從空氣中直接捕捉二氧化碳(DAC)這一策略被認為是避免氣候災難可能使出的終極招數,但這一招數因代價高昂而遲遲難以推廣。6月7日,聚焦能源材料的
Cell
(《細胞》)子刊
Joule
(《焦耳》)雜誌在線發表了一項最新研究:這一技術正逐漸接近商業可行性。從空氣中直接捕捉二氧化碳的成本,較7年前下降了84.3%。
這項最新研究是由位於加拿大的空氣捕捉技術領導者Carbon Engineering公司(CE)的研究人員撰寫。CE公司成立於2009年,是少數幾家追求「直接空氣捕捉」 技術的公司之一。自2015年開始,CE公司在加拿大卑詩省運營著一座二氧化碳捕捉試驗工廠。此番發表的成果正是基於這座試驗工廠過去3年的運營。
這家基於一種名為「直接空氣捕捉」概念的試驗工廠,目前很大一個角色是為經濟分析提供基礎,包括來自所有主要部件的商業供應商的成本估算。最新的這篇論文中指出,根據不同的設計方案和經濟假設,從空氣中捕捉1噸二氧化碳的成本在94美元至232美元之間。
試驗工廠的設計思路是,讓空氣通過含有氫氧化鉀溶液的塔,二氧化碳與之反應形成碳酸鉀,經過進一步處理後變成碳酸鈣顆粒。碳酸鈣顆粒加熱可以重新釋放二氧化碳,重新釋放的純二氧化碳加壓放入地下管道中。官網介紹顯示,CE公司每臺「直接空氣捕捉」設備每年可捕捉100萬噸的一氧化碳,這相當於25萬輛普通汽車每年的排放量。
該工廠為降低成本,2017年12月開始,在「捕捉」到二氧化碳後將其轉化成低碳液體燃料。CE公司的代理首席科學家、哈佛大學氣候物理學家David Keith表示,公司可以以1美元/升的價格生產這些燃料。當CE公司打通二氧化碳轉化為燃料這條鏈後,他們「直接空氣捕捉」技術的成本就最低能降到94美元/噸。Keith也是這篇論文的通信作者和第一作者。
值得注意的是,上一次對「直接空氣捕捉」技術的綜合分析是在2011年,美國物理學會當時預計,捕捉二氧化碳的成本為600美元/噸。也就是說,這7年來,「直接空氣捕捉」成本下降了84.3%。
Keith在CE官網公布的新聞稿中解釋,「作為一種可行的解決方案,600美元/噸這樣的成本在大規模移除二氧化碳時太高了。從2009年開始,我們就一直在研究直接空氣捕捉技術,從2015年開始運行我們的試驗工廠,現在我們有了數據和工程來證明直接空氣捕捉可以達到每噸100美元以下的成本。」
CE公司表示,他們發表這篇論文,旨在推進有關這項技術成本和潛力的討論。「我們正試圖以一種嚴謹認真的方式將『直接空氣捕捉』商業化,要做到這一點,你必須讓供應鏈中的每一方都參與進來,」 Keith說。
CE公司希望建造一個小型工廠,到2021年每天可以生產200桶燃料,然後是一個可以每天生產2000桶石油的商業工廠。「這是完全可行的工業技術,」CE公司方面表示,「我們只需要開始,建立市場,然後看看會發生什麼。」
同樣熱衷於 「直接空氣捕捉」 技術的還有瑞士蘇黎世的Climeworks。Climeworks也成立於2009年,但去年已宣布將其二氧化碳捕捉設備商業化,每年可以從大氣中吸收900噸二氧化碳用於溫室。Climeworks還在冰島開設了第二家工廠,每年可以捕獲50噸二氧化碳,並將其埋在地下400-500 米深處的玄武巖層中。
Climeworks當時透露,瑞士的工廠捕獲二氧化碳的成本約為600美元/噸。Climeworks希望,隨著業務量提升,成本將在5-10年內降至100美元/噸以下。
不過,儘管此番CE公司詳細公布其「直接空氣捕捉」技術成本可降至100美元/噸以下,但或許仍不能撬動市場。
碳排放領域先驅、亞利桑那州立大學負排放中心負責人Klaus Lackner說,CE公司已經採取了一種「蠻力」的方法來降低使用現有技術的成本。Lackner說,假設將二氧化碳埋在地下以抵消車輛排放的氣體,每噸100美元的價格就相當於每升燃料的成本增加約0.22美元。
另外,二氧化碳捕捉的經濟效益還將取決於隨地點變化的不同因素,包括能源價格,以及公司是否能獲得政府補貼。但在可預見的未來,每噸的成本仍遠高於碳交易的市場價格。例如,歐盟碳排放信用額為每噸約16歐元(19美元)。