2019年12月12日,星期四

碳捕获和储存的最新进展

根据我的经验,碳捕获和存储(CCS)通常被视为一种古怪的技术可能性,而不是减少大气碳上升的整体问题的核心意义。这种看法是不正确的。G全球CCS研究所提供概述2019年CCS的全球状况。报告说明:
政府间气候变化专门委员会(IPCC)和国际能源机构(IEA)的分析一贯表明,CCS是实现气候目标的最低成本途径的重要组成部分。政府间气候变化专门委员会的第五次年度评估报告(AR5)显示,将CCS排除在用于减少排放的技术组合之外,将导致成本增加一倍——这是排除任何技术所带来的最大成本增加. ...为了将全球气温上升限制在比工业化前高出1.5摄氏度的水平,世界必须在2050年左右实现净零排放。大多数建模方案表明,这将需要大量部署负排放技术。生物能源与CCS (BECCS)是为数不多的能够达到必要规模的能源之一。
尼古拉斯·斯特恩在报告中补充道:
我们在手头,碳捕获,使用和储存的机会之一将在气候变化关于全球预热的报告中的政纲变化的报告中表达至关重要的作用。其应用的多样性是巨大的;从直接空中捕获提供负排放,通过减少工业和动力行业的现有基础设施,捕获,使用和储存碳,防止基础设施排放锁定的能力将成为达到净零排放目标的重要乐器。
该报告详细概述了来自早期发展的各个阶段的CCS设施报告详细概述,实际运作。但是,当需要以数百或数千次测量时,实际运营CCS设施目前在数十个时测量。Sally Benson是斯坦福能源工程教授,撰写了关于CCU,或“碳捕获,利用和储存”:
在过去的20年里,碳捕获和存储的作用已经从“有好处”变成了“必要”,现在CCUS是不可避免的。我们现在需要Gt*规模的CCUS . ...CCUS目前的增长速度约为每年10%,而到2040年达到Gt/年的速度需要有很大差距。如果我们能将增长速度提高一倍,达到每年20%,并维持到2040年,没错,到2040年,我们将达到每年1亿吨。
这是CCS的部分可能性。也许最明显的方法是将这项技术应用于燃烧化石燃料的地方。例如,在燃烧天然气时:
如果我们要在中世纪净零排放的目标,可以消除沿天然气价值链的几乎所有温室气体排放。超过700个间接二氧化碳排放量 - 2016年德国的排放量几乎等于德国的排放量 - 可以通过综合应用来从石油和天然气业务中消除。在天然气加工设施下申请CCS每吨20-25美元左右。
但这项技术也可以应用于其他排放高碳的工业作业,包括生产水泥、钢铁和某些化学品的工厂。

好消息是,随着CCS在各种方面的发展,以这种方式减少碳排放的成本正在下降。
有很强的证据表明捕获成本已经减少了。......两个项目,边界水坝和Petra nova今天正在运营。捕获成本从边界大坝设施超过每吨100美元的CO2减少到Petra Nova设施的每吨CO2低于USD的USD。最近的研究表明,捕获成本(也使用成熟的胺类捕获系统),该设施计划在2024 - 28年开始运作,集群在每吨43美元左右的CO2。试点植物规模的新技术承诺捕获费用约为每吨CO2。
仅仅将碳储存在地下是有可能的,但从经济的角度来看,将碳储存在能够获得额外经济价值的形式中更有效。目前储存二氧化碳最突出的经济用途之一是将其注入地下以提取更多的石油,这是一个非常讽刺的警告。但也有其他的例子:捕获的二氧化碳可以用作某些化学品、聚合物、混凝土甚至燃料的原料。

报告中强调,捕获的碳将来可能用于生产清洁的氢。在那里最近有传言称,未来清洁燃烧的氢气可能会大幅增加,但问题是如何首先生产氢气。报告说明:
目前,98%的全球氢气产量来自未衰减的化石燃料,大约四个季度源于天然气。从其生产中的二氧化碳排放量大约是830 MTPA,相当于201894年英国的年度排放量。......通过含有CCS的天然气重整和煤气化生产低碳氢气,近二十年来生产。例如,美国北达科他州的大平原综合征植物于2000年开始运营,每天生产约1300吨氢(以富含氢的合成气),来自棕色煤。用CCS产生的氢气或煤气产生的氢气是最低的氢气氢,并且需要少于电解所需的电力。
最后,关于这个话题的讨论不可避免地转向“带有碳捕获和存储的生物能”(BECCS)的可能性。这里的概念是燃烧某种生物质能——比如木屑颗粒——然后捕获和存储碳。这将是一种“负碳”能量。这种方法可能只在有限的地方有经济意义,但这是因为它确实减少了大气中的碳,值得记住。

我只想补充一点,专注于工业部门的碳捕获和存储并没有穷尽所有的可能性。例如,我已经注意到一些证据拯救鲸鱼可能会导致海洋浮游生物的增加,并以这种方式储存额外的碳。作为另一种方法,某些农业方法具有在土壤中螯合更多碳的结果,如Greg IP所讨论的华尔街日报》“如何摆脱碳排放:将农民埋葬,”2019年9月11日)。对于Exceplea Boston的公司称为Indigo AG Inc。正在建立一个市场的市场,其中想要或需要减少碳排放的人可以支付15美元的措施,以遵循效应土壤中二氧化碳二氧化碳的效果的实践。。

也许碳捕获和储存的最具侵略性和未经编织的可能性涉及直接从空中提取碳的方法。当然,如果大多数能量来自非碳源,这些方法只能工作。例如,有一个冰岛的地热发电厂从空气中吸收碳——诚然规模不大——然后使用化学过程将碳转化为岩石。如果这项技术取得进展并变得更具成本效益,那么计算世界各地的地热能场址是否可用于此目的将是一件有趣的事情。

另一种似乎有前途的长射击的技术(如果这不是争论的矛盾)正在推动项目灶神星。他们的网站充满了职位论文和背景研究,如果橄榄石岩石在海滩上蔓延,它将经历化学反应,因为它与从大气中吸收二氧化碳的海水并将其转化为岩石。该项目提供了理论计算,这种方法可以以合理的成本否定所有当前的大气碳排放水平 - 但它们刚刚正致力于“测试海滩”实验,以获得硬证据。

除了项目遗址的爱好者之外,这里没有描述的消息来源都没有任何要求,即碳捕获和储存可能是一个足够的答案,以阻止大气碳的升高。但是这里的许多来源将其视为整体难题的必要和低估部分。最终,CCS行业的增长将依赖于政府。如果政府为碳排放提供明确的激励措施,就像碳税或法规一样,CCS将增长更快。如果政府此外,在没有过度的监管延误或法律风险的情况下,该地点碳储存领域的直接会使其直截了当,并为此类投资增加一些金融激励,但CCS将仍然更快地增长。