能讓馬斯克和比爾蓋茨兩大科技界的超級富豪看中的領域是什麼?

  答案是:碳捕捉。

  今年4月,XPRIZE基金會公佈了“碳捕捉競賽”里程碑獎獲獎名單,15個團隊脫穎而出,各自獲得100萬美元獎勵。“碳捕捉競賽”正是該基金會在去年獲得馬斯克贊助的1億美金獎金後建立的。

  在碳捕捉這個點上,比爾·蓋茨的行動要更早一些。一方面,他自己曾投資過一家碳捕捉公司——Carbon Engineering,另一方面,他旗下的氣候基金Breakthrough Energy Ventures也先後投資過美國的碳捕捉初創公司Sustaera和Verdox Inc.。

  當然,看好碳捕捉的名單上遠不止這兩位超級富豪的名字。4月,數字支付平臺公司Stripe牽頭與Shopify、麥肯錫、臉書、谷歌等企業共同發起了總額9.25億美元的碳捕捉Frontier基金項目,承諾2022-2030年購買9.25億美元由碳捕捉技術創造的碳信用額。

  幾天后,Stripe還與風投公司Lowercarbon Capital單獨合作,創建了一個新的價值3.5億美元的碳捕捉基金。

  到這裡,我們不免會好奇,為什麼科技巨頭們紛紛押註碳捕捉?它究竟是什麼?有什麼作用?未來的發展空間又有多大?接下來,本文就嘗試從這幾個維度聊聊碳捕捉。

  什麼是碳捕捉?

  碳捕捉,通常被叫作“CCSU”,是在二氧化碳捕集與封存(CCS)的基礎上增加了“利用(Utilization)”。

  通俗理解,就是將二氧化碳從空氣或工廠煙囪的廢氣中分離出來,利用或儲存在地下數公里處,從而減少大氣中的碳排放。

  碳捕捉流程

  那麼,怎麼捕捉二氧化碳呢?目前,方法主要是三個大方向:燃燒後捕捉、燃燒前捕捉和富養燃燒捕捉。

  其中,燃燒後捕捉最為常見。就是在燃燒化石能源的燃燒室之後再接一段吸收分離裝置,用一些化學方法,像吸塵器一樣把二氧化碳吸附住。

  燃燒前捕捉,聽起來就有點反常識,畢竟還沒開始燃燒,又怎麼能捕捉到二氧化碳呢?事實是,在高溫水蒸氣的作用下,化石燃料會氣化,生成二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氫氣、氮氣,其中首先分離出的二氧化碳就可以通過液體溶液捕捉的方式收集起來。

  從名字上看,最特殊的則是富氧燃燒。但原理上其實和燃燒前捕捉有點類似,也是對燃料做預處理,區別在於富氧燃燒是對空氣進行預處理,提升含氧量,從而提升燃燒後的氣體混合物中二氧化碳的濃度,同時減少氮氧化物的排放。

  主流的捕捉方法之外,從空氣中直接吸收或吸附二氧化碳的直接空氣捕捉技術也正在被關註。

  雖然在“技術就緒級別”中,直接空氣捕捉技術被歸類為6(等級為1到9),這意味著它仍處於技術早期迭代過程中,還未準備好進行全面商業部署。但在今年4月,瑞士碳捕獲初創公司Climeworks完成了6.5億美元的新一輪融資——這是碳捕獲公司有史以來募集到的最大金額。

  Climeworks目前在冰島運營世界上最大的直接空氣捕集廠Orca,將捕獲的二氧化碳註入地下深處並永久儲存,或轉化為燃料和材料。

  目前中國的CCUS項目以燃燒前捕捉技術和燃燒後捕捉技術為主,富氧燃燒技術仍處於驗證階段。

  2027年預計市場規模近百億美金

  碳捕捉並不是新鮮概念,但是一直以來規模都較小。截至2021年年中,全球只有大約30 個大型項目在運行,每年鎖定400萬噸二氧化碳,僅占全球排放量的0.1%。

  那麼,為什麼還吸引了科技巨頭們?

  這裡面就不得不提一個關鍵節點。今年4月份,聯合國政府間氣候變化專門委員會(Inter-Governmental Panel on Climate Change,簡稱IPCC)發佈了一份報告《全球升溫1.5℃特別報告》,報告里就提到為確保實現《巴黎協定》氣候目標,確定了七種實現途徑,其中只有一種不包括碳捕捉。

  《巴黎協定》的長期目標是將全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2攝氏度以內,並努力將溫度上升幅度限制在1.5攝氏度以內。

  但目標是目標,事實是單靠減排來實現這一目標需要在2030年前減少一半的排放,併在本世紀中葉不再產生新的排放,這很可能被證明不可行,那就需要通過從大氣中去除多餘的二氧化碳來彌補。

  IPCC就明確表示,要想保持全球溫度上升低於1.5攝氏度,大氣中還需要去除百億噸二氧化碳。

  有需求,就有市場。有研究機構預估,2022年全球碳捕獲、利用和封存市場規模將達到29.815億美元。預計到2027年,該市場將以19.93%的複合年增長率增長,達到74.1462億美元。

  從整個CCUS產業鏈條當中看,主要分為捕集、輸送、利用與封存幾大環節,國外的CCUS創新企業大都集中於碳捕捉、碳利用兩個細分領域。

  相較於國外,國內CCUS項目發展仍處於技術積累階段,尤其是初創型企業數量並不多。但根據IEA(國際數據能源基金會)數據,碳中和目標下中國CCUS減排需求為:2030年0.2-4.08億噸、2050年6-14.5億噸、2060年10-18.2億噸。

  不久前我國也出台了《關於完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中,其中CCUS就被列入綠色低碳重大科技。

  目前國內的碳捕捉技術主要在煤化工行業開展。其次為火電行業、天然氣廠以及甲醇、水泥、化肥等工廠。從項目類型來看,示範項目以電廠項目為主,有少量化工項目。

  今年1月29日,我國首個百萬噸級CCUS項目——齊魯石化-勝利油田CCUS項目正式建成。其運作流程是將山東齊魯石化生產排放的二氧化碳進行捕集,後通過管道運輸到80公裡外的勝利油田,封存到地下,用於驅油增產。

  解決方案還是創可貼?

  不過,碳捕捉技術在獲得了極大關註的同時,仍有不少質疑存在,比如對於阻止氣候變暖來說,這到底是個有實際效用的解決方案還是只是一個臨時治療的“創可貼”?

  畢竟,對於許多人來說,零碳更多指的是深度和快速地脫碳,讓人類擺脫對化石燃料的依賴,但碳捕捉在某種程度上起到了鼓勵延長石油或煤炭使用的作用,對他們來說,這種廢物處理技術似乎是一個倒退。

  國際環境法中心在去年7月發佈的一份報告中就提到,即使對於難以脫碳的行業,碳捕捉也不是答案。特別是因為碳捕捉可能涉及對應用行業本身昂貴的改造,也會使其難以為繼。

  除了對達到零碳願景不同路徑的爭辯之外,國際環境法中心的這段觀點又涉及到了碳捕捉另一個很現實的問題:成本。

  中金在報告中測算過,當前國內化工行業CCS技術平均成本約為403元/噸,其中碳捕捉、封存、運輸成本占比分別為56%、24%、19%。

  另外,直接空氣捕捉方法的成本則是更加昂貴。以直接空氣捕捉技術公司Climeworks為例,目前的成本為每噸600-800美元,到2030年前該技術的成本雖然有望降至250-300美元,但與大多數重新造林不到50美元/噸的價格相比來說,實在昂貴。

  之所以成本如此高昂,一部分原因也在於碳捕捉技術普及率較低、規模較小。高昂的運行成本就會導致其在初期投資方面遭到阻礙,且後期大規模發展碳捕捉項目也難以擴張,延緩了碳捕捉技術大規模商業化進程。

  總體來說,碳捕捉技術僅僅是延遲了二氧化碳的釋放,其風險性因素當下也難以辨明,因此它最佳定位應該是碳中和實現過程中的有效輔助手段。對於它的發展,我們還需要進一步觀察。

  (本文首發鈦媒體App,作者 | 韓敬嫻)

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