全球气候变化存在许多不确定性，但有一件事我毫不怀疑：我们不会因为化石燃料耗尽而解决气候变化问题。
认识到这一点后，我们就能看清降低温室气体浓度的三种可能路径，也能理解我为何选择把研究重点放在 我的研究 上，研究碳捕集与封存。我们可以：
继续燃烧化石燃料，几乎不加限制或完全不加限制。我们将使大气中的二氧化碳浓度远超450 ppm（百万分率），这是许多科学家认为不应超过的危险水平，而且还会继续攀升。我们拥有足够的化石燃料，浓度轻易就能超过1,000 ppm。其影响将十分重大，甚至可能是灾难性的
限制化石燃料的使用，将大部分煤炭、石油和天然气留在地下（见下图）。如今，商业能源中超过85%由化石燃料提供。既然连每加仑汽油税增加五美分都没有政治意愿，我们是否有政治意愿通过政策，让价值数百万亿美元的资产留在地下？
找到一种技术，让我们能够利用化石燃料储量，同时不向大气排放二氧化碳。如今这种技术已经存在，称为二氧化碳捕集与封存，简称 CCS。
要按所需规模部署 CCS，是一项艰巨任务。我们每年需要封存 数十亿吨 二氧化碳。然而，要应对气候变化，就需要投入到这一程度。可再生能源、核能和能效等其他气候减缓技术也需要类似的努力。没有一招制胜的办法；这些技术我们都需要。
然而，迄今为止，CCS 的应用仍然很少，远未达到能够显著削减排放所需的规模。为什么？原因与其说在于技术成熟度，不如说在于政府政策及其所创造的商业激励。
CCS 如何运作
CCS 系统包含三个主要组成部分：
捕集：通过化学工艺从发电厂及其他大型工业设施（如炼油厂或水泥厂）中去除二氧化碳。捕集到的二氧化碳通常会被压缩至类似液体的状态
运输：主要通过管道进行
封存：将二氧化碳注入地下800米（2,600英尺）以下的深层地质构造中。
构成 CCS 系统所需的所有部件如今都已在经济活动的某些领域投入商业使用。要达到商业化水平，这些不同部件还需要整合并扩大规模。
地下碳储量有多少，以及燃烧这些碳会如何增加大气中的二氧化碳。
联合国政府间气候变化专门委员会
从气流中捕集二氧化碳的基本工艺发明于20世纪30年代。首个安装在工业锅炉上的装置于1978年在加利福尼亚州特罗纳投入运行。在加拿大萨斯喀彻温省，首个设在发电厂的商业规模运营项目（该燃煤电厂发电量为110兆瓦，每年排放超过100万吨二氧化碳）于2014年10月启动，其 运营方表示，表现“超出预期”。
美国有二氧化碳管道网络，管道总长超过4,000英里。这些管道主要用于将二氧化碳从天然气井输送至油田。在一种称为提高石油采收率（EOR）的做法中，二氧化碳气体被注入现有油井，以促使采出更多石油。每年约有5,000万吨二氧化碳通过这种方式运输。
向地质构造注入二氧化碳和其他气体的做法已经实行多年。早在1915年，天然气就已被储存在地下。首个注入二氧化碳的 EOR 项目于1972年启动。自1989年以来，酸性气体（包括二氧化碳）一直被储存在地质构造中，主要在加拿大。多个 CCS 示范项目以挪威在北海的 Sleipner 项目为先，自1996年起以每年百万吨的规模封存二氧化碳。
二十年的进展
首篇已发表论文 提及后来发展为 CCS 的概念，发表于1977年。
然而，CCS 研究领域直到15年后才达到临界规模。1991年，国际能源署启动了 温室气体研发计划，同样将重点放在 CCS 上。美国能源部于1997年设立了自己的研究计划，每年投入100万美元。此后，这一数字大幅增长，如今每年超过2亿美元。2005年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了 《二氧化碳捕集与封存特别报告》，确认 CCS 是一项主要的气候减缓方案。
美国能源部的一幅图示展示了碳捕集与封存（或封存）的基本原理。
美国能源部
无论采用何种衡量标准，CCS 在1990年至2009年间都取得了显著发展。其中一项指标是参加 顶级国际会议 的情况，该会议聚焦 CCS（见下图）。数十个示范项目得到 公布。实验室和中试工厂的研发活动迅速增加。用于从废气中捕集二氧化碳的新型及改良溶剂得以 开发。整合发电与二氧化碳捕集的工艺得到设计、开发和测试。开展了二氧化碳地下注入的 现场测试 ，制定了监管框架，也开展了公众沟通项目。
当时的愿景是在2020年前建成并投运20个大型示范项目，届时 CCS 将可被视为商业化技术。2009年，美国和欧洲拨出数十亿美元的经济刺激资金，帮助实现这一愿景。我们正走在商业化道路上，但随后遇到了一些坎坷。
市场缺失
任何技术要实现商业化，都需要建立市场。与可再生能源和核能等其他低碳技术不同，CCS 只有一个用途：减少二氧化碳排放。因此，只有旨在减少温室气体向大气排放的气候政策才能建立市场。2009年，这类政策似乎即将出台。美国国会正在审议限额与交易法案。人们预计，2009年底举行的哥本哈根气候会议将促成一项新的国际议定书。
随后，一切都功亏一篑。气候政策在美国变成了党派议题，阻碍了任何有效政策措施的出台；哥本哈根会议也未能达成议定书。原本能够推动 CCS 发展的市场至少被推迟了十年，也可能更久。
作为 CCS 兴趣减退的一个迹象，近年来参加温室气体控制技术会议的人数有所下降。
Howard Herzog/MIT，作者提供
电力公用事业公司和石油公司等行业参与 CCS 的开发至关重要。然而，随着这项技术的市场前景变得更加不确定、实现时间也被推向未来，各公司重新审视了对 CCS 的承诺。
如今，支持力度已显著下降，因为近期需求获得了优先考虑。多年来以两位数速度增长的政府项目资金已趋于平稳，或在某些情况下有所下降。因此，预计的20个示范项目中，不到一半能在2020年投入运行，而 CCS 的商业化至少将推迟到2030年。
CCS 正处于十字路口
最新一期 IPCC 评估报告 在《决策者摘要》中提及 CCS 35次。国际能源署曾多次 表示 ，CCS 是减缓气候变化的一项关键技术。
然而，就在 CCS 在建设示范工厂、开发新技术和改进技术，以及理解和管理风险方面取得显著进展之际，继续以所需力度开展这些活动的资金开始缩减。短期考量取代了长期战略。
这不仅令将 CCS 视为关键技术的人担忧，也应令所有认为减缓气候变化是重要优先事项的人感到忧虑。我们没有进行必要投资，无法实现到本世纪中叶将二氧化碳排放量减少80%的长期目标。
我倾向于在整个经济范围内实施碳定价，以创造低碳技术市场。届时将由市场而非倡议者决定技术组合。我相信，在这样的政策下，CCS 将得到大规模部署。然而，如今我们依靠轻型车辆燃油效率标准和针对公用事业公司的可再生能源配额要求等政府项目来帮助减少二氧化碳排放。
经济学家 普遍认为 ，与碳定价相比，这些项目在减少二氧化碳排放方面效果较差，且 成本更高 。如果能源政策确实着眼于长期减少二氧化碳排放，我们就不会看到 CCS 像今天这样放缓。
本文最初发表于 The Conversation。请阅读 原文。发表本文并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Howard J. Herzog 是麻省理工学院能源计划的高级研究工程师。
图片：车辆在上海市中心的红灯前停下。路透社/Carlos Barria。
