碳捕集與封存的真相

碳捕集與封存是一項(xiàng)大生意，但在需要降低排放量的情況下，它的挑戰(zhàn)依然存在。我們能在這個(gè)科技縱橫的西部解決這個(gè)問題嗎？

 

2020年7月，殼牌石油（Shell Oil）位于阿爾伯塔省的Quest項(xiàng)目宣布，在開始運(yùn)營(yíng)的不到五年時(shí)間里，該項(xiàng)目已捕集并安全封存了500萬噸CO2，相當(dāng)于125萬輛汽車的年排放量。不僅如此，這樣做的成本比預(yù)期的要低三分之一。聯(lián)邦政府和阿爾伯塔省政府為啟動(dòng)該項(xiàng)目聯(lián)合撥款總額達(dá)8.65億美元，某些地方的精打小算者肯定為這種效率歡呼。

 

Quest設(shè)施從位于埃德蒙頓東北約45公里處的殼牌Scotford煉油廠（重油制氫）裝置內(nèi)改裝的氫氣生產(chǎn)裝置中捕集CO2，氫氣用于將油砂瀝青轉(zhuǎn)化為可用原油。然后，CO2通過管道輸送65公里，注入地表以下兩公里的地質(zhì)儲(chǔ)層。

 

盡管宣布的每年捕集約1百萬噸的CO2僅占全球每年排放的350至400億噸（或千兆噸）CO2的一小部分，但對(duì)于加拿大人來說，這一宣布符合法案的要求。

 

環(huán)保人士表示，請(qǐng)稍等。

 

在分析了細(xì)節(jié)后，監(jiān)督組織“全球見證”（Global Witness）于2022年1月發(fā)布了一份報(bào)告，指責(zé)Quest項(xiàng)目未能兌現(xiàn)行業(yè)的崇高主張，即通過這種天然氣制氫的特殊方式捕集90%的CO2。相反，它計(jì)算得出，該項(xiàng)目?jī)H捕集了48%的CO2，如果考慮到燃料存量的生命周期排放量，則僅捕集了39%。“全球見證”（Global Witness）斷言，無論哪種情況，殼牌都不是完全透明的。氣候專家的反應(yīng)很快。值得注意的是，全球活動(dòng)家格蕾塔·桑伯格（Greta Thunberg）在推特上向她的百萬粉絲表示：“當(dāng)權(quán)者更關(guān)心自己的聲譽(yù)和形象，而不是實(shí)際減排時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。”

 

她并沒有完全錯(cuò)。如果說任何化石燃料公司網(wǎng)站上的“綠色清潔”——包括那些參與碳捕集、利用和封存這一高尚義務(wù)的公司，簡(jiǎn)稱CCUS——是需要塑造一個(gè)被投資于氣候行動(dòng)的企業(yè)形象的任何衡量標(biāo)準(zhǔn)，那么她的觀點(diǎn)是正確的。但問題并不是白紙黑字。

 

碳捕集與封存仍然是一種鮮為人知的“高大上的罌粟”，其缺點(diǎn)被無休止地剖析，失敗被過分地歡呼，巨大的潛力因需要以必要的規(guī)模為其提供資金并將其貨幣化而受到阻礙。將這種黑洞的看法與一家石油公司剛剛輸?shù)袅艘粓?chǎng)國(guó)際集體訴訟，認(rèn)定其對(duì)氣候變化的貢獻(xiàn)負(fù)有責(zé)任相結(jié)合，隨后的新聞報(bào)道帶有明顯的“告訴你”語氣。但殼牌公司反駁稱，該報(bào)告是錯(cuò)誤的，全球見證組織是在“拿蘋果和梨”做比較。如果你深入挖掘細(xì)節(jié)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)殼牌也有道理。

 

最終，媒體的爭(zhēng)論不過是在公關(guān)沼澤地里的泥漿爭(zhēng)吵而已。無論Quest的表現(xiàn)與預(yù)期有多大差距，它已經(jīng)封存了五百萬噸的二氧化碳，否則就會(huì)進(jìn)入大氣層--這樣做的價(jià)格也會(huì)下降。而且，根據(jù)全球碳捕集與封存研究所的說法，Quest公司每年封存的二氧化碳量是全球任何陸上專用地質(zhì)封存設(shè)施中最大的--所有這一切都沒有煙霧和鏡子：年度業(yè)績(jī)報(bào)告可在阿爾伯塔省政府網(wǎng)站上查閱，并由第三方（挪威的Det Norske Veritas）進(jìn)行監(jiān)測(cè)以確保二氧化碳被永久封存。

 

所以，如果Quest項(xiàng)目成功地封存了工業(yè)過程中幾乎一半的碳污染，這不是某種進(jìn)步嗎？

 

當(dāng)然，碳捕集與封存技術(shù)可以緩解工業(yè)的可再生能源轉(zhuǎn)型，但前提是要考慮到其制造和使用過程中的生命周期排放；在那些無法改用非化石燃料的行業(yè)，這將變得越來越重要。但這也表明化石燃料開采將持續(xù)下去。事實(shí)上，能源機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)碳排放量將攀升至2030年。例如，盡管加強(qiáng)了監(jiān)管、新技術(shù)和夸張的道德主張，加拿大的油砂仍然是全球最具氣候污染的石油來源之一。盡管這一領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合起來承諾減少排放，但所有人的意圖都是繼續(xù)開采化石燃料。在2050年實(shí)現(xiàn)凈零經(jīng)濟(jì)的氣候目標(biāo)下，加拿大如何準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)這一局面？

 

理解數(shù)學(xué)

 

從廣義上講，碳捕集是指直接從大氣（一種稱為直接空氣捕集或DAC的過程）或從工業(yè)和電力設(shè)施等高排放源捕集CO2的一系列技術(shù)。一旦捕集，CO2可以在現(xiàn)場(chǎng)使用，或壓縮并運(yùn)輸?shù)叫鋷r（火山巖）、廢油氣藏或含鹽水地層中永久封存（如Quest示范）?；蛘?，它可以用于從舊油井中提取原油，或者生產(chǎn)混凝土、碳酸飲料和低碳合成燃料等產(chǎn)品。所有這些都有助于降低相關(guān)過程的排放。事實(shí)上，當(dāng)永久封存的碳比用于捕集的碳更多時(shí)，CCUS理論上可以產(chǎn)生負(fù)排放。

 

聯(lián)邦政府認(rèn)為碳捕集與封存對(duì)其凈零戰(zhàn)略中的六條關(guān)鍵路徑至關(guān)重要：重工業(yè)脫碳、開發(fā)可從大氣中去除CO2的負(fù)碳排放技術(shù)、按需生產(chǎn)低碳電力、生產(chǎn)低碳?xì)?、促進(jìn)使用CO2的行業(yè)，最關(guān)鍵的是，制造更清潔的石油和天然氣。

 

正如你所推測(cè)的，在闡明碳捕集與封存的緊迫性和挑戰(zhàn)時(shí)，數(shù)學(xué)是無法避免的。還記得世界每年向大氣排放350至400億噸CO2嗎？在全球范圍內(nèi)，我們現(xiàn)在只捕集了其中的0.1%——與確保到2050年全球變暖不超過1.5攝氏度所需的每年10千兆噸的排放量相比，這是微不足道的。即使到那時(shí)，直接空氣捕集規(guī)模擴(kuò)大，預(yù)計(jì)每年將貢獻(xiàn)1億噸的總量，每年仍有90億噸將從以生物質(zhì)、天然氣、石油和煤炭為燃料的工業(yè)中捕集和封存，這大致相當(dāng)于9000個(gè)Quest項(xiàng)目。這能做到嗎？

 

為了恢復(fù)到“安全”的CO2水平，我們需要從大氣中移除約1萬億噸的遺留CO2。我們肯定有麻煩了。

 

 “我們做不到，”加拿大小型公司Carbon Engineering（碳工程公司）的副總裁兼業(yè)務(wù)發(fā)展主管Lori Guetre表示。Carbon Engineering是一家有著巨大想法的加拿大公司，該公司在北美建立了第一個(gè)可行的工廠，直接從空氣中捕集CO2。“我們會(huì)這樣做的。我們現(xiàn)在有技術(shù)來做到這一點(diǎn)。但我們沒有30年的時(shí)間來發(fā)明新的東西。所以真正的問題是，我們?nèi)绾螌⒁呀?jīng)在使用的最便宜、最快的碳捕集過程集中起來？”

 

從實(shí)踐的角度來看，這似乎是合理的，但Quest項(xiàng)目風(fēng)波表明，它會(huì)很快變得過于理想化。盡管碳捕集變得更普遍、更高效、更容易獲得資金，但許多人認(rèn)為，為該行業(yè)提供公共資金是對(duì)一個(gè)無悔的石油和天然氣行業(yè)的進(jìn)一步補(bǔ)貼，該行業(yè)聲稱碳捕集是其唯一的出路。許多氣候思想家占據(jù)了一個(gè)中間地帶：通過減少對(duì)化石燃料的依賴來實(shí)現(xiàn)減排仍然是工作之一——但很難看到碳捕集與封存不起作用的未來。事實(shí)上，Lori Guetre說，在各個(gè)領(lǐng)域都有關(guān)于迫切需要擴(kuò)大所有碳捕集與封存的討論，在全球范圍內(nèi)部署它，使其不僅能夠建設(shè)碳中和的經(jīng)濟(jì)，而且能夠消除過去200年積累的大量遺留CO2。在這段時(shí)間里，大氣濃度從六千年來的280ppm增加到危險(xiǎn)的約420ppm。

 

由于擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)，Guetre對(duì)這一挑戰(zhàn)的巨大性不抱任何幻想。她說：“我們目前每年增加2 ppm。因此，如果你看看1.5度變暖之前的剩余碳預(yù)算，我們還有不到7.5年的時(shí)間才能達(dá)到430 ppm的臨界值”。“為了恢復(fù)到一個(gè)‘安全’的CO2水平——約350ppm——我們需要從大氣中移除約1萬億噸的遺留CO2。我們肯定遇到了麻煩。”

 

風(fēng)之母

 

在加拿大不列顛哥倫比亞省斯夸米什（Squamish）的一個(gè)炎熱的夏日下午，我沿著一條布滿車轍的碎石路，經(jīng)過隆隆作響的機(jī)器和碎石堆，來到了大海。一項(xiàng)大規(guī)模的開發(fā)正在進(jìn)行，旨在將這里的海濱地區(qū)改造成一個(gè)更加人性化的空間，以適應(yīng)小鎮(zhèn)的快速發(fā)展。至少，這里的環(huán)境令人驚嘆。從聯(lián)合國(guó)教科文組織世界生物圈區(qū)域Átl’ka7tsem/ Howe Sound的中心俯瞰，Stawamus Chief的花崗巖巨石在左邊隱約可見，Tantalus Range（鉭羅斯山脈）的冰川覆蓋的山峰在右邊，在它們之間只有空氣——78%的氮?dú)猓?1%的氧氣，0.9%的氬氣和剩下的霓虹燈、水蒸氣、甲烷和CO2的痕跡。后兩者含量如此之少卻對(duì)氣候產(chǎn)生如此巨大的影響，這讓我的任務(wù)變得更加有趣。

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前面是一個(gè)小的，圍起來的區(qū)域，里面有一個(gè)低矮的瓦楞屋頂?shù)慕ㄖ?，幾個(gè)小塔，一個(gè)巨大的風(fēng)扇和大量的管道。離這座不起眼的拼貼建筑幾百米遠(yuǎn)的地方，矗立著一座色彩更豐富、更寬敞、更現(xiàn)代的建筑，其基礎(chǔ)設(shè)施表明，它是第一座建筑的擴(kuò)大和改進(jìn)版本。從一個(gè)不起眼的試驗(yàn)工廠到引人注目的創(chuàng)新中心，這種二分法代表了Carbon Engineering（碳工程）公司的演變。

Carbon Engineering（碳工程）公司是由哈佛大學(xué)教授David Keith（大衛(wèi)·基思）于2009年創(chuàng)立的，他在卡爾加里大學(xué)任教期間一直在研究直接空氣捕集，在那里人們對(duì)這個(gè)想法幾乎沒有興趣。當(dāng)時(shí)，從環(huán)境空氣中捕集CO2被認(rèn)為是一個(gè)牽強(qiáng)的“登月計(jì)劃”，因?yàn)榇髿庵械腃O2濃度比通常用于碳捕集的來源低300倍。換言之，你必須在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)移動(dòng)大量空氣，才能捕集到相當(dāng)于工業(yè)煙道流在心跳中所輸送的空氣；這需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施、大量的能源和大量的資金。事實(shí)上，當(dāng)直接空氣捕集在20世紀(jì)90年代首次被提出時(shí)，經(jīng)濟(jì)狀況看起來很糟糕，以至于基本上被忽視了。但David Keith認(rèn)為挑戰(zhàn)是可以克服的?；加?00萬美元的種子資金（主要來自比爾·蓋茨和卡爾加里火焰隊(duì)的老板默里·愛德華茲）收購(gòu)了斯夸米什海岸一家封存的小型化工廠。憑借開發(fā)和商業(yè)化負(fù)擔(dān)得起且可擴(kuò)展的碳移除技術(shù)的概念驗(yàn)證任務(wù)，Carbon Engineering（碳工程）公司于2015年捕集了第一批CO2，并于2017年生產(chǎn)了第一批清潔燃料。我要知道這意味著什么。

Lori Guetre邀請(qǐng)我四處走走，但在我們戴上安全帽和安全背心之前，我們先坐在一個(gè)有空調(diào)的會(huì)議室里進(jìn)行更多的數(shù)學(xué)運(yùn)算。她根據(jù)電力、運(yùn)輸、重工業(yè)、建筑和農(nóng)業(yè)以及混凝土和鋼鐵等熱密集型經(jīng)濟(jì)部門的現(xiàn)有解決方案，展示了一張碳減排成本圖表，這些部門無法減少所有排放。她說，直接空氣捕集“不包括在解決方案中”。“但這是缺失的一部分，原因有三：減排成本隨著排放量的增加而急劇上升，全球排放量繼續(xù)增加，而這些都不考慮遺留碳。”

直接空氣捕集顯然解決了這三個(gè)問題：它比替代品更便宜，幾乎可以無限擴(kuò)展，可以捕集任何時(shí)間點(diǎn)的排放。“在短期內(nèi)，如果我們能夠每年捕集5至10億噸，成本將約為每噸300美元；但如果我們將其降至100美元，實(shí)現(xiàn)凈零的成本可能會(huì)從全球GDP的8%降至一半，從而節(jié)省數(shù)萬億美元，”她說。

參觀這些設(shè)施，我看到了Carbon Engineering（碳工程）公司多年的工作取得了怎樣的回報(bào)，以及為什么它在一個(gè)令人興奮的前沿領(lǐng)域取得了成功。聰明的化學(xué)和其他工業(yè)部門使用的現(xiàn)成設(shè)備發(fā)揮了作用，David Keith堅(jiān)持在一份科學(xué)期刊上發(fā)表一份公開、詳細(xì)的工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，該期刊的簡(jiǎn)化版是這樣的：巨大的風(fēng)扇通過接觸器旋轉(zhuǎn)環(huán)境空氣，在該接觸器中，CO2在化學(xué)反應(yīng)中被捕集，生成碳酸鉀，將其送至反應(yīng)器，其中碳被轉(zhuǎn)移到碳酸鈣顆粒中；這些氣體進(jìn)入最后一個(gè)單元，在那里暴露于高溫會(huì)去除純CO2。所有反應(yīng)都涉及閉環(huán)系統(tǒng)，其中每種化合物都被重組并再次使用。使用無毒、非揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)減少了擴(kuò)大規(guī)模的風(fēng)險(xiǎn)，并使其能夠在任何地方建立工廠，利用低成本的可再生能源，并靠近封存地點(diǎn)、CO2管道或工業(yè)需求中心。

繞著創(chuàng)新中心的向海一側(cè)，我們受到了小鎮(zhèn)著名的流入風(fēng)的沖擊（Squamish，一個(gè)吝嗇的Sk?wx?wu?7mesh，當(dāng)?shù)氐脑∶?，?shí)際上意思是“風(fēng)之母”）。這就是它所觸及的一切——人類的巨大事業(yè)、傲慢、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)精神，以及我面前的復(fù)雜硬件正在全天候從稀薄空氣中抽取惡魔CO2的事實(shí)。

Carbon Engineering公司的第一個(gè)大型商業(yè)工廠正在得克薩斯州西部與美國(guó)合作伙伴1PointFive合作開發(fā)，預(yù)計(jì)明年建成后每年可捕集一百萬噸碳。“我們的商業(yè)模式是將技術(shù)許可給能夠?qū)崿F(xiàn)快速和廣泛部署的合作伙伴。因此，我們希望第一家工廠展示百萬噸級(jí)直接空氣捕集（DAC）的可行性、經(jīng)濟(jì)性和可用性，”碳工程公司的Lori Guetre表示，能源效率和所有部門的其他創(chuàng)新，以應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)。

1PointFive希望部署一系列脫碳解決方案，包括Carbon Engineering公司的直接空氣捕集和空氣燃料技術(shù)，以及地質(zhì)封存中心。Carbon Engineering公司和1PointFive最近也從拜登總統(tǒng)的《通脹削減法案》中得到了提振。該法案旨在推動(dòng)美國(guó)清潔能源的發(fā)展，其中包括碳捕集與封存和加快實(shí)施的信用額度。我們是否終于到了風(fēng)一吹，錢就流的地步?

也許——但大部分情況下，如果風(fēng)中的CO2用于開采更多的石油，還是不能起到減排的作用？

 

 

石油困境

 

“如果你打算捕集CO2并將其用于為石油，然后再次燃燒，這真的是解決氣候變化的方法嗎？”

總部位于加拿大不列顛哥倫比亞省的非政府組織Stand.earth的加拿大石油和天然氣項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Sven Biggs（斯文·比格斯）在我們的對(duì)話轉(zhuǎn)向“提高石油采收率”時(shí)提出了這個(gè)反問，“提高石油采收率”通常被簡(jiǎn)稱為EOR，這是一種已經(jīng)使用了幾十年的碳捕集形式。

為了提高開發(fā)后期油井的石油采收率，加壓CO2被泵入井中，以排出剩余的石油，然后重新捕集CO2并封存。早在20世紀(jì)60年代，石油公司就想好了如何做到這一點(diǎn)，但如今卻引起了分歧。批評(píng)人士表示，盡管該技術(shù)在開采端可以達(dá)到碳中和的，但它有助于維持行業(yè)繼續(xù)開采最終將被燃燒的化石燃料的意圖，從而破壞更廣泛的氣候和環(huán)境目標(biāo)。但希望是，通過提供一條有利可圖的商業(yè)道路，提高石油回收率也將有助于擴(kuò)大技術(shù)規(guī)模，直接從空氣中捕集CO2，同時(shí)降低成本。

美國(guó)《通貨膨脹銷減法案》（U.S.Inflation Reduction Act）對(duì)碳捕集與封存技術(shù)（包括提高石油采收率）毫不含糊，但加拿大現(xiàn)行政策禁止為碳捕集與封存預(yù)算撥款直接資助CO2驅(qū)油，這一區(qū)別對(duì)議會(huì)的支持至關(guān)重要。加拿大新民主黨（New Democratic Party，NDP）自然資源評(píng)論家Richard Cannings（理查德·坎寧）表示：“我不認(rèn)為我們斷然反對(duì)（碳捕集用于制氫等領(lǐng)域），但我們不希望碳捕集與封存涉及提高石油采收率（EOR）”。“這將真正延長(zhǎng)我們知道必須離開的行業(yè)的壽命。”

例如，薩斯喀徹溫省的資源開發(fā)人員認(rèn)為渥太華正在錯(cuò)失良機(jī)。薩斯喀徹溫省能源和資源部資源開發(fā)部助理副部長(zhǎng)Cory Hughes（科里·休斯）表示：“EOR產(chǎn)生收入并保持就業(yè)。”。“我們?cè)谶@方面已經(jīng)領(lǐng)先了一段時(shí)間，并希望繼續(xù)下去。”

在薩斯喀徹溫省東南部的Weyburn石油公司，Whitecap（白帽）資源公司購(gòu)買了從Estevan的一個(gè)發(fā)電站和北達(dá)科他州的一個(gè)合成燃料廠輸送捕集的CO2。將CO2注入油田，在地表回收殘余油氣，然后再注入重新捕集的CO2，永久封存平均每年170萬噸，自2000年開始運(yùn)營(yíng)以來超過3600萬噸。

薩斯喀徹溫省的碳捕集與封存反映了北美中心地帶發(fā)生的大部分情況。由于碳捕集與封存的最大障礙仍然是前期成本，Cory Hughes表示，他的政府已迅速采取行動(dòng)，以確保有利的投資環(huán)境。該省最近宣布打算成為加拿大碳捕集與封存最具競(jìng)爭(zhēng)力的管轄區(qū)，預(yù)計(jì)項(xiàng)目將吸引20億美元的資金。Cory Hughes說：“例如，我們也在研究Regina-Moose Jaw（里賈納市到穆思喬市）走廊的一系列工業(yè)設(shè)施——鉀鹽溶液礦、煉油廠、乙醇工廠——將捕集的CO2輸送到一個(gè)中心樞紐。”。

這就是所有問題的關(guān)鍵所在——這項(xiàng)事業(yè)的艱巨性、人類的狂妄自大、創(chuàng)造力和創(chuàng)業(yè)精神，以及這一復(fù)雜的雜亂硬件全天候從稀薄的空氣中抽取CO2的事實(shí)。

無論是利用還是封存捕集的CO2，這種類型的輪輻式模型在可擴(kuò)展性方面提供了效率，并有助于降低成本。1PointFive計(jì)劃在美國(guó)的幾個(gè)地方進(jìn)行這項(xiàng)工作，阿爾伯塔省碳干線（Alberta Carbon Trunk Line）是一條將工業(yè)來源的CO2輸送到開發(fā)后期油田的管道，同樣也將在封存方面發(fā)揮作用。美國(guó)能源部（U.S.Department of Energy）的綜合碳捕集地圖集（Comprehensive Carbon Capture Atlas）估計(jì)，僅這兩個(gè)加拿大省份就擁有豐富的海相地層，約占北美陸上總封存能力的9%。

但提高石油采收率并不是捕集CO2的唯一有爭(zhēng)議的用途。還有氫氣。

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多清潔才算清潔？

 

去年8月，總理賈斯汀·特魯多（Justin Trudeau）和德國(guó)總理奧拉夫·朔爾茨（Olaf Scholz）簽署了一份關(guān)于加拿大氫氣出口的意向宣言，這將有助于歐洲能源安全，正如人們所希望和預(yù)測(cè)的那樣，氫氣將成為未來的燃料。他們?cè)谛聺晌髦菟沟俜揖S爾（Stephenville）這樣做，世界能源公司（World Energy GH2）計(jì)劃在那里建造一座風(fēng)力發(fā)電、零排放的工廠，以生產(chǎn)清潔的氫氣。然而，在墨汁未干，就有傳言稱，在一個(gè)可能決定氫在全球經(jīng)濟(jì)中的未來的問題上出現(xiàn)了分歧:什么才算“清潔”？

德國(guó)堅(jiān)信，只有使用風(fēng)能或太陽能等可再生能源生產(chǎn)的綠色氫氣才是真正的氣候解決方案。加拿大支持一個(gè)更廣泛的定義，包括由天然氣制成的藍(lán)氫，碳捕集與封存可以阻止大部分但不是全部的CO2排放。還記得Quest項(xiàng)目嗎？我們又回到了雜草中。

雖然藍(lán)色氫目前生產(chǎn)成本最低，但國(guó)際能源署預(yù)計(jì)綠色氫的成本將在十年內(nèi)降至最低。因此，只有當(dāng)可再生能源的成本保持高于天然氣的成本時(shí)，在全球能源輪盤賭中把所有的錢都押在藍(lán)色上才會(huì)有回報(bào)。鑒于氣候風(fēng)險(xiǎn)，這可能是有問題的，因?yàn)檫b遠(yuǎn)的歐洲市場(chǎng)可能需要對(duì)專門的出口碼頭、船舶和其他基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行投資，如果可再生能源占主導(dǎo)地位，這些設(shè)施將提高成本，造成污染排放，并導(dǎo)致資產(chǎn)擱淺。

政府的柜臺(tái)嗎?將液化天然氣終端改造為氫出口樞紐。但加拿大還沒有液化天然氣出口終端，以便在氫成為商品燃料的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而且考慮到兩種分子對(duì)壓縮和液化的要求不同，這種說法似乎不現(xiàn)實(shí)。事實(shí)上，氫科學(xué)聯(lián)盟(Hydrogen Science Coalition)的創(chuàng)始人、工程師Paul Martin（保羅·馬?。?duì)這一概念潑冷水。今年8月，他在接受加拿大《國(guó)家觀察報(bào)》采訪時(shí)表示:“這與事實(shí)不符，聽到人們這么說會(huì)讓你發(fā)瘋。”

與此同時(shí)，Quest項(xiàng)目在六年半的運(yùn)營(yíng)中封存了600萬噸CO2，比預(yù)期的更快、更便宜。2020年，它的CO2捕集率值得批評(píng)嗎？也許不是。作為第一批此類設(shè)施之一，殼牌公司將Quest視為一個(gè)示范項(xiàng)目，從未打算從其使用的蒸汽甲烷重整制氫方法中捕集超過三分之一的排放。但由于這種方法的捕集范圍科學(xué)地確定為53%至90%，工業(yè)界在任何可能的情況下都吹捧上限。由于殼牌公司對(duì)Quest公司不透明，它陷入了交火。該公司目前正在Scotford（斯科特福德）規(guī)劃一個(gè)更大的項(xiàng)目，名為Polaris（北極星），預(yù)計(jì)將達(dá)到目前技術(shù)允許的90%以上的藍(lán)氫生產(chǎn)捕集水平。

Air Products位于埃德蒙頓的凈零氫能源綜合體也不甘示弱，該綜合體計(jì)劃于2024年投產(chǎn)，將通過一種不同的方法-自動(dòng)熱重整生產(chǎn)藍(lán)氫。通過更簡(jiǎn)單的生產(chǎn)流程和更高濃度的CO2，可以捕集95%的CO2。該設(shè)計(jì)還結(jié)合了氫燃料發(fā)電，將CO2濃度降低到接近零的水平。

加州大學(xué)圣克魯斯分校(University of California, Santa Cruz)的研究人員說，哦，等等，他們最近開發(fā)了一種更基本、耗能更低的工藝，涉及鋁納米顆粒，從水分子中剝離氧氣，只留下氫氣。這種方法適用于任何一種水，在室溫下，可以使用廢棄的鋁罐和鋁箔紙。

這一切意味著什么？這意味著我們正處于一個(gè)科技縱橫的西部，前沿正在快速發(fā)展。

 

 

前沿技術(shù)端

 

每個(gè)前沿都有一批企業(yè)家，碳捕集與封存也沒有什么不同。

任何類型的機(jī)械碳捕集基本上都需要一個(gè)吸收器，與CO2反應(yīng)，從空氣或廢氣中捕集CO2，再加上一個(gè)剝離器，去除純CO2并將其輸送出去。在此期間發(fā)生的事情可能代表著眾所周知的數(shù)十億美元的想法。在眾多競(jìng)爭(zhēng)該獎(jiǎng)項(xiàng)的公司中，總部位于溫哥華的Svante公司以諾貝爾獎(jiǎng)得主Svante Arrhenius（斯萬特·阿累尼烏斯，瑞典物理化學(xué)家）命名，他是最早發(fā)現(xiàn)大氣CO2和氣候之間聯(lián)系的科學(xué)家之一。Svante的專利第二代碳捕集與封存技術(shù)，適用于從水泥、鋼鐵、鋁、化肥和氫氣的制造中稀釋煙道氣體中分離CO2和氮?dú)猓捎眉{米材料吸附劑，具有令人難以置信的高CO2存儲(chǔ)容量。

“一個(gè)方糖大小的量有一個(gè)足球場(chǎng)的面積。它不僅可以在一個(gè)單元內(nèi)捕集和封存CO2，而且與其他技術(shù)的幾個(gè)小時(shí)相比，它在一分鐘內(nèi)完成，”聯(lián)合創(chuàng)始人Brett Henkel（布雷特·漢高）在2021年“保護(hù)我們加拿大的冬天（Protect Our Winters Canada）”的演講中說。“因此，與傳統(tǒng)的液體技術(shù)相比，你需要的吸附劑庫存要小得多，一個(gè)Svante工廠每天捕集3000噸，每年將捕集100萬噸。”

Svante保守地估計(jì)，全球有10000家這樣的工廠，其客戶每年可獲得約10億噸的產(chǎn)能。自2018年以來，Svante和Husky Energy在薩斯喀徹溫省運(yùn)營(yíng)了一個(gè)示范工廠，每天捕集30噸CO2用于提高石油采收率。

Lafarge Canada是一家水泥公司，該公司與Svante在不列顛哥倫比亞省Richmond（里士滿市）開展了一個(gè)示范項(xiàng)目，現(xiàn)在還銷售一系列用于高性能建筑、循環(huán)建筑和回收實(shí)踐的可持續(xù)混凝土。混凝土產(chǎn)生的碳排放量比標(biāo)準(zhǔn)混凝土少30%至100%，這表明材料選擇可以成為有意義的減排途徑。

其他地方還潛伏著其他令人大開眼界的東西：例如，在不列顛哥倫比亞大學(xué)（University of British Columbia）的CarbMin Lab實(shí)驗(yàn)室中，Greg Dipple正在完善一種使用超鎂鐵質(zhì)巖石（對(duì)CO2具有高度反應(yīng)性）從空氣中清除氣體并將其轉(zhuǎn)化為巖石的方法。特別是，他正在研究尾礦如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。“我們研究如何加速碳礦化，確定在何處最有效地應(yīng)用碳礦化，并開發(fā)實(shí)現(xiàn)碳礦化的技術(shù)，”他在YouTube上總結(jié)道。

和Lori Guetre一樣，Greg Dipple表示，我們不僅需要將當(dāng)前的排放量減少到凈零，還需要減少大氣中已經(jīng)存在的過量CO2。在實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)中，你可以看到在超鎂鐵礦尾礦上設(shè)置的一個(gè)小室內(nèi)的空氣在兩分鐘內(nèi)從400ppm CO2降至300ppm，然后在四分鐘內(nèi)繼續(xù)下降至230ppm，CO2瞬時(shí)減少約40%。“CO2被尾礦吸收，并轉(zhuǎn)化為固體碳酸鹽礦物，安全地捕集和封存……一些擁有超鎂鐵質(zhì)尾礦的礦山已經(jīng)通過碳礦化抵消了10%至15%的排放量，”Greg Dipple說。“這是一個(gè)可擴(kuò)展的想法，而且已經(jīng)在發(fā)生。”

 

 

過去、現(xiàn)在、未來

 

9月，能源智庫Pembina Institute（彭比納研究所）發(fā)布了一份關(guān)于加拿大油砂公司氣候承諾與行動(dòng)之間差距的報(bào)告。這不是恭維。盡管2022年加拿大石油和天然氣公司的自由現(xiàn)金流估計(jì)為1520億美元，創(chuàng)下了有史以來的最高利潤(rùn)，但似乎沒有一家公司注定要采取路徑聯(lián)盟（Pathways Alliance）所倡導(dǎo)的氣候行動(dòng)。該行業(yè)組織代表了95%的油砂產(chǎn)量，去年宣布了一項(xiàng)到2050年使其運(yùn)營(yíng)達(dá)到凈零排放的三階段計(jì)劃。自那以后，成員國(guó)沒有做出任何重大的脫碳投資決定，彭比納研究所認(rèn)為這種情況令人擔(dān)憂。

在報(bào)告發(fā)表前幾周，我曾與Pembina Institute石油和天然氣項(xiàng)目主管、資深作家Jan Gorski就加拿大的碳捕集能力和挑戰(zhàn)進(jìn)行了交談。該報(bào)告的新聞稿分析了他向我表達(dá)的情緒。他說：“油砂公司是時(shí)候把他們的話變成行動(dòng)了”。“我們的研究表明，（他們）現(xiàn)在就擁有啟動(dòng)的所有資金和技術(shù)。那些迅速大幅削減排放量的公司將在不久的將來成為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的最佳選擇，因?yàn)檎拖M(fèi)者對(duì)每個(gè)供應(yīng)鏈中的排放量都有越來越高的期望。”

在最近的一次推特直播活動(dòng)中，當(dāng)被問及路徑聯(lián)盟（Pathways Alliance）是否有投資碳捕集與封存的最后期限時(shí)，Jan Gorski說，“很難說是否有具體的日期，但這是必須采取行動(dòng)的十年……如果你在CCUS這件事上倒退，時(shí)間就不多了。但我們需要看到這些項(xiàng)目的細(xì)節(jié)、他們提出的時(shí)間表以及未來幾年的投資。他注意到其他工業(yè)部門在這方面的重大變化，以及對(duì)知識(shí)型勞動(dòng)力的預(yù)期競(jìng)爭(zhēng)。“先發(fā)優(yōu)勢(shì)。”

2022年9月下旬，加拿大聯(lián)邦政府環(huán)境與氣候變化部長(zhǎng)Steven Guilbeault（史蒂文·吉爾博爾特）表示，政府希望油砂公司通過將創(chuàng)紀(jì)錄的部分利潤(rùn)投資于減排和脫碳計(jì)劃，來兌現(xiàn)其對(duì)氣候行動(dòng)的承諾。但是，當(dāng)大石油公司考慮碳捕集與封存稅收抵免時(shí)，批評(píng)者們正在尋找一種策略來管理該行業(yè)的衰落。2022年1月，超過400名學(xué)者簽署了一封信，呼吁政府放棄碳捕集與封存稅抵免理念，稱這是一種事實(shí)上的補(bǔ)貼，將把更多納稅人的錢分流到工業(yè)口袋里——盡管加拿大已承諾逐步取消這些補(bǔ)貼。當(dāng)我問Sven Biggs（斯文·比格斯）加拿大的碳捕集與封存方法是好的、壞的還是通常的中等水平時(shí)，他立刻阻止了我。他說：“讓我們首先解決技術(shù)最合適的用途是什么的問題”。“工業(yè)界的預(yù)測(cè)是，CCUS可以成為實(shí)現(xiàn)碳中和的銀彈，這正好跳過了這一點(diǎn)。你不必挖得太深就能看出這不是真的，但他們繼續(xù)推動(dòng)這種敘事來證明繼續(xù)開采的合理性。減少排放最清潔、最安全的方式仍然是減少我們對(duì)化石燃料的依賴。”

其他人則沒有這么圓滑。盡管碳捕集與封存具有潛力，但許多北美氣候思想家，包括綠黨議員Elizabeth May（伊麗莎白·梅），都將其稱為“騙局”。就連Carbon Engineering公司創(chuàng)始人David Keith也對(duì)這一趨勢(shì)表示失望。他在2021年接受《麻省理工科技評(píng)論》（MIT Technology Review）采訪時(shí)表示:“這個(gè)話題變得如此引人注目，這么多人涌入，其中很多都是無稽之談。”他引用了業(yè)界令人困惑的言論，這些言論分散了人們對(duì)減排所需的有效成本效益行動(dòng)的注意力。

最終，碳捕集與封存的潛在問題可能會(huì)被其承諾和政策所掩蓋。事實(shí)證明，在數(shù)學(xué)上不可能形成一個(gè)圓，但在適當(dāng)?shù)牡胤胶瓦m當(dāng)?shù)囊?guī)模使用一系列有效的碳捕集與封存技術(shù)來支持全球凈零經(jīng)濟(jì)可能只差一個(gè)數(shù)量級(jí)。Lori Guetre表示：“2018年，當(dāng)IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）表示，我們不能僅僅通過減少碳排放來避免1.5攝氏度的變暖，我們也必須封存CO2時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境發(fā)生了變化。”。“所以現(xiàn)在大家都出動(dòng)了。”