瑞士初創(chuàng)公司Climeworks剛剛啟動了其在冰島的直接碳捕獲和儲存 (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題，解釋了Climeworks 使用的過程，風(fēng)扇將空氣吹過吸收二氧化碳(CO2)的固體吸附劑。當吸附劑盡可能多地吸收后，它就會與外界隔絕并加熱，釋放它收集的二氧化碳。
而且這項技術(shù)確實有效：它已在潛艇和航天器中使用多年。但是，要做到這一點需要很大的精力。羅德筆記：“液體溶劑和固體吸附劑直接空氣捕獲的加熱過程非常耗能，因為它需要分別將化學(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產(chǎn)生熱量，它仍然使用一定數(shù)量的化石燃料，即使這個過程最終是碳負的?！?/span>
這就是為什么冰島是這樣一個嘗試的熱點；他們從地熱發(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加熱吸附劑。
位于冰島還有一個額外的好處：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，液體就會變得越酸。Carbfix的碳酸水會與地下的巖石發(fā)生反應(yīng)，并將鈣、鎂和鐵等可用的陽離子釋放到水流中。隨著時間的推移，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，因此可以被認為是永久儲存。這個過程的時間尺度最初讓科學(xué)家們感到驚訝。在CarbFix試點中項目，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 未來的擴張?zhí)峁┝丝蓴U展、靈活和可復(fù)制的藍圖。憑借這一成功，我們準備在未來幾年迅速提高我們的產(chǎn)能。實現(xiàn)全球凈零排放還有很長的路要走，但有了Orca，我們相信Climeworks 朝著實現(xiàn)這一目標邁出了重要的一步。
多少二氧化碳？
但正如他所說，我們還有很長的路要走。讓我們把它放在某種角度；美國人均年排放量為17.7美噸（16.06公噸）。因此，整個Orca項目移除并存儲了248名普通美國人的碳排放量。
換一種說法：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工廠吸收了相當于 862 輛汽油動力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
作為應(yīng)對氣候危機的廣泛策略組合的一部分，碳捕獲和儲存(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)濟障礙和潛在風(fēng)險。
什么是 CCS？
碳捕獲和儲存(CCS)是從工業(yè)過程中去除二氧化碳的過程，例如燃燒化石燃料的發(fā)電廠。然后將二氧化碳運輸并放置在長期儲存中，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
據(jù)倫敦經(jīng)濟學(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，它具有多項優(yōu)勢。
CCS 可以從源頭上減少排放
美國近50%的溫室氣體排放直接來自能源生產(chǎn)或工業(yè)。CCS的最大優(yōu)勢可能在于它能夠從這些點源捕獲二氧化碳，然后將其永久儲存在地質(zhì)構(gòu)造中。國際能源署估計，CCS可負責去除工業(yè)和能源生產(chǎn)設(shè)施中多達20%的二氧化碳排放總量。
CO2 更容易在點源處去除
通過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之一是大氣中氣體的濃度相對較低。在一種稱為預(yù)燃燒的CCS中，燃料經(jīng)過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過程中的吸附劑反應(yīng)然后被分離。
可同時去除其他污染物
在富氧燃燒過程中，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。為阿貢國家實驗室進行的一項研究表明，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 可以降低碳的社會成本
碳的社會成本是每年向大氣排放一公噸二氧化碳所導(dǎo)致的氣候變化對社會的估計成本和收益的美元價值。額外二氧化碳排放的社會成本示例可能是颶風(fēng)造成的破壞和對人類健康的不利影響。一個好處可能是提高農(nóng)業(yè)部門的整體生產(chǎn)力。通過直接從源頭去除二氧化碳，可以減少對社會的凈損害。
CCS的缺點
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)，如果不提供補貼，生產(chǎn)產(chǎn)品的成本必然會增加。猶他大學(xué)研究人員的一份報告援引估計，為了支付CCS技術(shù)的實施費用，電力成本將增加50%至80%。目前，大多數(shù)地方都沒有監(jiān)管驅(qū)動因素來激勵或要求使用CCS，因此分離CO2、建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施以運輸和儲存CO2的設(shè)備和材料成本可能高得令人望而卻步。
使用 CCS 采油可能無法實現(xiàn)其目的
EPA 估計，并非所有國家都有足夠的二氧化碳儲存能力來正確實施CCS。據(jù)哈利法科技大學(xué)的研究人員稱，計算不同存儲地點的確切容量是困難的。這意味著全世界的二氧化碳儲存量是不確定的。麻省理工學(xué)院的科學(xué)家估計，美國的二氧化碳儲存能力至少在未來100年內(nèi)是足夠的，但除此之外的任何時間框架都存在不確定性。
二氧化碳運輸和儲存地點可能很危險
雖然二氧化碳運輸過程中的事故率相對較低，但危險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的說法，如果二氧化碳從管道中泄漏，環(huán)境空氣中7%到10%的濃度可能會對人類生命構(gòu)成直接威脅。
地下儲存場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，可能會危及周圍人和動物的健康。巖層裂縫或注入井的逐漸泄漏有可能污染儲存地點周圍區(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存地點附近的區(qū)域。
公眾對在他們附近放置二氧化碳的看法
從CCS中儲存碳存在一些不為公眾所接受的感知風(fēng)險。CCS技術(shù)的大規(guī)模實施將需要一個儲存二氧化碳的地方。
根據(jù)俄羅斯圣彼得堡礦業(yè)大學(xué)科學(xué)家的一項研究，世界大部分地區(qū)的公眾對CCS的認識都很低。然而，當人們確實了解CCS及其含義時，他們往往對它持中立或積極的看法，直到談到碳儲存地點。負面的效應(yīng)通常比公眾對CCS的積極看法更強烈。人們傾向于拒絕在他們附近建造像CCS這樣的大型項目，因為他們認為對健康和生活方式有風(fēng)險，或者覺得項目在他們附近而不是在其他地方是不公平的。