碳捕集与封存技术是解决二氧化碳排放问题的答案吗?

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  • 碳捕集与封存技术可防止二氧化碳排放进入大气,并将其安全储存在专门的地质储存层中。

  • 它仍是唯一能够大幅削减钢铁、石化和水泥等难以减排工业部门排放的技术。

气候变化正令世界震荡。2018年是迄今排放最严重的一年。

科学家预测,未来一片黯淡:苦难、破坏与灾难将接踵而至。但气候辩论仍高度两极化。世界忙于评判输赢,让各种技术彼此对立。我们正忽视真正需要做的事:解决二氧化碳问题。

碳捕集与封存技术

碳捕集与封存(CCS)必须在完成这项任务中发挥重要作用。CCS是一系列技术,可防止二氧化碳排放进入大气,并将其安全储存在专门的地质储存层中;它还可在减少排放、实现全球气候目标方面发挥关键作用。这项技术还能够通过从大气中提取二氧化碳,助力实现负排放。

碳捕集与封存技术常被斥为化石燃料行业昂贵且未经验证的遮羞布;然而,对许多人而言,不能在没有CCS的情况下应对气候变化这一现实,是一个令人难以接受的事实。

全球现有及规划中的碳捕集与封存技术设施分布图Image: 全球CCS研究院

《巴黎气候协定》规定,世界已同意将全球变暖幅度控制在远低于2˚C的水平;若没有直接碳捕集与封存技术,这一目标就无法实现。《国际能源署《可持续发展情景》》阐述了世界实现与能源相关的联合国可持续发展目标及《巴黎协定》的路径,并预测至少7%的减排量需要来自CCS。

原因之一就在于此。尽管绿色能源革命正在加速,预计未来几十年,世界的主要能源需求仍将依赖化石燃料。据国际能源署(IEA)数据,化石燃料目前满足了81%的主要能源需求。在《可持续发展情景》中,这一比例预计将降至60%。

必须停止建设未经减排处理的排放源。报告显示,如今继续建造不配备碳捕集与封存技术的燃煤电厂,可能使世界的排放被长期锁定。尽管对不配备CCS的燃煤电厂的投资和最终投资决策数量均已下降,但要达到《可持续发展情景》的要求,未经减排处理的燃煤发电量仍需在2030年前每年减少5.6%。而且,这一计算甚至没有纳入目前正在建设的所有其他未经减排处理的排放源。这些基础设施预计到2040年将合计占用全球剩余碳预算的95%。部署碳捕集与封存技术以捕集工业和电力部门的排放,是唯一可行的解决方案。

碳捕集将助力实现公正转型,让目前受雇于能源行业的劳动者受益。它将发展新的低碳产业,改造现有基础设施,并使各行业在低碳未来保持竞争力。

碳捕集与封存技术将助力可再生能源蓬勃发展。清洁、可调度的备用电力,例如由配备CCS的天然气电厂提供的电力,能够在控制成本的同时平衡风能和太阳能发电的间歇性。事实上,研究人员发现,碳捕集与封存技术可以降低整个系统的成本和容量需求。在美国,创新者已在研发一座新一代天然气发电厂,旨在以与传统联合循环燃气电厂相当的成本,提供可靠、灵活且无碳的电力。

碳捕集与封存仍是唯一能够大幅削减难以减排的工业部门排放的技术,相关行业包括钢铁、石化和水泥。钢铁之后,水泥行业是工业排放的第二大来源,目前约占全球碳排放的6%。随着人口增长和城市化预计达到前所未有的水平,这些工业流程的排放也将增加,因为其产品需求与经济扩张密切相关。CCS是目前唯一能够使这两个行业实现深度脱碳的技术。在这些行业中,CCS还有助于降低减排成本。政府间气候变化专门委员会(IPCC)发现,不采用碳捕集与封存技术的气候技术组合,很可能导致实现2°C目标的成本超过原来的两倍,而且没有CCS能否实现这一目标也令人怀疑。目前,水泥行业有两个前景良好的项目正在挪威和比利时推进。

碳捕集与封存技术的未来

从长远来看,CCS可以成为全新清洁、可持续能源经济的基石。利用CCS生产低成本氢能,将为这种能源载体在工业、供热、交通和能源生产领域开辟众多机遇。例如,在英国,配备CCS的HyNet North West设施预计将为工业场所、家庭供暖和交通运输燃料生产氢气。该项目有望服务超过200万户家庭和企业。此外,H21英格兰北部项目旨在将英国北部天然气管网的一部分改造为输送经CCS脱碳处理的氢气。

随着世界继续增加二氧化碳排放,很可能无法实现气候目标。直接空气捕集(DAC)技术虽然尚处于起步阶段,但将能够从空气中吸收二氧化碳。部署碳捕集与封存技术,可为这些早期技术提供学习机会和基础设施。

目前,CCS的部署进展偏离了预定轨道。全球有43座大型CCS设施——其中18座已投入商业运营,5座正在建设,20座处于不同开发阶段。预测估计,到2040年,我们将需要超过2,000座。虽然已经绘制出充足的储存地点,可用于封存数百年排放的二氧化碳,但在政策和部署方面仍有很长的路要走。

第一步是认识到,没有一种万能的解决方案。我们再也不能承受忽视CCS的代价,也不应再争论该选哪一种解决方案;目标必须是消除二氧化碳排放。我们需要提高能源效率。我们需要可再生能源。我们需要碳捕集与封存技术。现在是时候在全球范围内采取全面的清洁能源方针,并持续获得政府和私营部门的支持;唯有如此,才能实现我们的气候目标。

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