为什么大型科技公司要投入 10 亿美元从空气中吸收二氧化碳

这个故事是选择地球系列的一部分，该系列记录了气候变化的影响并探讨了正在解决的问题。一对 2,000 加仑、高 15 英尺的水箱占据了乔治亚理工学院碳中性能源解决方案实验室沿街停车场的一个封闭部分。它们被用来种植藻类，但以一种极端而新颖的方式。装满绿色粘液物质的透明袋子漂浮在水中，同时悬挂在附近的金属管上。这些袋子里有管子伸出来，里面有水和二氧化碳。这种物质，藻类，是整个实验的关键。藻类是在水中发现的光合生物，与植物一样，它们会消耗二氧化碳并产生氧气。仅藻类就产生了我们大气中 50% 的氧气。佐治亚理工学院（通常称为佐治亚理工学院）的研究人员正在研究是否有可能吸收空气中现有的二氧化碳，将其捕获并将其喂给藻类。一旦藻类被提炼，它就可以用于从食物到燃料的各种用途。随着环境灾难的临近，研究人员正在寻找独特的解决方案，例如佐治亚理工学院的藻类实验以应对气候变化。联合国正在敦促各国政府到 2050 年将碳排放量降至净零，考虑到世界上 84% 的能源来自化石燃料的燃烧，这是一项艰巨的任务，化石燃料是导致气候危机的温室气体排放的重要来源。让排放失控可能导致饥荒和更多极端天气事件，但人口增长和能源需求增加使我们难以控制产量。直接空气捕获（DAC）是一种从空气中吸收二氧化碳的技术过程，是应对气候变化的多方面方法的一部分。虽然 DAC 行业仍处于起步阶段并被批评为过于昂贵，但它已经将自己作为一项重要技术嵌入其中，并获得了世界各国政府的支持。对这一过程寄予厚望的人是乔治亚理工学院化学与生物分子工程学院院长克里斯·琼斯。他的团队正在研究可以在 DAC 的帮助下制造的产品，例如藻类。“我们认为二氧化碳是一种废物。直接空气捕获是处理该问题的废物管理业务的创建，”琼斯说。“碳以煤炭、天然气和石油的形式出现在地下，而我们只是将其放回地下，它所属的地方。”何塞·A·伯纳特·巴塞特

碳倒计时

自工业革命以来，人类已向大气排放了大约 1.5 万亿吨二氧化碳。根据国际能源署的数据，去年，碳排放量增加了 6%，达到 363 亿吨。联合国环境规划署 10 月份的一份报告称，全球政府，尤其是更富有的碳污染国家，正在“严重不足”。联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯在视频信息中说：“我们必须在气候灾难向我们所有人逼近之前缩小排放差距。”黯淡的分析表明，到 2100 年，人类有望将全球气温升高 2.8 摄氏度，远高于 2015 年《巴黎协定》设定的 1.5 摄氏度目标。佐治亚理工学院陈永生博士小组的光反应器袋内的藻类。Thomas Igou / 佐治亚理工学院环境署执行主任英格·安德森对美联社说：“我们削减的每一个小数字都是一个较小的灾难性前景。”DAC 并不是要清理大气，以便人类可以继续污染。这不是拯救人类的神奇解决方案。但预计它将发挥重要作用。该技术是现在在埃及举行的 COP27 会议上讨论的一个重要话题。Climeworks 首席技术官 Carlos Härtel 说：“直接空气捕获的作用是在长期气候减缓计划中降低大气中的二氧化碳水平，一旦所有二氧化碳排放都停止了。”随着 DAC 技术的发展，随着世界能源基础设施转向更清洁的替代品，它将证明是有用的。但它需要不断发展，政府的激励措施可能会有所帮助。全球政府的近期目标是到 2030 年将碳排放量减少一半。这将包括尽快从化石燃料转向风能、太阳能和核能。但这并不意味着 DAC 不能发挥作用。欧洲经济与环境研究所的科学家 Soheil Shayegh 说：“我们需要将化石燃料的生产和消费降至零，然后使用 DAC 来清理我们已经造成的混乱局面，或者EIEE。

DAC的进展

1999 年，亚利桑那州立大学的化学工程师 Klaus Lackner 率先认识到直接空气捕获是应对气候变化的一种方式。它是这样工作的：当空气通过衬有化学物质的过滤器时，会捕获少量的二氧化碳。一旦二氧化碳被分离出来，它既可以储存在地下，也可以用来制造碳纤维或苏打水等产品。每百万大气中约有 412 个二氧化碳颗粒，这意味着巨型风扇必须吸入大量空气才能捕获一吨。虽然这个数字可能看起来很小，但在前工业时代，二氧化碳的含量低于百万分之 300。Climeworks 的 Orca Facility Climeworks 矿化二氧化碳现在全球有 19 家 DAC 工厂，总部位于瑞士的 Climeworks、加拿大的 Carbon Engineering 和美国的 CarbonCapture 推动了该领域的创新。最大的 DAC 工厂是 Climeworks 在冰岛的 Orca 工厂。Orca 是一个耗资 1000 万美元的碳捕集设施，旨在每年吸收 4,000 吨碳，即年排放量的 0.00001%。有了政府税收抵免，企业捕获碳的成本将更易于管理。石油巨头西方石油公司计划在德克萨斯州建立 30 座 DAC 工厂，希望在那里储存 30 亿公吨的地下碳。Climeworks 已经在建设第二个 DAC 设施，该设施距离其在冰岛的第一个设施 Mammoth 300 米。它比 Orca 大得多，并且意味着捕获的 CO2 多 9 倍。DAC 需要快速扩展。目前，所有 19 家工厂每年的碳捕获量为 0.01 公吨。据 IEA 称，它们需要到 2030 年达到 85 公吨，到 2050 年达到 980 公吨，以帮助实现当前的气候目标。大型科技公司也加入进来，谷歌、Meta 和其他公司向 DAC 投资了近 10 亿美元。研究人员已经在设想捕获碳的新方法。CO2 Rail 公司的一个想法是将 DAC 推车放在火车上。CO2 Rail 表示，其 DAC 火车车厢每年可去除多达 3,000 吨的碳。荷兰埃因霍温科技大学的学生正在参观 ZEM，即零排放机动性，这是一种在行驶时会吸收二氧化碳的概念车。在佐治亚理工学院，实验室实验中藻类的生长速度提高了约 5%，这表明利用捕获的碳种植植物既可行又无害。关于 DAC 是否应该仅限于“汇”附近的大型工厂或碳容易储存的区域存在争议，例如逆戟鲸和猛犸象所在的冰岛赫利舍伊的火山岩。佐治亚理工学院的琼斯设想了一个未来，汽车大小的小型 DAC 机器可以散布在世界各地，一些靠近主要碳排放区域，如城市。无论规模大小，DAC 都需要时间来扩大规模。“如果你想从 2050 年开始将其作为千兆吨级碳去除的技术解决方案，你不能等到 2049 年，”Härtel 说。“我们必须从今天开始。我们不能浪费时间。”

DAC 价格昂贵且不是完美的解决方案

今年的《减少通货膨胀法案》是有史以来签署成为法律的最广泛的气候立法，为捕获碳并将其储存在地下的公司提供每吨 180 美元的税收抵免。DAC 是与《通货膨胀减少法案》相关的一项更大战略的一部分，该战略旨在使美国摆脱对化石燃料的依赖。该法案包括 1280 亿美元的可再生能源、300 亿美元的核电和 130 亿美元的电动汽车激励措施，以及数十亿美元的地方政府激励措施。批评人士说，政策制定者在很大程度上得到化石燃料行业的支持，为碳捕获提供了慷慨的激励措施，这是一个错误。吸收碳需要昂贵的材料和大型设施。用于碳捕获的资金可以转而用于可再生能源，这将首先防止碳排放。风力涡轮机，例如法国的风力涡轮机，是企业买家中可再生能源的主要来源，但太阳能正在崛起。斯蒂芬尚克兰/ CNET运行系统的成本是一个持续关注的问题。例如，根据 Climeworks 的说法，使用 Orca 去除一吨二氧化碳需要 800 美元。该公司确实注意到 Orca 尚未优化以高效运行，并且成本将随着时间的推移而下降。科学界仍在争论它的下降幅度，但 Climeworks 表示，它有信心在 2030 年代每吨的成本将在 250 至 350 美元之间。EIEE 的 Shayegh 表示，每捕获一吨碳的神奇数字是 100 美元，这还不包括转化或地下封存的支出。他补充说，在最佳情况下，到 2050 年，每吨捕获和转换或封存的成本将达到 250 美元。Härtel 表示，成本需要降至每吨捕获和封存的 150 美元。他认为，以今天的价格计算，到 2040 年可能无法达到每吨 100 美元。鉴于利润微薄，这也是为什么他认为在水槽附近拥有大型设施将是最具成本效益的，而不是分散在水池周围的小型 DAC 机器。地球。这也是为什么 Härtel 怀疑使用捕获的碳制成的下游产品是否会产生很大影响，因为问题的规模如此之大。这些数字并没有打动那些认为这笔钱应该花在其他地方的专家。麻省理工学院环境工程教授查尔斯哈维说：“选择成本高昂且对大气二氧化碳影响很小的工具是一个坏主意，即使它确实减少了二氧化碳。” “因为如果你将这些资源用于不同的工具，比如建造风能、太阳能和电力储存，你会从大气中吸收更多的碳。”在哈维看来，从大气中去除碳远比完全不排放要困难得多。他还担心 DAC 被用作化石燃料公司继续生产的掩护。实际上，可以使用捕获的碳来提高石油采收率，称为 CO2-EOR，通过该过程碳转化为接近液态并泵入石油所在的地下。二氧化碳填充地下裂缝，产生压力，迫使油上升，使其更容易提取。精炼和燃烧通过 CO2-EOR 提取的石油可能会抵消 CO2 封存的好处，尽管出售的石油可以抵消捕获碳的成本。“石油公司推广这些想法是有原因的，”哈维说。“那是因为他们想避免不燃烧那么多石油的选择。”

我们现在必须搬家

今年充满了气候灾难。飓风伊恩袭击了佛罗里达州，中国经历了长达一年的干旱，巴基斯坦遭遇了历史上最严重的洪灾，迄今已有 1,735 人死亡。仅今年一年就至少发生了 29 起超过 10 亿美元的气候事件。随着地球变暖，这些灾难的强度只会增加。DAC 以及更环保的能源将通过创造性思维、实验和经济激励来获得净回报。佐治亚理工学院的研究人员希望 DAC 诱导的藻类生长能够促进循环碳经济，吸收二氧化碳并制造产品以抵消成本。琼斯说，只要我们需要减少对化石燃料的依赖，人类就会“继续寻找以非常愚蠢的方式浪费能源的方法，从而使需求增长得非常快”。仅比特币采矿使用的能源就与阿根廷一样多，而化石燃料仍然是最便宜和最容易获得的能源供应。但这并不意味着它需要永远成为我们的主要燃料来源。他说：“我认为我们将在你和我的整个生命中都被化石能源所困。” “问题很简单，我们能以多快的速度尽可能快地过渡到可再生能源，我们如何使化石能源尽可能清洁和安全？这就是 DAC 的用武之地。”