引言
随着世界努力应对减少温室气体排放的紧迫需求，碳捕集与封存（CCS）已成为许多国家气候战略中的关键技术。其概念简单明了：从发电厂和工厂等工业来源捕获二氧化碳（CO2）排放，压缩后注入地下深处进行永久封存。包括政府间气候变化专门委员会（IPCC）在内的支持者认为，CCS对于实现净零排放不可或缺，尤其是在水泥生产等难以脱碳的行业。然而，来自环保组织和一些政策制定者的反对声音日益高涨，他们称CCS为危险的干扰，指出其高成本、与化石燃料的关联以及表现不佳的历史。本文深入探讨这一辩论，审视CCS是什么、当前部署情况、预期作用及围绕它的争议，重点关注英国的雄心勃勃的计划。
什么是碳捕集与封存？
CCS涉及多步骤过程，以防止CO2进入大气。首先，从大型点源（如天然气发电厂、水泥厂或钢厂）的废气中分离CO2。这通常通过化学溶剂吸收CO2实现，但其他方法如膜分离或富氧燃烧也在开发中。捕获的CO2随后被压缩成致密的液态，减小体积以便高效运输。运输通常通过管道进行，但卡车、船舶和火车也可用于较小或偏远设施。最后，CO2被注入深层地质构造，如枯竭的油气藏、盐水层或不可开采的煤层，在那里被盖层圈闭，并随时间缓慢矿化。
一个相关概念是CCUS（碳捕集、利用与封存），增加了利用捕获CO2制造肥料、燃料或建筑材料等产品的步骤。然而，利用并不总是导致永久减排，因为CO2可能在使用或处置产品时释放。因此，CCS严格专注于永久封存，这对于长期气候效益至关重要。
目前CCS容量已建成多少？
尽管经过数十年的研发，全球CCS部署仍然有限。根据最新数据，CO2捕获总装机容量约为每年4000万吨（MtCO2/年），仅占全球年排放量的极小部分。现有项目大多位于美国、加拿大和挪威，通常与提高石油采收率（EOR）相关，即向衰退的油田注入CO2以提取更多原油，这一做法引起了环保人士的担忧。国际能源署（IEA）多次指出，CCS部署远未达到满足气候目标所需的速度，许多项目面临延误、成本超支和技术挑战。例如，澳大利亚的Gorgon项目（世界上最大的CCS设施之一）一直难以达到其注入目标，多个高调项目被取消或缩减，包括英国早期商业规模CCS的尝试。
CCS在实现净零排放中预期扮演什么角色？
在气候模型和国家战略中，CCS通常被赋予关键角色，特别是对于难以通过电气化或效率提升消除排放的行业。IPCC关于全球变暖1.5°C的特别报告强调，CCS对于将升温限制在1.5°C至关重要，大多数情景要求在本世纪捕获和封存数千亿吨CO2。该技术被视为水泥、钢铁和化工等重工业脱碳的关键，这些行业的生产过程排放是固有的。此外，CCS可与生物能源结合（BECCS）实现负排放，从大气中去除CO2。在电力部门，配备CCS的燃气电厂可为间歇性可再生能源提供灵活备用，同时最大限度减少排放。英国气候变化委员会（CCC）预计，到2035年CCS需要捕获约5000万吨CO2/年，到2050年超过1亿吨，以满足该国具有法律约束力的净零目标。这将需要从目前接近零的容量大幅扩展。
为什么CCS存在争议？
尽管CCS被认为必要，但它面临重大反对。批评者认为，该技术在所需规模上尚未得到验证，且存在未兑现承诺的历史。他们指出捕获成本高昂，可能使燃气电厂的电价增加50-100%，以及封存CO2的长期责任，必须监测数百年以防止泄漏。此外，CCS通常与化石燃料行业相关联，因为它可用于延长油气作业的寿命，无论是通过EOR还是通过减少持续开采的排放。绿色和平和地球之友等环保组织称CCS为“虚假解决方案”，分散了紧急淘汰化石燃料和投资可再生能源及能效的注意力。他们还强调“道德风险”，即CCS的承诺降低了行业创新和从源头减排的动力。几个旗舰项目的取消，包括英国早期的CCS竞争，加剧了对该技术可行性的怀疑。
英国扩大CCS的计划是什么？
英国政府将CCS作为其净零战略的基石，承诺在未来25年内投入高达217亿英镑发展该行业。这笔资金旨在支持工业集群中的CCS部署，如亨伯赛德、蒂赛德和默西塞德郡，这些地方多个排放源可以共享共同的运输和封存基础设施。第一阶段称为“第一轨道”，包括两个集群：西北部的HyNet和东北部的东海岸集群，目标是在2020年代中期捕获和封存约1000万吨CO2/年。政府还宣布了“CCS商业模式”计划，通过差价合约（类似于海上风电）为运营商提供收入确定性。然而，英国的CCS历史充满挫折，包括2015年取消一项10亿英镑的竞争，批评者担心当前计划可能面临类似延误。国家审计署质疑投资的价值，一些分析师认为这笔钱可以更好地用于太阳能和风能等成熟技术。尽管存在这些担忧，政府坚持认为CCS对于实现气候目标和创造低碳领域的新经济机遇至关重要。
结论
关于CCS的辩论反映了气候行动的紧迫性与脱碳复杂工业系统的现实之间的更广泛张力。虽然CCS为难以清洁的行业提供了一条减少排放的潜在途径，但其高成本、技术不确定性和与化石燃料的联系使其成为有争议的选择。英国对CCS的大量投资是一场大胆的赌注，认为该技术可以快速且经济高效地扩展，但历史表明此类赌注存在风险。随着世界努力实现净零排放，问题仍然存在：CCS能否兑现其承诺，还是仍将是一个代价高昂的干扰？答案将塑造气候政策和能源转型的未来。
本文基于CleanTechnica的报道。阅读原文。
Originally published on cleantechnica.com