碳捕集是什么？

　　碳捕集，Carbon Capture，主要由烟气预处理系统、吸收、再生系统、压缩干燥系统、制冷液化系统等组成。CCUS技术被认为是应对气候变化重要的技术路径之一，但从全球看，该技术仍处于研发和早期系统示范阶段，尚存在高成本、高能耗、长期安全性和可靠性待验证等突出问题。 CCUS是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，用各种方法储存以避免其排放到大气中，并且加以合理利用的一种技术。它包括二氧化碳捕集、运输、封存和使用，可以使单位发电碳排放减少85%至90%。对于以煤炭为主要能源结构的中国而言，为达到控制温室气体的目标，CCUS显得尤为重要。事实上，国务院已经提出到2015年单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17%。 这意味着中国的碳捕集产业还有相当大的发展空间。为此《规划》提出，到“十二五”末，突破一批碳捕集、利用与封存(CCUS)关键基础理论和技术，实现成本和能耗显著降低，形成百万吨级CCUS系统的设计与集成能力，构建CCUS系统的研发平台与创新基地，建成30-50万吨/年规模二氧化碳捕集、利用与封存全流程集成示范系统。

　　CCS技术：这项技术可能是站在世界和破坏性气候变化之间的唯一事物。

　　在大多数应对气候变化和保持全球变暖控制在2摄氏度的长期计划背后，令人不舒服的事实是，在气候影响变成灾难之前被普遍接受的程度：几乎没有一个人表示他们可以通过减少化石燃料排放和投资可再生能源来完成这项工作。相反，几乎所有潜在的计划都依赖于一种称为碳捕集与封存(CCS)的策略。问题是：CCS只是作为一种可行的技术而存在。

　　广义而言，CCS是收集二氧化碳并将其置于不会对气候变化做出危害的地方的任何方法。理论上，如果有足够的CCS系统，即使我们继续燃烧矿物燃料，也有可能进入负二氧化碳排放量的世界。积极的CCS活动可以避免气候变化造成的大部分损失，而无需将大部分化石燃料发电厂和车辆转换为更清洁的能源。

　　然而，实际上，CCS只处于发展的早期阶段，我们距离能够燃烧化石燃料而不用担心向空气中喷出碳的梦想距离很远。

　　清洁煤炭厂

　　如今，碳捕集主要是作为煤炭工厂的一种碳捕集器。煤电厂可能是收集二氧化碳最容易的地方，因为电厂生产这么多，所以CCS在这里可以找到一点成功也就不足为奇了。

　　目前世界上有一些煤炭工厂正在使用CCS技术。 最大的工厂去年在德克萨斯州开业。WA区工厂每天从其尾气中捕获约5,000吨的二氧化碳。这大约是工厂生产的二氧化碳的90%。然后这个二氧化碳被输送到地下，在那里停留数千年。二氧化碳将再次对气候变化没有贡献，我们仍然从工厂获得能源。这听起来像是双赢。

　　位于得克萨斯州Thompsons镇的WAParrish煤矿厂。NRGENERGY

　　但事实并非如此。每天5000吨的二氧化碳是很多，但这远远不是负面排放。该工厂仍然排放二氧化碳进入大气层，并导致气候变化，只是速度较低。即使世界各地的煤电厂都以这种方式使用CCS技术，气候变化仍然会变得更糟，而不是更好。这是“清洁煤”是一个神话的原因之一。

　　另外，这没有考虑到二氧化碳被注入地下时会发生什么。为了使WA区的CCS系统实现盈利，将捕获的二氧化碳泵入附近油田的地面，以便更快地提取石油。这就是所谓的强化驱油提高采收率，其工作原理类似于压裂，因为它用于提取难以抽取的剩余油。然后在其他发电厂、汽车、飞机、船只中燃烧这些石油，这些石油会向大气中释放更多的二氧化碳。

　　目前正在使用的少数“清洁煤”工厂这种现象很常见。否则，CCS太贵了。CCS支持者希望这些早期采用者能够加速这项技术，以便有一天可以将碳捕获作为独立产品实施。

　　但是，这种类型的CCS永远不会给我们带来负面排放。即使我们可以达到煤电厂的净排放量(这会很好)，但这只是二氧化碳排放总量减少的一个来源。为了达到负排放，我们必须开始从露天采集二氧化碳。这是当前碳捕获研究的大部分内容。

　　空气CO2捕集

　　许多小组正在研究旨在将二氧化碳排出大气的技术，这是一项艰巨的任务。大气中的二氧化碳浓度可能比您在煤电厂排出的气体中低300倍。那很好!但这也意味着难以产生影响，而大气中的CCS花费更多资金以降低回报。

　　一家创业公司Climeworks正在建设大型二氧化碳捕集器，每年可捕获每个过滤器50吨二氧化碳。该公司已经使用其技术建造了两座CCS设施，其中较大的设施每年可以直接从大气中去除近千吨的二氧化碳。

　　Climeworks碳捕获设施位于瑞士的Hinwil

　　Climeworks与其他大气中捕集CO2的CCS初创公司(如GlobalThermostat和CarbonEngineering)一样，使用胺或氢氧化物等化合物来捕获CO2。这些通常是在二氧化碳存在下经历化学反应的简单化合物。当这些化合物被加热时，化学反应被逆转并释放被捕集的二氧化碳，然后将其收集并出售，抽到地下，或者用于专门的应用。

　　这项技术可以取得成功，但仔细观察这些数字可以发现我们还需要走多远。如果每个Climeworks收集器每年可以从空气中捕集50吨二氧化碳，且工厂每年可以制造150个收集器，计算表明，如果Climeworks尽可能快地建造收集器，十年后它们将会每年从大气中捕集75,000吨二氧化碳。

　　如果听起来很多，可以考虑一下：仅去年一年，人类就会将大约400亿吨二氧化碳排放到大气中。按照Climeworks制作收藏家的速度，他们需要十亿年才能达到收支平衡。该公司的目标是在2025年前实现年排放量的1%。

　　最后的希望?

　　鉴于这些数字，很容易理解CCS的怀疑态度。这是一项非常新的技术，至少不会很快补偿我们的碳排放量。然而，这项技术可能是我们唯一的希望。在不到十年的时间里，我们将耗尽我们最后一次的碳预算，这意味着如果世界没有在那个时候实现碳中和-我们不会-那么我们将需要CCS以避免气候变化的最坏影响。

　　那么我们如何才能达到CCS开始在二氧化碳排放上产生意义的节点?主要是通过积极资助CCS的研究和实施。像WAParrish这样的项目可以为CCS研究提供早期支持，即使它们本身并没有隔绝大量的二氧化碳，他们也可能会发现我们将来可以使用的更便宜和更有效的方法。

　　此外，诸如Virgin Earth Challenge和CarbonXPrize等一系列举措正在为私人团体举办CCS发展基金竞赛。XPrize能源与资源部高级主管MarciusExtavour表示：“开发意味着让项目能够快速学习，迭代和优化，并开始运行。”

　　这些类型的比赛可以促使企业家找到比目前使用的CCS更低成本，更有效的方法。Climeworks，气候工程和全球温控器都是Virgin Earth Challenge

　　的一部分，它还有竞争对手正在探索许多非常规的解决方案。像BlackCarbon和BiocharSolutions这样的创业公司正在将CO2转化为木炭，而Biorecro则从生物燃料工厂中捕获CO2。

　　在XPrize上，竞争对手专注于碳转化，即将二氧化碳转化为有用产品的过程。Extavour说：“我们看到，团队从化学品和燃料到固体建筑材料(如混凝土)，石墨烯纳米颗粒或碳纳米管等先进材料都可以做到。

　　这些竞争对手一起开发了几十种可能的方式来使碳捕获获利。虽然并非所有人都可能出现问题，但至少有一些人可能会扩展到全面的行业。我们今天可以给CCS技术更多的鼓励，这些技术明天会更成功。

　　这不是应对气候变化的最佳地点。我们仍然在假设CCS将会成功而不知道是否会成功。但我们别无选择。要么我们弄清楚如何从空气中捕获二氧化碳，否则地球将不可逆转地受到气候变化的影响。为了我们所有的利益，我们希望它是前者。