米歇尔·马|彭博社(TNS)
碳捕获正在经历一个时刻。
雪佛龙(Chevron Corp.)等公司正在研发从烟囱中捕获二氧化碳的技术，而微软(Microsoft Corp.)等公司则在投资致力于直接从空气中吸收温室气体的初创公司。
政府和气候活动人士正在敦促企业减少排放，但人们怀疑太阳能、风能和电池能否单独做到这一点。特别是美国，由于能源部在这项技术上投资了数十亿美元，并在《通货膨胀减少法案》中为项目开发商提供了有吸引力的税收抵免，美国一直致力于促进碳捕获。越来越多的科学研究也表明，在未来几十年里，为了将全球变暖控制在1.5摄氏度以内，世界将需要大规模地捕获碳。
然而，尽管脱碳的势头和需求不断增长，这项技术却遭到了越来越多的反对。尤其是化石燃料行业的参与，引发了人们的担忧，即碳捕获可能会被用来延长石油和天然气的开采，从而危害而不是帮助保护气候。成本也会限制它的效用，而且这项技术能否规模化也存在疑问。
这些紧张关系是去年在石油资源丰富的阿拉伯联合酋长国举行的COP28气候谈判的焦点，该技术是峰会协议的核心支柱。在未来几年，世界将不得不决定是否可以负责任地部署碳捕获-以及如何处理二氧化碳。
什么时候应该使用碳捕获?
机器捕获碳主要有两种方式。所谓的点源碳捕获和储存技术(CCS)在工业厂房等场所的烟囱中捕获二氧化碳。其他技术将已经排放的二氧化碳从环境空气中提取出来，这一过程被称为直接空气捕获(DAC)。
点源可以部署在石油、天然气和重工业设施。但研究表明，对气候有益的用例相当有限。
非营利气候研究机构清洁空气工作组(Clean Air Task Force)的碳储存经理本·格罗夫(Ben Grove)说，“碳捕获的真正用途是解决难以减少的、无法处理的排放问题。”
水泥行业是难以减排的行业之一，其排放量约占全球排放量的8%。虽然部分水泥制造过程可以电气化，但生产过程中的一些二氧化碳排放是“这个过程的基础”，圣母大学可持续能源政策副教授艾米丽·格鲁伯特(Emily Grubert)说。
像Brimstone这样的初创公司正在研究水泥脱碳，但大多数清洁水泥的技术还远远没有准备好大规模商业化。
格鲁伯特说:“除非你想出水泥的替代品或完全不同的配方，否则不使用CCS之类的技术就无法解决这些排放问题。”
炼钢是另一个几乎没有直接脱碳途径的工业过程。虽然初创企业和老牌企业都在寻找生产这种世界上使用最多的金属的方法，但成本很高，该行业需要迅速减少排放。
根据彭博新能源财经(BloombergNEF)的分析，在某些情况下，用碳捕获技术改造一座新钢铁厂可能比寻求电气化等其他途径更有意义。该分析发现，到本世纪中叶，这样做每年可以减少多达6亿吨的二氧化碳。
科学表明，当可再生能源等替代能源唾手可得时，CCS在很大程度上不应该被使用。然而，石油和天然气行业是CCS的最大支持者之一，许多公司希望用这项技术改造发电厂和炼油厂。迄今为止，这样做对该行业来说是一项挑战，但IRA的税收激励措施重新引起了人们的兴趣。该行业认为这是一种可能继续开采更多石油和天然气的方式，包括计划利用捕获的二氧化碳提取更多的化石燃料。
美国能源部化石能源和碳管理办公室首席副助理部长詹妮弗·威尔科克斯(Jennifer Wilcox)表示，在某些情况下，CCS可以负责任地用于现有的化石燃料工厂。她以新建的天然气发电厂为例，根据彭博新能源财经的数据，美国在2022年增加了近5.7吉瓦的新产能。2016年，这种燃料取代煤炭成为美国最大的电力来源，占美国发电量的近44%。
“它们为社区提供了稳定性和可靠性，”威尔科克斯说。“当它还没有准备好退役时，你不会想要把可靠性拔出来。”
但多项研究表明，这可能没有经济意义。格鲁伯特2020年的一项研究发现，到2035年，美国四分之三的发电厂将准备退役。能源经济与金融分析研究所(Institute for Energy Economics and Financial Analysis)是一家倡导从化石燃料转型的非营利机构，该机构3月份的一份报告发现，与可再生能源和储能等替代能源相比，使用CCS发电可能会使电力变得更加昂贵。《自然能源》2019年的一项研究表明，可再生能源在成本上也优于碳捕获。
科学家估计，到本世纪中叶，全球每年需要从大气中去除数十亿吨二氧化碳，才能将全球变暖控制在1.5摄氏度的相对安全水平。目前全球每年的产能为数千吨，因此需要大规模扩大产能。但部署这项技术需要与经济脱碳同步进行。
“减排是第一要务，”专注于碳去除政策的组织Carbon180的环境司法管理顾问瓦妮莎·苏亚雷斯(Vanessa Suarez)说。“我认为，我们确实有两个世纪的遗留排放需要清理。”
如何处理捕获的二氧化碳?
关于碳捕获的一个普遍担忧是，二氧化碳将被用于维持商业运作，而不是用于有意义的减排或解决顽固的温室气体污染源。
根据彭博新能源财经的研究，虽然大多数已宣布的直接空气捕获项目计划将二氧化碳储存在地下，但19%将被用作可持续航空燃料的原料。
航空业的排放量约占全球排放量的2%，与日本或德国大致相当。脱碳的选择少之又少，利用捕获的二氧化碳作为燃料可能是有意义的。
非营利组织Project Drawdown的执行董事乔纳森·福利(Jonathan Foley)表示，与将二氧化碳储存在地下相比，将二氧化碳转化为可持续航空燃料(SAF)的原料有助于实现“双重红利”。他强调，即使到那时，碳捕获仍然应该只在小范围内应用，而不是其他研究要求的十亿吨范围，因为与转向可再生能源相比，碳捕获的成本很高。
化石燃料行业对二氧化碳有着不同的设计。它不打算用它来制造合成燃料，而是想把它注入到老化的油气田中，以排出剩余的石油，这一过程被称为提高石油采收率(EOR)。这项技术自20世纪70年代以来一直在使用，但许多石油公司希望扩大规模。DAC的最大支持者之一西方石油公司(Occidental Petroleum Corp.)已明确表示，该公司的一些项目将利用二氧化碳生产更多石油。根据彭博社的分析，大约8%的二氧化碳将被用于提高石油采收率。
一些DAC初创公司已经划清了界限，拒绝允许他们捕获的二氧化碳用于获取更多的化石燃料。Climeworks联合创始人兼首席执行官Christoph Gebald表示，该公司只对“永久地下储存”感兴趣，而初创公司herrloom则表示，其技术所去除的二氧化碳不会用于EOR。
“我认为，随着整个行业的发展，应该为负责任的碳管理设置护栏，”传家宝气候政策和对外事务主管维克鲁姆·艾耶(Vikrum Aiyer)说。
在税收优惠和政府投资不断增加的刺激下，随着行业规模的扩大，越来越多的公司进入二氧化碳清理行业，这些护栏将是必要的。
“如果有一天，DAC实际上与我想象的完全相反，会发生什么?苏亚雷斯问道，他正在能源部赞助的一个社区主导的DAC项目中工作。“我希望我们不要走到那一步。激励我的是，感觉我们还处于早期阶段，我现在不想退出战斗。”
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