如何(以及为何)推动碳捕集、利用与封存以迈向净零排放

undefined
本内容由人工智能自动翻译。
  • 《巴黎协定》所确立的碳排放目标中,一条颇具前景的实现路径是碳捕集、利用与封存(CCUS)。

  • 这些技术的不足之处,包括成本高昂和效率偏低,需要加以解决,CCUS才能大规模部署,并转化为有效的气候解决方案。

  • 一篇近期的影响力论文提出了推动这一尚不成熟的碳排放目标实现路径发展的方法。

与被放出袋子的猫不同,二氧化碳一旦排放到大气中,仍可被重新捕集。随着气候形势日益紧迫,将温室气体水平控制在合理范围内的一条有前景的路径是 碳捕集、利用与封存(CCUS)。CCUS技术能够减少大型高污染工业设施的二氧化碳(CO2)排放,和/或从大气中移除现有的CO2。

有多种方法可以从烟道气流中分离并捕集CO2,捕集的CO2可在工业过程中再利用(直接利用或经转化后利用),也可封存于地下,例如咸水层或已枯竭的油气井中。

通往碳排放目标的一条尚不成熟的路径

尽管此类技术已商业化数十年,目前全球仅有30个CCUS项目处于运营之中,据全球CCS研究院(Global CCS Institute)统计。另有11个项目在建,153个处于开发阶段(仅2022年一年就启动了61个新的CCUS项目)。然而,现在正是大力推进、大规模加以转变的时候了。这正是我们在一篇近期的影响力论文中所主张的观点,该论文是我们作为ESCP欧洲管理学院新推出的 “技术与个人、组织和社会的未来” 系列的一部分撰写的。

世界经济论坛在应对气候变化方面做了哪些工作?

气候科学家认为,若不在全球范围内广泛部署CCUS,就不可能实现净零排放目标。包括政府间气候变化专门委员会(IPCC)、国际能源署(IEA)和国际可再生能源署(IRENA)在内的多个组织,主张全球有效加快CCUS发展,以实现气候目标。

加快CCUS技术的部署还将增强能源安全,在地缘政治格局发生重大调整之际尤其如此。将CCUS技术用于生产低碳氢,也是支持加快CCUS部署的另一理由:在二氧化碳被永久移除之后,氢可作为多种应用的能源来源,具有这一潜力。然而,扩大CCUS项目仍面临若干重大障碍。

成本高昂、运行表现欠佳

我们指出三大主要挑战。第一是成本问题,因为CCUS设施既需要大量资本投入才能部署,运行时又耗能高、费用昂贵。不同技术的价格差异很大:例如,天然气处理(源自高浓度CO2气流)目前远比直接空气捕集便宜。事实上,随着技术逐渐成熟,成本也会下降:在大型设施中,电力行业的CO2捕集成本自首批部署以来已下降35%,数据来自国际能源署(IEA)的估算。但对于水泥生产等难以实现必要减排的重工业而言,即便是最昂贵的技术,也可能比其他替代方案更便宜,或比在限制性未来情景下被迫全面关停更为划算。

第二个挑战是CCUS运营表现不佳(有时甚至彻底失败),这可能与该技术相对年轻有关。例如,据近期报告,世界上唯一一座配备CCUS的大型电站——加拿大萨斯喀彻温省的SaskPower Boundary Dam电站——其运行表现低于预期近50%。

最后,CCUS运营并非没有环境问题。其中一项风险是封存过程中的CO2泄漏,不过,我们对天然地质构造的稳固性有相当把握,这些构造已封存天然气长达数百万年。CCUS系统还会加剧毒性、酸化、富营养化等环境损害。然而,文献同时得出结论:若将CCUS系统减少的气候变化环境损害,与CCUS本身造成的环境和健康损害加以比较,其总体上具有净环境效益。不过,碳利用所带来的复杂气候影响,尤其是颇具争议的强化采油(EOR)技术,因其最终用于生产更多化石燃料,仍需更多研究。

解决方案:推动创新

成本高昂、运行表现欠佳且可能存在风险的技术,听起来或许不是非常恰当的气候解决方案,但这些挑战的许多方面都可以通过推动创新得到有效解决。一般预期,随着CCUS部署走向主流,其与成熟技术之间的成本和性能差距将会缩小。反过来,创新的步伐将取决于各利益相关方的参与程度,以及各国政府当下出台的政策。

为此,我们呼吁在研发领域进行更大规模的公共和私人投资。随着知识与实践经验的积累,市场将不断扩大,规模经济将有助于降低成本,正如太阳能光伏产业所经历的那样。

政府可通过资金支持和激励措施,支持建设和完善CCUS基础设施。例如,发展产业集群对于形成规模经济尤为有益。

我们还认为,一旦相关技术成为主流,政府就需要考虑将碳捕集、利用与封存设定为污染最严重行业的法定要求。我们建议尽早启动政策磋商,以便企业着手在运营和财务上做好准备,将未来气候立法的要求纳入其预算和长期商业模式之中。

部分政府已推出举措,加强对CCUS发展的投资。我们特别将美国视为领导者:美国近期为能源部编列了620亿美元预算,其中100亿美元专门用于碳捕集、直接空气捕集和工业减排;加拿大则设立了26亿加元的CCUS项目税收抵免预算。欧洲方面,英国、挪威和丹麦也在加大投资。各国政府务必将CCUS政策置于国家优先地位,这一点至关重要,原因在于近期的联合国IPCC评估报告已明确指出,向净零排放的转型不能推迟,否则世界将难以避免规模空前的人道主义危机。

其他国家也应效仿,因为我们所援引的证据表明,政府激励措施确实会影响企业的投资承诺。我们还提醒西方政府,不要对能源公司的超额利润课以重税,因为这可能会放缓其向净零排放迈进的投资。相反,我们建议鼓励化石燃料开采企业投资于安全、永久地处置二氧化碳的技术,不仅依靠强化采油,还可能通过诸如以下的要求来实现:一项碳回收义务。

尽管部分政府已做出努力,政策制定者仍亟需提供更广泛的支持,推动CCUS的技术开发、部署与运营,以确保其能够成为应对气候问题的有效解决方案。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。