碳捕集与封存真正起步的三大要素

Carbon capture and storage (CCUS) technologies will be key to the decarbonization of sectors such as cement.
Carbon capture and storage (CCUS) technologies will be key to the decarbonization of sectors such as cement.Image: Leon Neal via Reuters
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  • 要减少全球碳排放,仅提高能源效率和扩大可再生能源规模还不够。

  • 水泥和钢铁等难以减排行业的脱碳有赖于碳捕集与封存技术。

  • 通过促进合作并为碳捕集与封存(CCS)技术释放资金,我们可以为低碳未来铺平道路。

减少全球碳排放,不能只依靠提高能源效率、扩大可再生能源等传统解决方案。

钢铁和水泥等难以减排行业的脱碳,需要部署新型和改进的碳捕集与封存(CCS)以及碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。

全球能源需求预计将大幅增长。可再生能源将占相当大的份额,但相当一部分能源仍将来自碳氢化合物。如果世界真心致力于减排,CCS——即捕集二氧化碳(CO₂)排放并将其永久封存——就必须成为一项重要的技术举措。

为与净零目标保持一致,全球CCUS技术能力必须在长期内大幅提升至目前的100多倍,以达到到2050年捕集40亿至60亿吨CO₂,并使目前约15%至20%的能源相关排放实现脱碳。

报告显示,截至2024年,CCS价值链上有628个项目正在筹备中,同比增长15%;相关投资自2022年以来增至三倍,达到64亿美元,凸显了提升对CCUS在实现全球气候目标方面作用的认可度的重要性。

此外,如果全球所有已宣布的项目都按计划完工并满负荷运行,到2030年,它们每年可捕集超过4.3亿公吨二氧化碳。

与此同时,CCUS技术项目储备——即封存CO₂或将其用于生产燃料、化学品等产品——比以往任何时候都更为充足。然而,要实现全球气候目标,还需要大幅增加投资。

要充分释放CCS和CCUS的潜力,以下三项要素至关重要:

通过枢纽模式,以合作为基础构建CCUS项目

鉴于CCUS项目所需投资巨大,一个可行的解决方案是建设枢纽项目,让多个行业参与方共享资源和基础设施,从而减轻各方的投资负担和运营风险。

在排放大量CO₂的产业高度集中的地区,这类合作尤其可行,能够以较低成本提供捕集和封存解决方案。挪威、英国、加拿大和澳大利亚在这方面取得了显著进展,多个枢纽正在开发中,部分已经投入运营,展现了这些国家减少排放、推动低碳技术发展的决心。

海湾阿拉伯国家合作委员会成员国的能源企业——例如沙特阿美、阿布扎比国家石油公司(ADNOC)和卡塔尔能源公司(QatarEnergy)——正投资CCUS项目,以推动工业枢纽脱碳。朱拜勒CCUS枢纽由沙特阿美及其合作伙伴建设,计划产能为900万吨,建成后有望成为该地区同类项目中规模最大的项目。

在欧洲,连接波兰和法国与北海、波罗的海封存地点的CO₂网络,体现了各国在共享基础设施方面的跨境合作。其中一个项目是通过铁路捕集并运输CO₂至格但斯克,再将CO₂运往北海的封存地点。预计此类网络的建设将促进经济增长并创造就业机会。

沙特阿拉伯利雅得,2024年4月——通过全球伙伴关系推进碳捕获与利用创新——阿拉伯语——开放式字幕
沙特阿拉伯利雅得,2024年4月——通过全球伙伴关系推进碳捕获与利用创新——阿拉伯语——开放式字幕
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此外,“CCS即服务”已被企业广泛采用。排放方按捕集的CO₂量付费,无需预先投资技术;通过合作伙伴关系将捕集的CO₂出售用于工业用途,还能创造额外收入。枢纽模式通过共享基础设施、降低成本,在降低私营部门投资风险方面发挥着重要作用。

在挪威,北极光项目是全球首个跨境CO₂运输与封存设施,因需求增长正筹备第三次扩建;与此同时,在英国,碳捕集与封存基础设施基金已宣布投资217亿英镑,以支持CCUS项目。

利用现有基础设施可大幅提高成本 效益。一个突出的例子是澳大利亚Santos有限公司的穆姆巴CCS项目。该项目重复利用管道和天然气处理设施,并利用枯竭储层,使其成为全球成本最低的CCS项目之一,全生命周期成本低于每吨30美元。

为碳捕集、利用与封存技术释放资金

CCUS技术已发展得更具可扩展性且成本效益更高。这些进步的关键在于矿化技术:它能将CO₂转化为稳定的固态形式,消除传统地质封存相关的风险,同时开辟新的商业应用,例如将捕集的CO₂加入混凝土和合成产品中。

Climeworks、44.01、LanzaTech和MCi Carbon等企业正在研发此类创新,展现了CCUS如何减缓排放,助力建设更可持续、低碳的未来并实现净零目标。投资既可用于扩大成熟方法的应用规模,也可用于推广直接空气捕集(DAC)、藻类捕集和碳转化等创新方法,从而降低成本。

例如,矿化过程可增强CO₂与玄武岩、橄榄岩等矿物之间的自然反应。Climeworks的DAC系统将CO₂注入玄武岩中,实现永久封存;44.01利用橄榄岩加速矿物碳酸化,无需复杂的地质基础设施。MCi将CO₂融入建筑材料,使碳固定在基础设施中,并支持循环经济举措。同样,LanzaTech利用微生物发酵将CO₂转化为乙醇等有价值的产品,再将乙醇提炼为生物燃料和其他材料。

与此同时,沙特阿美的碳养护技术由其与韩国科学技术院(KAIST)合作开发,可融入混凝土养护过程,使混凝土本身能够捕集并封存最多20%的CO₂。

将混凝土养护时间从传统的28天缩短至仅1天,既能减少混凝土生产对环境的影响,又能将材料强度提高最多30%。如果在全球预制混凝土行业推广,这种方法每年可捕集并循环利用最多2.46亿吨CO₂,相当于消除全球5300万辆汽车的排放。

这些进展表明,碳捕集技术能够显著助力减少全球排放,同时还能提升混凝土等重要材料的可持续性和性能。这些方法也通过拓宽收入来源、加强可持续发展努力,进一步展现了CCUS的多元应用潜力。

完善政策框架,推动CCUS发展

支持性政策框架对于推动CCUS技术发展至关重要,既能帮助各国实现气候目标,也能促进就业和经济增长。

例如,欧盟的排放交易体系采用总量管制与交易模式限制排放。近期改革提高了碳价,以鼓励对CCS的投资;许多国家还设有碳税机制。

挪威不断提高碳税,是有效气候政策的典范,预计到2030年税额将达到每吨CO₂ 2,000挪威克朗(220美元)。挪威还为CCUS举措提供大量公共资金,重点通过财政支持促进气候领域的创新和技术发展,同时投资各类CCUS项目。

研究表明,CCS直接补贴增加1%,仅在中国就可能使减排量提高0.28%。因此,综合运用直接财政支持和市场驱动机制的全面政策方针,对于促进投资和创新、以具成本效益的方式部署CCS和CCUS技术至关重要,最终将为可持续的低碳未来铺平道路。

在美国,联邦45Q税收抵免对封存来自工业源和发电领域的CO₂,最高可提供每吨85美元的抵免额;对DAC最高可提供每吨180美元的抵免额,这大力推动了项目落地。与此同时,加利福尼亚州的低碳燃料标准通过碳信用额以及有可能纳入该州总量管制与交易体系的方式,激励CCUS项目。

自愿碳市场(VCM)日益重要。这个去中心化市场允许组织自愿买卖碳信用额,对于提供可扩展的减排路径、减少工业排放并实现净零目标也至关重要。随着对高诚信度碳信用额的需求增加,CCS项目可产生碳移除或避免排放信用额,吸引寻求持久气候解决方案的企业买家。

VCM通过将私人资金引入CCS开发,为大规模部署所需投资弥补与当前成本之间的差距。在此背景下,由多家公司和多个行业参与的CCS+倡议旨在制定可靠的方法,衡量、验证并为CCS活动移除的CO₂核发信用额,从而扩大前沿气候技术的应用规模。

通过可靠的碳核算方法,对减排量和移除的碳进行计量与变现,政策和监管支持能够释放CCUS移除与封存解决方案的潜力;与此同时,VCM可以加快CCS商业化,并支持其融入更广泛的脱碳战略。

综合运用直接财政支持和市场驱动机制的全面政策方针,对于促进CCS和CCUS技术领域的投资与创新至关重要。通过促进合作并为此类技术释放资金,我们可以为可持续的低碳未来铺平道路。

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