一项新研究指出,新西兰的地热井可用于永久储存二氧化碳。
这一过程包括将二氧化碳注入地下,使其与矿物质发生反应,形成固态碳酸盐。
研究发现,每口井储存的二氧化碳相当于让60万辆汽车停驶;储存成本可能低至每吨55美元。
因此,地热碳移除是现有成本最低的方案之一,也可能成为实现新西兰气候目标的重要工具。
我们知道,将二氧化碳(CO₂)排入大气会损害气候。但我们是否应该通过移除数十年前排放的温室气体,来挽回部分损害?
政府间气候变化专门委员会(IPCC)似乎认为应该如此。其最新报告强调,如果社会希望避免气候变暖达到或超过2℃,移除二氧化碳就是一项重要行动。
这并非碳捕集与封存,后者旨在抵消化石燃料燃烧造成的影响;它也不局限于种植新森林、且永不采伐所带来的碳移除。二氧化碳移除涵盖各种基于土地和工程的做法,从大气中提取这种气体并将其永久封存。
但这并不能成为逃避减排的借口。脱碳——社会摆脱化石燃料的转型——仍然至关重要,而我们的行动速度还不够快。
移除大气中的CO₂——本质上就是负排放——可以通过消除几个世纪以来积累的部分碳排放,为脱碳争取时间。我们认为,新西兰有望在这项工作中发挥领军作用。
考虑到新西兰的地热和林业资源,我们估计新西兰每年可从大气中移除多达300万吨CO₂,相当于让60万辆汽车停驶。
将CO₂注入地热系统
从汽车和烟囱排出的CO₂会立即扩散到广阔的大气中,浓度极低。构成空气的每2,400个分子中,只有1个是CO₂(约420 ppm),因此很难再将其过滤出来。
树木会从空气中吸收少量CO₂进行光合作用。海洋也善于移除CO₂,但这会使海水酸化,对珊瑚礁并无益处。
科学家一直在开发各自的技术,以移除大气中的CO₂。目前,大多数技术在实际应用中成本高昂。但我们认为,凭借发展成熟的地热和林业产业,新西兰移除CO₂的成本可能低于世界其他任何地方。
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在过去60年里,我们已掌握如何从地下数公里处抽取热水、利用它发电,再将冷却后的水注回地下。此外,地热产业已经完成了最艰难(且昂贵)的部分:研究如何捕集随地热水涌出的CO₂,并将其重新注入地下。
遗憾的是,地热系统会随着时间推移而冷却。除非钻探新井,否则每使用十年,其发电量都会减少。我们可以通过燃烧木材或林业废弃物进一步加热地热水,从而弥补发电量的下降并增加发电量。
这种生物质是很好的燃料,因为它是碳中性的:其排放的CO₂来自大气,而非地下。林业产业也已具备供应木材、运输物流和专业知识,这些都有助于降低成本。
但我们不必让燃烧木材产生的CO₂回到大气中,而可以将其溶解在地热水中,再注入地下。这与化石燃料碳捕集项目不同:后者注入纯CO₂,之后这些气体可能上升并泄漏;溶有CO₂的水则略重一些。
这个过程相当复杂,但最终可以将地热系统转变为碳汇,同时还能产生可再生电力。

经济实惠的脱碳
应对气候变化这类重大问题时,政府必须衡量选民愿意让其投入多少资金来削减排放。因此,衡量脱碳成本很有帮助。
减排大多意味着选择改用更新、更清洁的技术。一项关于减排成本的研究估算,从汽油车换成电动汽车,相当于每避免向大气排放一吨CO₂,就要付出700美元。
我们最近计算了不同地热技术的脱碳成本。我们发现,从天然气转向地热发电,每减少一吨CO₂排放,成本约为250美元。若以额外生物能源增强地热发电并加入CO₂移除,成本会降至每吨150美元。如果地热电厂和井已经建成并支付了费用——这是我们在奥特亚罗瓦的优势——成本则可能低至每吨55美元。
若要通过购买减排来抵消排放责任,地热碳移除是现有成本最低的方案之一。
政府可能需要在现在至2030年间支付数十亿美元,以实现《巴黎协定》下的目标。本土碳移除产业最终可能成为一项战略优势,尤其是在皆伐林业的社会许可持续削弱之际。
CO₂移除面临的挑战
当前的主要障碍是成本。一家重要的联合国气候机构以经济前景不确定为由,反对基于工程技术的碳移除。
不过,这里也有值得乐观的理由:风能和太阳能发展的近期历程表明,随着技术应用日益普及,成本可能大幅下降。凭借低成本优势,新西兰有机会推动全球其他地区沿着CO₂移除的技术学习曲线加速前进。
另一个担忧是,若过于专注于抵消排放,可能让大量污染气候的企业逃脱责任。这体现了总量减排与净排放减排之间的张力。政府正通过审查排放交易计划来应对这一问题,但全球仍需要移除数十亿吨CO₂,才能弥补历史造成的损害。
另一些人认为,可用土地有限以及生物质与粮食作物之间的竞争,将限制可用于碳移除的生物质数量。就狭义而言,这种说法确有道理;但新西兰目前每年采伐数千万吨木材,同时生产足以养活4,000万人的粮食。
批评者指出,这并非神奇技术,这一点是对的。要消除几个世纪以来碳密集型活动留下的气候遗产,需要采用各种碳移除方式。
其他研究项目也在进行中,包括使用一种名为纯橄榄岩的岩石,将其撒在农田上,使其在风化过程中封存碳;直接从空气中捕集CO₂,使用的材料是常见矿物橄榄石;以及提升海洋沉积物的储碳能力,尤其是在峡湾地区。
目前一个关键的未知因素是公众是否支持这项工作。把问题一拖再拖很容易;国际碳交易确实是个复杂问题,需要严谨研究。但CO₂移除并非要等几十年才能成熟的科幻概念。它现在就已成为现实。


