瑞士初創(chuàng)公司Climeworks剛剛啟動(dòng)了其在冰島的直接碳捕獲和儲(chǔ)存 (CCS) 設(shè)施。Treehugger的Emily Rhode回答了什么是直接空氣捕獲以及是否有效的問(wèn)題，解釋了Climeworks 使用的過(guò)程，風(fēng)扇將空氣吹過(guò)吸收二氧化碳(CO2)的固體吸附劑。當(dāng)吸附劑盡可能多地吸收后，它就會(huì)與外界隔絕并加熱，釋放它收集的二氧化碳。
而且這項(xiàng)技術(shù)確實(shí)有效：它已在潛艇和航天器中使用多年。但是，要做到這一點(diǎn)需要很大的精力。羅德筆記：“液體溶劑和固體吸附劑直接空氣捕獲的加熱過(guò)程非常耗能，因?yàn)樗枰謩e將化學(xué)加熱到900攝氏度（1,652華氏度）和80攝氏度到120攝氏度（176華氏度到248華氏度）。除非直接空氣捕集廠完全依靠可再生能源來(lái)產(chǎn)生熱量，它仍然使用一定數(shù)量的化石燃料，即使這個(gè)過(guò)程最終是碳負(fù)的?！?/span>
這就是為什么冰島是這樣一個(gè)嘗試的熱點(diǎn)；他們從地?zé)岚l(fā)電廠（如距離雷克雅未克15英里的赫利舍迪發(fā)電廠）獲得可再生能源，并使用大量超熱水來(lái)加熱吸附劑。
位于冰島還有一個(gè)額外的好處：它是由玄武巖等火山巖制成的。與另一家公司Carbfix合作，將濃縮的二氧化碳溶解在抽入地下深處的水中。根據(jù)Carbfix：“碳酸水是酸性的。你可以在水中加入的碳越多，液體就會(huì)變得越酸。Carbfix的碳酸水會(huì)與地下的巖石發(fā)生反應(yīng)，并將鈣、鎂和鐵等可用的陽(yáng)離子釋放到水流中。隨著時(shí)間的推移，這些元素與溶解的二氧化碳結(jié)合并形成碳酸鹽，填充巖石內(nèi)的空隙（孔隙）。碳酸鹽可以穩(wěn)定數(shù)千年，因此可以被認(rèn)為是永久儲(chǔ)存。這個(gè)過(guò)程的時(shí)間尺度最初讓科學(xué)家們感到驚訝。在CarbFix試點(diǎn)中項(xiàng)目，確定至少 95% 的注入二氧化碳在兩年內(nèi)成礦，比以前想象的要快得多?！?/span>
Orca工廠每年可以去除4,409美噸（4,000公噸）的二氧化碳。Climeworks的聯(lián)合首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Ian Wuzbacher聲稱這是一件大事：“Orca作為直接空氣捕獲行業(yè)的里程碑，為Climeworks 未來(lái)的擴(kuò)張?zhí)峁┝丝蓴U(kuò)展、靈活和可復(fù)制的藍(lán)圖。憑借這一成功，我們準(zhǔn)備在未來(lái)幾年迅速提高我們的產(chǎn)能。實(shí)現(xiàn)全球凈零排放還有很長(zhǎng)的路要走，但有了Orca，我們相信Climeworks 朝著實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)邁出了重要的一步。
多少二氧化碳？
但正如他所說(shuō)，我們還有很長(zhǎng)的路要走。讓我們把它放在某種角度；美國(guó)人均年排放量為17.7美噸（16.06公噸）。因此，整個(gè)Orca項(xiàng)目移除并存儲(chǔ)了248名普通美國(guó)人的碳排放量。
換一種說(shuō)法：一輛福特F-150平均每年排放5.1美噸（4.6公噸）二氧化碳，因此Orca工廠吸收了相當(dāng)于 862 輛汽油動(dòng)力F-150皮卡的排放量。1福特每天?銷售2,452 輛皮卡，因此Orca工廠基本上抵消了福特8.5小時(shí)的生產(chǎn)。這不是杯水車薪；這更像是桶中的分子。
碳捕集與封存 (CCS) 的優(yōu)缺點(diǎn)
作為應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)的廣泛策略組合的一部分，碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)有可能幫助減少排放到地球大氣中的二氧化碳(CO2)的量。然而，有多重障礙阻礙CCS成為主流，例如經(jīng)濟(jì)障礙和潛在風(fēng)險(xiǎn)。
什么是 CCS？
碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)是從工業(yè)過(guò)程中去除二氧化碳的過(guò)程，例如燃燒化石燃料的發(fā)電廠。然后將二氧化碳運(yùn)輸并放置在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中，通常是在地下地質(zhì)構(gòu)造中。去除的CO2可以在燃燒發(fā)生之前或之后取出。
CCS的優(yōu)勢(shì)
據(jù)倫敦經(jīng)濟(jì)學(xué)院格蘭瑟姆研究所稱，CCS是目前唯一可以減少工業(yè)廠房排放的碳捕集技術(shù)，與其他類型的碳去除技術(shù)相比，它具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。
CCS 可以從源頭上減少排放
美國(guó)近50%的溫室氣體排放直接來(lái)自能源生產(chǎn)或工業(yè)。CCS的最大優(yōu)勢(shì)可能在于它能夠從這些點(diǎn)源捕獲二氧化碳，然后將其永久儲(chǔ)存在地質(zhì)構(gòu)造中。國(guó)際能源署估計(jì)，CCS可負(fù)責(zé)去除工業(yè)和能源生產(chǎn)設(shè)施中多達(dá)20%的二氧化碳排放總量。
CO2 更容易在點(diǎn)源處去除
通過(guò)直接空氣捕獲等技術(shù)從空氣中去除二氧化碳的主要缺點(diǎn)之一是大氣中氣體的濃度相對(duì)較低。在一種稱為預(yù)燃燒的CCS中，燃料經(jīng)過(guò)處理以形成氫氣和一氧化碳的混合物。這種混合物被稱為合成氣，與水反應(yīng)形成氫氣和高濃度二氧化碳。
在富氧燃燒的CCS過(guò)程中，氧氣用于燃燒燃料，剩余廢氣中也含有非常高濃度的CO2。這使得CO2更容易與CCS過(guò)程中的吸附劑反應(yīng)然后被分離。
可同時(shí)去除其他污染物
在富氧燃燒過(guò)程中，用于燃燒的高濃度氧氣導(dǎo)致氮氧化物(NOx)和二氧化硫氣體的顯著減少。為阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，與使用常規(guī)空氣的燃燒相比，富氧燃燒中的NOx氣體減少了50%。富氧燃燒產(chǎn)生的顆粒物CCS可以用靜電除塵器去除。
CCS 可以降低碳的社會(huì)成本
碳的社會(huì)成本是每年向大氣排放一公噸二氧化碳所導(dǎo)致的氣候變化對(duì)社會(huì)的估計(jì)成本和收益的美元價(jià)值。額外二氧化碳排放的社會(huì)成本示例可能是颶風(fēng)造成的破壞和對(duì)人類健康的不利影響。一個(gè)好處可能是提高農(nóng)業(yè)部門的整體生產(chǎn)力。通過(guò)直接從源頭去除二氧化碳，可以減少對(duì)社會(huì)的凈損害。
CCS的缺點(diǎn)
CCS 成本高
為了給現(xiàn)有的工業(yè)和發(fā)電廠配備CCS技術(shù)，如果不提供補(bǔ)貼，生產(chǎn)產(chǎn)品的成本必然會(huì)增加。猶他大學(xué)研究人員的一份報(bào)告援引估計(jì)，為了支付CCS技術(shù)的實(shí)施費(fèi)用，電力成本將增加50%至80%。目前，大多數(shù)地方都沒(méi)有監(jiān)管驅(qū)動(dòng)因素來(lái)激勵(lì)或要求使用CCS，因此分離CO2、建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施以運(yùn)輸和儲(chǔ)存CO2的設(shè)備和材料成本可能高得令人望而卻步。
使用 CCS 采油可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)其目的
EPA 估計(jì)，并非所有國(guó)家都有足夠的二氧化碳儲(chǔ)存能力來(lái)正確實(shí)施CCS。據(jù)哈利法科技大學(xué)的研究人員稱，計(jì)算不同存儲(chǔ)地點(diǎn)的確切容量是困難的。這意味著全世界的二氧化碳儲(chǔ)存量是不確定的。麻省理工學(xué)院的科學(xué)家估計(jì)，美國(guó)的二氧化碳儲(chǔ)存能力至少在未來(lái)100年內(nèi)是足夠的，但除此之外的任何時(shí)間框架都存在不確定性。
二氧化碳運(yùn)輸和儲(chǔ)存地點(diǎn)可能很危險(xiǎn)
雖然二氧化碳運(yùn)輸過(guò)程中的事故率相對(duì)較低，但危險(xiǎn)泄漏的可能性仍然存在。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)的說(shuō)法，如果二氧化碳從管道中泄漏，環(huán)境空氣中7%到10%的濃度可能會(huì)對(duì)人類生命構(gòu)成直接威脅。
地下儲(chǔ)存場(chǎng)所的泄漏也是可能的。如果注射部位突然發(fā)生二氧化碳泄漏，可能會(huì)危及周圍人和動(dòng)物的健康。巖層裂縫或注入井的逐漸泄漏有可能污染儲(chǔ)存地點(diǎn)周圍區(qū)域的土壤和地下水。由二氧化碳注入引發(fā)的地震事件也可能擾亂儲(chǔ)存地點(diǎn)附近的區(qū)域。
公眾對(duì)在他們附近放置二氧化碳的看法
從CCS中儲(chǔ)存碳存在一些不為公眾所接受的感知風(fēng)險(xiǎn)。CCS技術(shù)的大規(guī)模實(shí)施將需要一個(gè)儲(chǔ)存二氧化碳的地方。
根據(jù)俄羅斯圣彼得堡礦業(yè)大學(xué)科學(xué)家的一項(xiàng)研究，世界大部分地區(qū)的公眾對(duì)CCS的認(rèn)識(shí)都很低。然而，當(dāng)人們確實(shí)了解CCS及其含義時(shí)，他們往往對(duì)它持中立或積極的看法，直到談到碳儲(chǔ)存地點(diǎn)。負(fù)面的效應(yīng)通常比公眾對(duì)CCS的積極看法更強(qiáng)烈。人們傾向于拒絕在他們附近建造像CCS這樣的大型項(xiàng)目，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為對(duì)健康和生活方式有風(fēng)險(xiǎn)，或者覺(jué)得項(xiàng)目在他們附近而不是在其他地方是不公平的。