，科学界也有很多質(zhi)疑的聲(sheng)音(yin)。

荷(he)蘭(lan)奈(nai)梅(mei)亨(heng)大学的一位教(jiao)授(shou)和同事对 40 多个 CCUS 技术做了評(ping)估。

结果发现，这些技术中的大多数的能耗非常大，以至(zhi)于从全生命周(zhou)期来看，把运行碳捕獲(huo)设备所需的电力、运输二氧化碳产生的能耗等都考(kao)慮(lv)在內(nei)，排放的碳反而比它(ta)们捕获的多。

不过，盡(jin)管当前的碳捕集不尽人意，但依然有人看好(hao)这项技术的前景。

有人认为，现階(jie)段(duan)的碳捕集行业就像十几年前的光伏(fu)行业，需要再多一點(dian)政策和资金支持，以及耐(nai)心。

未来，隨(sui)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(she)会发展科技司▼

事实上，美国正在加緊(jin)研(yan)究(jiu)第二代碳捕集技术，包(bao)括(kuo)新型(xing)膜(mo)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(di)洞 ”。

比如，荷兰内奈梅亨大学的一位气候研究員(yuan)就覺(jiao)得，“如果一项技术不会大幅减少碳排放，而且离商(shang)业化还有很长的路要走(zou)，那么或许最好将资金轉(zhuan)向那些確(que)实有潛(qian)力大幅减少排放的技术”。

总之，围繞(rao)碳捕集存在很多爭(zheng)議(yi)。

在这个喧(xuan)囂(xiao)的时代，也许我们該(gai)做的，是懂(dong)得區(qu)分哪些是真正有潜力的技术，哪些是以绿色(se)为噱(xue)頭(tou)的 “ 偽(wei)减排 ” 技术。

不管怎么说，如果能多一条路径通往(wang)碳中和，总歸(gui)是好事。

撰(zhuan)文(wen)：海凈(jing) 編(bian)輯(ji)：结界 & 面線(xian) 封面：煥(huan)妍(yan)

图片(pian)、资料来源：

1.https://doi.org/10.1016/j.oneear.2022.01.006

2.要实现控(kong)制(zhi)升溫(wen)，森(sen)林管理或比生物(wu)质能碳捕集与封存更有效

3.一本書(shu)讀(du)懂碳中和

4.中国二氧化碳捕集利用与封存 (CCUS) 年度报告 (2021)

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