新一轮“气候淘金热”正在兴起 直接空气碳捕获能否减排“降温”?

9个月前 来源:科技日报 观看:297

2015年,包括195个国家和欧盟在内的各方共同签署了《巴黎协定》,承诺将制定并实施一系列计划,旨在将全球平均气温升幅严格限制在1.5℃以内。然而,到了2023年,全球气温在全年大部分时间甚至整个年度都突破了这一临界值,这不禁让人对实现该宏伟目标的长期可行性提出质疑。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

为了扭转这一趋势,全球必须致力于削减大气中的温室气体含量。为此,人们已经提出并采纳了多种旨在“稳定气候”的应对策略。其中,许多策略都聚焦于大幅削减二氧化碳(CO2)排放,并辅之以直接空气捕获(DAC)技术,该技术能从人们周围的空气中,高效去除CO2。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

高效降低大气中碳浓度k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

想象一下,一个堵塞的浴缸水满为患,眼看就要淹没浴室。这时,人们有两个选择:要么关掉水龙头,要么舀出水来,争取时间疏通排水管。大气中的CO2排放就像浴缸溢出的水。CO2的点源捕集技术就像是关掉水龙头,在排放源(如烟囱)处捕获CO2,防止其进入大气层引发变暖;而CO2移除则像是从浴缸中舀水,移除已排放到大气中的CO2。点源捕集技术旨在从源头防止排放导致变暖,而CO2移除则是逆转已导致变暖的排放。尽管这两个概念经常被相提并论,但它们在应对气候变化过程中是两种截然不同的手段。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

《麻省理工技术评论》和《福布斯》周刊网站介绍,CO2去除是通过物理方式从大气或海洋中去除CO2以减缓全球变暖的过程。其中,DAC可从空气中去除CO2,而直接海洋捕获(DOC)可从海洋中去除CO2。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

DAC技术具有两个显著优势:它能直接检测量和验证移除的碳量,效果立竿见影;当与地质储存结合时,能永久隔离CO2,避免其重新释放至大气中。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

业界争相押注DAC技术k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

据投资银行杰富瑞集团称,自2018年以来,致力于从空气中捕集CO2的公司已筹集了超过50亿美元。在此之前,这类投资几乎为零。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

例如,加拿大深空公司已筹集了5000多万美元用于开发CO2去除项目。该公司成立于2022年,总部位于蒙特利尔,是一家技术中立的碳去除项目开发商,其在加拿大开展的“深空阿尔法”项目采用了从DAC到DOC的方法,目标是从大气中去除数十亿吨的碳并将其永久封存在地下。该项目完全由太阳能发电场提供动力,将使用类似于巨型抽风机的直接空气捕获系统,每年从大气中清除3000吨CO2,并将其注入地下2公里处进行永久封存。预计该设施将于今年春季投入运营。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

另一家值得关注的公司是瑞士的Climeworks。该公司已在冰岛建成了世界最大的DAC工厂Mammoth,并从投资者那里筹集了超过8亿美元资金。2023年8月,美国能源部与Climeworks合作,于路易斯安那州西部共建“柏树计划”DAC中心,目标是年捕获百万吨CO2并封存。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

市场普遍认为,该领域即将迎来爆发式增长,掀起新的一轮“气候淘金热”。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

然而,《纽约时报》刊文称,尽管巨额资金涌入,现有数十个运营中的DAC设施的处理能力,仍仅占人类排放量的极小部分。即便扩建数百座工厂,去除量也远不足以抵消年度排放量的1%。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

仍面临四大现实考量k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

麻省理工学院能源倡议团队认为,DAC技术目前仍面临四大核心挑战,这些挑战直接关乎该技术的可行性与效率。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

第一个挑战在于规模。大气中CO2浓度极低,约为0.04%,相比之下,工业排放源中的浓度高达3%—20%。因此,从大气中去除一吨CO2需处理约720个奥运会标准游泳池体积的空气,这要求有巨型设备,如4层楼高、近5米长的空气接触器。尽管预测显示DAC技术每年可去除5亿—40亿吨CO2,但实现亿吨级部署的可能性高度不确定。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

其次,能源需求是另一大障碍。由于大气中CO2浓度低,DAC技术需捕获大量空气,能耗巨大,每去除1吨CO2至少需要1.2兆瓦时电力。若使用高碳电力,将违背减碳初衷。大规模部署DAC技术需超过全球总发电量40%的电力,且随着电气化进程加速,清洁电力将面临更多竞争性需求,引发资源分配争议。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

此外,选址也是需要考虑的一大因素。尽管空气无处不在,但DAC工厂需靠近低碳能源和CO2储存设施,这要求昂贵且复杂的基础设施建设。而适宜的气象条件和专用土地也是必要条件,单元间距需确保性能最大化,避免相互干扰。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

最后,成本问题不容忽视。基于前述挑战,DAC技术的成本高昂,每去除一吨CO2的成本远超当前模型预测的100—200美元。与从工业排放源中捕获CO2相比,大气中CO2的低浓度导致成本显著增加。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2015年,包括195个国家和欧盟在内的各方共同签署了《巴黎协定》,承诺将制定并实施一系列计划,旨在将全球平均气温升幅严格限制在1.5℃以内。然而,到了2023年,全球气温在全年大部分时间甚至整个年度都突破了这一临界值,这不禁让人对实现该宏伟目标的长期可行性提出质疑。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

为了扭转这一趋势,全球必须致力于削减大气中的温室气体含量。为此,人们已经提出并采纳了多种旨在“稳定气候”的应对策略。其中,许多策略都聚焦于大幅削减二氧化碳(CO2)排放,并辅之以直接空气捕获(DAC)技术,该技术能从人们周围的空气中,高效去除CO2。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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想象一下,一个堵塞的浴缸水满为患,眼看就要淹没浴室。这时,人们有两个选择:要么关掉水龙头,要么舀出水来,争取时间疏通排水管。大气中的CO2排放就像浴缸溢出的水。CO2的点源捕集技术就像是关掉水龙头,在排放源(如烟囱)处捕获CO2,防止其进入大气层引发变暖;而CO2移除则像是从浴缸中舀水,移除已排放到大气中的CO2。点源捕集技术旨在从源头防止排放导致变暖,而CO2移除则是逆转已导致变暖的排放。尽管这两个概念经常被相提并论,但它们在应对气候变化过程中是两种截然不同的手段。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

《麻省理工技术评论》和《福布斯》周刊网站介绍,CO2去除是通过物理方式从大气或海洋中去除CO2以减缓全球变暖的过程。其中,DAC可从空气中去除CO2,而直接海洋捕获(DOC)可从海洋中去除CO2。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

DAC技术具有两个显著优势:它能直接检测量和验证移除的碳量,效果立竿见影;当与地质储存结合时,能永久隔离CO2,避免其重新释放至大气中。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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据投资银行杰富瑞集团称,自2018年以来,致力于从空气中捕集CO2的公司已筹集了超过50亿美元。在此之前,这类投资几乎为零。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

例如,加拿大深空公司已筹集了5000多万美元用于开发CO2去除项目。该公司成立于2022年,总部位于蒙特利尔,是一家技术中立的碳去除项目开发商,其在加拿大开展的“深空阿尔法”项目采用了从DAC到DOC的方法,目标是从大气中去除数十亿吨的碳并将其永久封存在地下。该项目完全由太阳能发电场提供动力,将使用类似于巨型抽风机的直接空气捕获系统,每年从大气中清除3000吨CO2,并将其注入地下2公里处进行永久封存。预计该设施将于今年春季投入运营。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

另一家值得关注的公司是瑞士的Climeworks。该公司已在冰岛建成了世界最大的DAC工厂Mammoth,并从投资者那里筹集了超过8亿美元资金。2023年8月,美国能源部与Climeworks合作,于路易斯安那州西部共建“柏树计划”DAC中心,目标是年捕获百万吨CO2并封存。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

市场普遍认为,该领域即将迎来爆发式增长,掀起新的一轮“气候淘金热”。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

然而,《纽约时报》刊文称,尽管巨额资金涌入,现有数十个运营中的DAC设施的处理能力,仍仅占人类排放量的极小部分。即便扩建数百座工厂,去除量也远不足以抵消年度排放量的1%。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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第一个挑战在于规模。大气中CO2浓度极低,约为0.04%,相比之下,工业排放源中的浓度高达3%—20%。因此,从大气中去除一吨CO2需处理约720个奥运会标准游泳池体积的空气,这要求有巨型设备,如4层楼高、近5米长的空气接触器。尽管预测显示DAC技术每年可去除5亿—40亿吨CO2,但实现亿吨级部署的可能性高度不确定。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

其次,能源需求是另一大障碍。由于大气中CO2浓度低,DAC技术需捕获大量空气,能耗巨大,每去除1吨CO2至少需要1.2兆瓦时电力。若使用高碳电力,将违背减碳初衷。大规模部署DAC技术需超过全球总发电量40%的电力,且随着电气化进程加速,清洁电力将面临更多竞争性需求,引发资源分配争议。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

此外,选址也是需要考虑的一大因素。尽管空气无处不在,但DAC工厂需靠近低碳能源和CO2储存设施,这要求昂贵且复杂的基础设施建设。而适宜的气象条件和专用土地也是必要条件,单元间距需确保性能最大化,避免相互干扰。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

最后,成本问题不容忽视。基于前述挑战,DAC技术的成本高昂,每去除一吨CO2的成本远超当前模型预测的100—200美元。与从工业排放源中捕获CO2相比,大气中CO2的低浓度导致成本显著增加。k0C即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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