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(wèn)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(kāi)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(wàn)噸CO2，相當(dāng)于125萬(wàn)輛汽車(chē)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(guò)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(wàn)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(lái)說(shuō)，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(jiàn)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(guò)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(jiàn)證”（Global Witness）斷言，無(wú)論哪種情況，殼牌都不是完全透明的。氣候專(zhuān)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(wàn)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(méi)有完全錯(cuò)。如果說(shuō)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(chēng)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(wèn)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(wú)休止地剖析，失敗被過(guò)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(yǔ)氣。但殼牌公司反駁稱(chēng)，該報(bào)告是錯(cuò)誤的，全球見(jiàn)證組織是在“拿蘋(píng)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(guò)是在公關(guān)沼澤地里的泥漿爭(zhēng)吵而已。無(wú)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(wàn)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(shuō)法，Quest公司每年封存的二氧化碳量是全球任何陸上專(zhuān)用地質(zhì)封存設(shè)施中最大的--所有這一切都沒(méi)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(guò)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(guò)程中的生命周期排放；在那些無(wú)法改用非化石燃料的行業(yè)，這將變得越來(lái)越重要。但這也表明化石燃料開(kāi)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(lái)源之一。盡管這一領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合起來(lái)承諾減少排放，但所有人的意圖都是繼續(xù)開(kāi)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(chēng)為直接空氣捕集或DAC的過(guò)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(guò)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(kāi)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)洹⒋龠M(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(wú)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(guò)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(wàn)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(lái)做到這一點(diǎn)。但我們沒(méi)有30年的時(shí)間來(lái)發(fā)明新的東西。所以真正的問(wèn)題是，我們?nèi)绾螌⒁呀?jīng)在使用的最便宜、最快的碳捕集過(guò)程集中起來(lái)？”

 

從實(shí)踐的角度來(lái)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(guò)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(wú)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(chēng)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(guò)減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)來(lái)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(lái)。事實(shí)上，Lori Guetre說(shuō)，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(guò)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(lái)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(shuō)：“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(wàn)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(mǎn)車(chē)轍的碎石路，經(jīng)過(guò)隆隆作響的機(jī)器和碎石堆，來(lái)到了大海。一項(xiàng)大規(guī)模的開(kāi)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(jiàn)，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。

圖片

前面是一個(gè)小的，圍起來(lái)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(méi)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(lái)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(lái)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。基思用300萬(wàn)美元的種子資金（主要來(lái)自比爾·蓋茨和卡爾加里火焰隊(duì)的老板默里·愛(ài)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(kāi)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(mén)的現(xiàn)有解決方案，展示了一張碳減排成本圖表，這些部門(mén)無(wú)法減少所有排放。她說(shuō)，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(wèn)題：它比替代品更便宜，幾乎可以無(wú)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(wàn)億美元，”她說(shuō)。

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(mén)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(kāi)、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(guò)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(wú)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∶瘢瑢?shí)際上意思是“風(fēng)之母”）。這就是它所觸及的一切——人類(lèi)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(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)明年建成后每年可捕集一百萬(wàn)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(wàn)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(mén)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(qián)就流的地步?

也許——但大部分情況下，如果風(fēng)中的CO2用于開(kāi)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(wèn)，“提高石油采收率”通常被簡(jiǎn)稱(chēng)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(xiāo)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(kāi)的行業(yè)的壽命。”

例如，薩斯喀徹溫省的資源開(kāi)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(kāi)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(mǎi)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(wàn)噸，自2000年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)以來(lái)超過(guò)3600萬(wàn)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(shuō)：“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(wèn)題的關(guān)鍵所在——這項(xiàng)事業(yè)的艱巨性、人類(lèi)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(wú)論是利用還是封存捕集的CO2，這種類(lèi)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(lái)源的CO2輸送到開(kāi)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。

圖片

 

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(lái)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(chēng)，在一個(gè)可能決定氫在全球經(jīng)濟(jì)中的未來(lái)的問(wèn)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(yáng)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(pán)賭中把所有的錢(qián)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(wèn)題的，因?yàn)檫b遠(yuǎn)的歐洲市場(chǎng)可能需要對(duì)專(zhuān)門(mén)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(méi)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(shuō)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(tīng)到人們這么說(shuō)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(wàn)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(lèi)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(guò)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(guò)一種不同的方法-自動(dòng)熱重整生產(chǎn)藍(lán)氫。通過(guò)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(shuō)，哦，等等，他們最近開(kāi)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(méi)有什么不同。

任何類(lèi)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(wàn)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(zhuān)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)?，采用納米材料吸附劑，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(shuō)。“因此，與傳統(tǒng)的液體技術(shù)相比，你需要的吸附劑庫(kù)存要小得多，一個(gè)Svante工廠每天捕集3000噸，每年將捕集100萬(wàn)噸。”

Svante保守地估計(jì)，全球有10000家這樣的工廠，其客戶(hù)每年可獲得約10億噸的產(chǎn)能。自2018年以來(lái)，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(mǎn)市）開(kāi)展了一個(gè)示范項(xiàng)目，現(xiàn)在還銷(xiāo)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?；炷廉a(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(kāi)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(kāi)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(guò)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(guò)碳礦化抵消了10%至15%的排放量，”Greg Dipple說(shuō)。“這是一個(gè)可擴(kuò)展的想法，而且已經(jīng)在發(fā)生。”

 

 

過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)

 

9月，能源智庫(kù)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(lái)的最高利潤(rùn)，但似乎沒(méi)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(méi)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(yōu)。

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(shuō)：“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(lái)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(lái)越高的期望。”

在最近的一次推特直播活動(dòng)中，當(dāng)被問(wèn)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(shuō)，“很難說(shuō)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(lái)幾年的投資。他注意到其他工業(yè)部門(mén)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(guò)將創(chuàng)紀(jì)錄的部分利潤(rùn)投資于減排和脫碳計(jì)劃，來(lái)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(lái)管理該行業(yè)的衰落。2022年1月，超過(guò)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(chēng)這是一種事實(shí)上的補(bǔ)貼，將把更多納稅人的錢(qián)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(wèn)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(shuō)：“讓我們首先解決技術(shù)最合適的用途是什么的問(wèn)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(guò)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(lái)證明繼續(xù)開(kāi)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(lài)。”

其他人則沒(méi)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(chēng)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(wú)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(wèn)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(lái)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(zhuān)門(mén)委員會(huì)）表示，我們不能僅僅通過(guò)減少碳排放來(lái)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。”