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油价跌到谷底,油企还有最后一根救命稻草

油价跌到谷底,油企还有最后一根救命稻草

Jeffrey Ball 2020年05月02日
原油公司正在花重金押注“碳捕捉”技术,该技术能够从烟囱所排的废弃和空气中捕捉温室气体,继而帮助这个重污染行业实现自我救赎。然而,其功效是否只是杯水车薪,亦或此时采用该技术已为时过晚?

二氧化碳公墓:得州West Seminole油田,Occidental Petroleum公司希望在此填埋一吨又一吨已捕捉的二氧化碳。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

占地30多平方公里、满是沙尘的West Seminole油田位于得州西部偏远地区的边缘。它像一匹老赛马一样已经步履艰难地前行了数年的时间,一直靠着其经营者不断注入的灵药而得以维继。

在最近的一个下午,随着风暴云压近油田,北风呼啸而至,数十个锈迹斑斑的井架此起彼伏地晃动着,每一次往复都会发出刺耳的吱呀声,同时也会抽出更多的黑色黄金。油田运营商Occidental Petroleum向West Seminole注入的药剂会使三尺蒿下的含油岩层松动,将更多封闭在其地质井眼中的碳氢化合物宝贝挤出岩石。这款魔法般的药物是一种古老的工业气体,只不过名声并不怎么好,它就是二氧化碳。

数十年以来,Occidental公司一直将大量的二氧化碳注入地下,从老油田中榨取原油,而这些油田已经失去了大自然最初赋予它们的魅力。二氧化碳可以有效地将地层原油驱替到油井,然后被出售和燃烧。原油行业已在其他地域采用了这一增压技术——“提高原油采收率”,而该领域的全球专家则当属总部位于休斯顿的Occidental公司。在新墨西哥州东部和得州西部数千平方公里的土地上有着一个标志性的狭长地带,名为帕米亚盆地,Occidental(简称Oxy)已经打造了一个数十亿美元的基础设施网络,来管理海量的二氧化碳。得益于帕米亚岩石的构造,当其海绵似的孔洞充满了像液体一样的温室气体时,这些岩石就会特别大方地交出所含原油。

回春剂:如上图所示,位于West Seminole的泵系统可使用回收的二氧化碳,以帮助延长老油井的生产寿命。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

Oxy购买从科罗拉多和新墨西哥天然地层中开采的二氧化碳,然后通过大型泵站加压,通过数千公里长的管道进行运输。在管道的终端,公司将其注入帕米亚盆地中呈扇形排开、看上去像玩具士兵的数千个油井。这是美国西部一个正在兴起的地带,如今约占全球原油产量的5%。Oxy的设施相当于一个超级高效的碳氢化合物组装线。

如今,消费者对全球变暖的现象日渐感到愤怒,而且对于寻求相关解决方案的公司,政府也加大了补贴力度。有鉴于此,Oxy提出了一个绝佳的二氧化碳对策。它希望停止向其油田注入从地球中抽取的二氧化碳,而是使用从人为来源获取的二氧化碳:即发电厂、工厂,甚至是空气。

公司的目标在于打造一项核心业务流程,也就是长期以来人类正在攻关的一个科研项目:“二氧化碳捕捉和存储”,又称CCS。它涉及使用化学手段从烟囱甚至是空气中捕捉二氧化碳,然后将其注入深层岩石中。该举措的目的是:人类有望将二氧化碳永久性地埋入地下,而不是将其释放至大气中,在那里,二氧化碳正在让这个让地球变暖的化学毯子变得越来越厚。

将二氧化碳埋在类似于得州西部的油田地下,能够允许大型石油公司销售“碳中和”石油。

图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

CCS这个梦想因无数困难而寸步难行。有影响力的环境主义者对其表示反对,称此举是在转移人们对可再生能源的注意力。除了原则上的问题之外,它还存在技术难题。第一,如何降低捕捉二氧化碳的成本,这一点如今也掀起了一场技术竞赛,但此举的成本在没有补贴的前提下异常高昂。第二,为了促使石油公司确保掩埋的二氧化碳能够安稳地存放在地下,监管方的决心到底有多大。

相对于Oxy,其他原油巨头对于CCS的热情并没有那么高。人们更担心的是冠状病毒疫情以及一场全球性的原油价格战让原油公司股价在今年3月遭到重挫,然而在这之前,Oxy的股价因最近收购交易造成的债务负担,跌至15年以来的最低谷。公司在帕米亚盆地的二氧化碳注入主张则成为了其生存的关键。因此,在墙上挂着迷人井架照片的Oxy休斯顿总部,公司围绕CCS做出了多个大胆的决策:一个是带有巨大风扇的复杂装置,它可以从空气中吸收二氧化碳;另一个则是成立“绿色思想污染者俱乐部”——由美国最大的工业废气排放者组成的网络,这个网络中的排放者将把捕捉的二氧化碳销售给Oxy,并通过还未修建的管道进行交付,而修建管道则需要美国纳税人的资助。

如果这个计划能够奏效,Oxy认为公司将可以确切地称自家大部分石油是“负碳油”,也就是实际上对地球有好处的原油,因为石油开采过程中安全处置的二氧化碳总量要高于原油燃烧排放的量。此举还会对Oxy的利润带来立竿见影的提振作用,因为它能够提升原油销量,并获得政府发放的补助,对象是那些可以证明自己有能力捕捉人为或“大气”二氧化碳的企业。对于Oxy来说,这一妙举还能够给企业披上绿色环保的形象外衣,并让公司为未来做好准备,因为更多的石油企业高管开始意识到,为了继续销售石油产品,他们将不得不在一定程度上中和其碳氢化合物的排放量。

Oxy的首席执行官维基·霍勒布对我说,她认为自家公司的“运营社会许可”(任何公司在销售其产品之前需要获得的消费者和政治首肯)取决于“公司尽全力解决气候变化的举措”。霍勒布认为,在这个越发意识到气候变暖现象的行业中,Oxy的二氧化碳专长是一个竞争优势。她说:“全世界都将逐渐摒弃化石燃料,但还需要很长一段时间。”在这个过程中,“全球生产的最后一桶油”不应来自于新钻探的井,而是来自于老油田,并借助了二氧化碳的力量。她说:“此举碳印迹更低,而且对于地球来说也更高效。”这一点类似于用柠檬制柠檬水,霍勒布的环保论据取材于自家公司的资产组合。

Oxy的低碳事业部战略发展高级总监安东尼·科通甚至更加直白。公司设立了这个部门来实现这一转型。受当今力推低碳能源的影响,科通说:“原油公司需要一个存在的理由。”他认为这个理由应当就是CCS。“它给了我们第二次机会。”

消费者注意到,全球气候变暖是一系列自然灾害背后的推手。科研专家称,如果要把碳排放削减至足以避免气候变化最恶劣影响的水平,则需要大规模地部署CCS项目。政府间气候变化专门委员会(IPCC)称,当前的任务是在2050年前将排放降至“净零”,意味着任何遗留排放量都必须通过吸收空气中的二氧化碳这一举措来抵消。IPCC是一个科研机构,其声明代表了当前世界对全球气候变暖的普遍认知。

到目前为止,碳排放量依然在上升。尽管可再生能源的使用正在快速增长,但国际能源署预测,在2018年占据全球能源比重81%的化石燃料在2040年的比重依然将达到74%。如果说有什么方法能够有效降低经济中的碳含量,那么则需要将温室气体从碳氢化合物的燃烧中剥离出来。同时,这也意味着每年要尽可能多地捕捉由化石燃料燃烧释放的约330亿吨的二氧化碳,并将其存放起来。

White Energy普兰维尤乙醇工厂上空飘扬的美国国旗。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

这也是为什么各国政府正在竞相支持CCS的原因,从圣克拉门托到华盛顿,从得州到北达科他州,从加拿大到英国,再到挪威等国家都是如此。其中一些政府将这一科技看作是维持其自身化石燃料驱动型经济的一种手段,其他则将其看作通往未来的桥梁。届时,可再生能源将变得足够便宜、好用,基本上能够独立支撑整个世界的运转。

简而言之,碳捕捉为重工业以及从中受益的行业提供了一个机会,可以让它们从公众眼中的气候变化罪人变为气候变化救世主。这些行业无需为此放弃自身对化石燃料的依赖,同时还能让公众掏腰包。鉴于目前推动污染者采取去污行动的主体是市场,而不是决策者,该技术很有可能成为这些公司当前新的续命契约。1月,全球最大的资产管理商贝莱德集团宣布,公司将重新对其投资进行定位,以减少其气候风险,包括减少与化石燃料的接触。2月,英国石油巨头英国石油公司称,它将在2050年前实现净零碳排放目标,而这是一个基本依靠CCS来完成的计划。

由于真金白银的突然涌入,扩大CCS项目的竞赛已经进入白热化阶段,也就是非常实际的阶段。该竞赛也释放了一个非常明确的信号,全球资本正在经历根本性的转型,以适应这个不断变暖的世界。至于这类转变是否真的能抑制气候变化,我们不得而知。

大型CCS项目的前景和困难在休斯顿西南郊区的水泥和钢铁丛林中若隐若现。2018年,W.A. Parish发电厂曾是美国第七大二氧化碳排放厂商,其碳捕捉项目也是该领域全球最大的项目之一。

推土机在W.A. Parish 发电厂的煤堆上前行,而Petra Nova碳捕捉项目也位于该发电站。图片来源:LUKE SHARRETT—BLOOMBERG VIA GETTY IMAGES
 
我是在一个下着毛毛细雨的冬季清晨去的Parish,路上我一直在努力思考一个问题:CCS或许能让我们走向绿色的未来。在离Parish还有数公里远的高速路上,我第一眼看到的是发电厂4个高大的烟囱,约有150多米高,让地平线上的一切都显得那么渺小。我来到了发电厂入口,这里有一个红白蓝相间的标牌,上面写着“自豪与电力”。我还看到一个异常巨大的黑色煤堆,两辆黄色的掘土机正在上面缓缓前行,轰鸣着将这些固体燃料铺开,从我的角度来看,这些掘土机就像是玩具卡车。煤来自于怀俄明州,通常由120节车厢的火车每两天运一次。

在这个称为Petra Nova(拉丁语,意为新岩石)的碳捕捉项目中,其前端是一个15英尺直径的管道,从Parish其中一个火力发电单元的烟囱中吸收其排出来的废气,Parish共有4个火力发电单元。二氧化碳在废气中的比例约为13%,这些废气被吸入管道后进入一个高90多米、由垂直管状迷宫组成的塔,废气在里面会与用于捕捉二氧化碳的化学物质胺混合。随着剩余的气体进入大气,胺则会通过另一个化学反应释放二氧化碳,这些二氧化碳会进入一个巨大的压缩装置。加压后的二氧化碳进入一个长达130多公里的管道,被输送至得州范德比尔特附近的一个油田,然后被注入地下,用以帮助生产大量的可售原油。

推出碳捕捉项目的Parish所有者NRG表示,碳捕捉机器一直在按计划运转。在2017年和2018年,也就是Petra Nova运行的前两年,Parish发电厂产生了约3200万吨二氧化碳,Petra Nova捕捉了其中的约8%,其余的则进入了大气。但这个小小的胜利便是这个项目的目标,NRG资产管理高级副总裁在带我参观工厂时对我说:“它正在做它该做的事。”

然而,从经济角度来讲,Petra Nova项目并未达到预期,在其10亿美元的花费中,有1.95亿美元来自于联邦拨款。全球原油价格以及二氧化碳从范德比尔特附近的油田挤压出来的原油产量低于预期,并在2016年和2017年给NRG带来了2.09亿美元的“减值损失”。

如今,拉嘉诺称,NRG对于Petra Nova的盈利能力又有了新的期待。其中一个原因在于得州的技术能力:NRG和其合作伙伴预计,随着他们进一步熟悉该油田,原油的产能将得到进一步提升。一个更加直接的原因在于华盛顿的政治动作:一个优厚的全新碳捕捉税收减免计划即将出台。

在2018年通过的税收抵免颁布之前,政府曾推出了一个力度小得多的税收优惠政策。为了获得这项减免政策,原油行业进行了6年的游说工作,Oxy是其中的主角。我问了Oxy的霍勒布一个问题,公司的游说举措是否是为了确保原油行业不会屈从于新能源,而迫于无奈,还是说是此举属于主动出击。她一本正经地说道:“毫无疑问,这是主动出击。”

这项补贴能够为CCS项目运营商提供12年的税收减免,如果公司每捕获一吨人为二氧化碳并将其用于提升原油产量,那么每吨二氧化碳将获得35美元的税收减免。如果公司每捕获一吨二氧化碳并注入不同的地层,也就是含有盐水而不是油的地层,那么每吨二氧化碳将获得50美元的税收减免。研究表明,地下“含盐蓄水层”可容纳的二氧化碳量远超油田的储存量——确实,此举在本世纪末便可以让全球碳排放成为历史。

 
像图中得州西部的大规模泵站有助于Oxy将二氧化碳从科罗拉多和新墨西哥的天然地层运输到Oxy位于帕米亚盆地的油田。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

在Oxy获得了这份补贴之后,公司很快将其投入使用。2018年,公司设立了Oxy低碳事业部,也就是低碳实验室。因循守旧的化学工程师、担任该部门技术副总裁的Oxy资深雇员罗伯特·泽勒三世说,其军令状是在帕米亚盆地 “用大气二氧化碳取代天然二氧化碳”。泽勒和我在Oxy总部一间没有窗户的沉闷会议室进行了交谈。Oxy没有让我在泽勒的办公室与其会面,负责这次会面的女发言人解释说,部分原因是怕我在其办公室墙上看到过多的信息。

泽勒用通俗易懂的话说,其部门的标语是:“你拥有的是一片空白的味蕾,得你自己去挖掘。”该团队在测算之后得到了一个令人吃惊的结果,并找到了问题的结症。泽勒说,燃烧一桶油通常会产生8000立方英尺的二氧化碳。团队意识到Oxy通常会将同样量的二氧化碳注入帕米亚盆地,来生产每一桶强化开采原油。这意味着如果Oxy能够捕捉到足够多的二氧化碳来取代它所使用的天然二氧化碳,则可以将产出来的油称之为“碳中和”油。这个方程式在某些地区甚至更具说服力,因为受那里的地质条件影响,生产每桶油所需的二氧化碳更多。利用CCS从这些地层中生产的原油可能不仅仅是“碳中和油”,而是真正的“负碳油”。

泽勒说:“这才是重点。”

为了捕捉二氧化碳,Oxy将同时采用两种方式。其中一个理想化的方式是从稀薄的空气中捕捉二氧化碳。研究表明,如果能够以经济的方式从空气中捕捉足够多的二氧化碳,那么气候将极大地受益。少数“直接从空气中捕捉二氧化碳”的初创企业自那之后备受投资者的青睐。比尔·盖茨便是加拿大一家名为Carbon Engineering初创企业的早期支持者,该公司在不列颠哥伦比亚省修建了一家试点工厂。Oxy在发现该公司的技术尤为适合在油田规模化应用之后,于2019年1月注资。(美国原油巨头雪佛龙也投资了该公司,但这两家公司都未透露具体的投资额。)

当前的挑战在于降低该技术的成本。泽勒说,Carbon Engineering首个商业规模工厂将于2023年在帕米亚盆地开始运营。该工厂的规模可让其每年从空气中捕捉100万吨的二氧化碳,基本上相当于21.6万辆汽车排放的二氧化碳。该工厂的预估成本为10亿美元。他说:“首个这类工厂的成本太高了。” 但Oxy打算在该地区建造几十家此类工厂,到了那个时候,泽勒预计每一家工厂的成本将至少下降30%。

Oxy另一个较为现实的策略是锁定从烟囱人为排放的二氧化碳,类似于Petra Nova。Oxy已经勾勒出了美国最大排放公司的位置图,例如发电厂、钢厂、化工厂等等。Oxy的高管们没有向我展示这个地图,这可能就是办公室墙上所展示的内容之一,只是他们不大希望我看到罢了。但排放数据是公开的,而且随着业界对CCS项目激情的高涨,石油产区将有更多的办公室在墙上挂这类地图。它们将展示中西部燃煤郊区的热点地区,以及横跨得州和路易斯安娜的原油巨头。Oxy如今正在努力筹备货源,也就是这些污染方向大气中排放的二氧化碳。

White Energy首席执行官布莱恩·斯蒂恩哈德在公司位于得州普兰维尤的乙醇工厂。公司希望通过地下填埋从废气中捕捉的二氧化碳来获得丰厚的减税。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

公司如今也在游说华盛顿发放另一种补贴,并打算用其修建管道,将人类产生的二氧化碳运至帕米亚盆地。霍勒布对我说,如果政府不同意,Oxy将引入基础设施投资基金。她的终极目标是:更便宜的二氧化碳,因为它和电是Oxy帕米亚盆地作业成本中最大的开支。霍勒布说,到2020年代中后期,转而使用人为废气的举措应该可以将二氧化碳成本降低约20%至30%。

咨询师和银行家告诉我,很多其他大型原油公司也已经瞄准了二氧化碳管道优惠政策。一位不愿透露姓名的知名咨询师解释说:“他们不会让所有人都知道其真正的目的,因为届时人们就会意识到此举并非是为了社会,而是为了他们自己。”

为了实现CCS的商业化,各大公司需要获得监管方的同意之后方可向地底注入二氧化碳。管理这类储存方式的规定还处于初期阶段,而且因为司法辖区的不同而不同,同时并未得到检验。今春,这些公司敦促说客们吹响了攻占华盛顿的号角,因为当时美国国家税务局正在制定用于判定谁有资格获得联邦税收优惠的规定;同时也在加州掀起了攻坚战,因为加州政府可能会提供更多的财务奖励。

在天然二氧化碳存储层中,岩石会像储存石油一样安全地将气体储存在某个地方。全球气候科学专家组IPCC称,在有着良好设计和管理的项目中,超过99%的被注射二氧化碳“有可能”能够储存上千年的时间。此外,IPCC还表示,二氧化碳随着时间的推移会变得越来越“懒惰”,因此一个项目或许可以将所有二氧化碳储存在地下“高达数百万年的时间”。

问题在于如何确保CCS发挥其作用。监管方希望防止二氧化碳进入可能引发破坏的其他地下区域,包括私人地产或地质层位,例如饮用水资源。他们还希望确保二氧化碳不会在数年甚至是数个世纪之后重新回到地面上。如果与世隔绝的二氧化碳泄露至空气中,那么其拯救气候的价值将荡然无存。同时,因捕捉二氧化碳而获得补贴的污染方也就无法带来任何可持续的效益。

这个行业的华盛顿闹剧的焦点在于,政府是否应聘请独立第三方来验证原油公司已经按照其所称的数量安全地储存了二氧化碳。Oxy资助的一个行业组织“碳捕捉联盟”(成员包括壳牌公司)最近向美国国家税务局致函,称这类验证对于这类优惠政策的生命力“至关重要”。这一看法与另一个机构“能源发展中心”发生了冲突,其成员包括埃克森美孚和Denbury Resources,这两家公司都有广泛的CCS项目。该组织反对强制性的第三方验证。英国石油公司最近退出了这一组织,并转而支持强制性验证。

West Seminole油田鸟瞰。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

然而,除了华盛顿之外,Oxy也正在尝试突破某些规定。加州推出的补贴甚至比联邦税收优惠更加优厚。如果公司可以证实自己使用了低碳流程来生产在加州销售的运输燃料,那么加州政府则会向它们提供“碳积分”,这些公司可以将碳积分出售给其他不够环保的油品生产商。每减排一吨二氧化碳获一个积分,后者当前的出售价格为200美元。这是现金,并非是针对税收的减免。Oxy一直在与加州政府进行交涉,要求其必须采取措施,对Oxy希望注入West Seminole油田的人为二氧化碳进行监控。这些气体来自于得州潘汉德尔的两家乙醇厂。

得州普兰维尤位于卢波克与阿马里洛之间,其高速路限速120公里,但人们对此并不怎么在乎。这个城镇(城镇名称Plainview拆开后有“一目了然”之意——译者注)可谓是“名副其实”:在我到访的清晨,城镇有着像煎饼一样平坦的地貌,衬托着广袤的橙色天空,可谓是一望无垠。乙醇厂七个80.7万加仑的发酵罐占据着城镇东部边缘的地平线,这家工厂的所有者是得州弗里斯克的White Energy。

在美国,制造乙醇的主要原料是玉米,而且乙醇也一直被市场称为一种清洁能源。但其生产过程会产生大量的二氧化碳,而且整个发酵流程类似于啤酒酿造,闻起来也是如此。在日出之后,我与White Energy的首席执行官布莱恩·斯蒂恩哈德一道围着厂子转了一圈。当我们来到乙醇储罐区域时,他指了指罐子上的一个管道。它每年排出高达35万吨的二氧化碳。离这里一个小时车程的White Energy希尔福德工厂亦是如此。

气站:得州普兰维尤乙醇厂排出的过量二氧化碳最终可能将被储存于Oxy油田。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

White Energy与Oxy已经向加州空气资源委员会(简称CARB)提出申请,要求加州为其铺设管道向West Seminole油田输送二氧化碳并填埋的举措发放积分。斯蒂恩哈德预计,如果监管方批准,而且White Energy有方法向加州输送所有产自普兰维尤和希尔福德的乙醇,那么这些积分将在12年之内带来3.6亿美元至7.2亿美元的收益。该项目在这一期间还将获得联邦优惠政策,有望抵消约2.75亿美元的税费。在其他地区设立的CCS项目将比这个项目要大得多。

然而障碍在于,加州在确保注入二氧化碳的密闭性方面的规定比联邦层面更严格。但这些规定对实际的影响仍未完全实现。例如,Oxy的首席地质学家比尔·拉茨对我说,CARB一开始希望Oxy将光纤“地音探听器”插入West Seminole油田每个注射二氧化碳的油井,以监听这类注射是否会引发地震。Oxy认为,考虑到成本因素,此举是一个“毫无希望的举措”。因此Oxy要求CARB允许它在少数几个井中放置地震探听器,并在其他地方使用更加便宜的地表地震监测器。

CARB官员称,他们不会就与Oxy的讨论发表评论,而且可能于今春晚些时候对West Seminole是否部署这些仪器进行裁决。3月,CARB对Oxy提交的一篇520页报告进行了审核,该报告称油田可以安全地对二氧化碳进行封闭存储。当我要求查阅这一报告时,遭到了Oxy和CARB的拒绝。后来《财富》杂志向CARB提交了公开记录请求,该机构才同意这一要求。在这之后,Oxy才提交了一份对此前已提交报告进行了大幅修订的新版报告,这个版本的报告会删掉大量公司称之为“商业机密”的信息。其中并未删减的内容则涉及泽勒这位Oxy技术高管在休斯顿曾经对我说过的一个四词结论。当时,我曾经问他人为二氧化碳是否有可能从Oxy帕米亚油田逃逸的问题。这位工程师说:“不会逃逸。”

Occidental的West Seminole油田,从附近路边角度拍摄。图片来源:PHOTOGRAPH BY BENJAMIN RASMUSSEN FOR FORTUNE

West Seminole油田的路边入口放置着一个破旧、锈迹斑斑的标志,上面似乎有不少弹孔。在油田的某些区域,钻井仍在上下往复地运动着,不少老旧机械躺在干燥的矮树丛上面。这个场景让人联想起到了石油工业墓地。

这个地区是否会变成一个另类的墓地——二氧化碳的栖息之地,最终取决于人类将如何应对顽劣复杂的全球气候变暖现象。前行意味着这个被广泛视为解决气候变化问题的重要技术可能最终将得到规模化使用;拖延则会让该技术无法走出这片天地,而正是在这个地方,当我在一个灰蒙蒙的下午望向油田时,一只孤鸟掠过West Seminole。也正是在这个地方,每天都有更多的二氧化碳流入了大气。

消灭气候变化

碳捕捉与隔离(CCS)展现出了其应对气候变化的潜力,然而,该技术离部署还有很远一段距离。本文列举了以下事实来帮助人们了解该技术的未来。

1.越来越沉重的担子

按照联合国抑制气候变化的目标,我们需要将全球与能源相关的二氧化碳排放量从目前每年的约330亿吨减至2050年的100亿吨以下。国际能源机构称,这一期间,CCS必须承担约9%的碳削减任务,到2050年则需承担28%的削减任务。

2.到目前为止,进展十分缓慢

政府顾问机构国家石油委员会在2019年12月发布的一项调查显示,在美国,2018年与能源相关的二氧化碳排放总量为53亿吨,但美国仅打造了2500万吨的二氧化碳储存能力,仅够填埋的量还不到这些排放量的千分之五。

3.很大的空间

国家石油委员会的报告称,美国有足够的地层空间来存储发电厂和工厂这类“固定”气源数百年的二氧化碳排放量。

老旧油田是当前存储能力的主力军;科学家称,潜力更大的是陆地和海底天然储存盐水(不是原油)的地层。

4. 向地下大空间进军

CCS始于2019年的戈冈,这是雪佛龙主导的一个澳大利亚项目,它从水下天然气田捕捉二氧化碳,然后将其注入一个岛屿的地层中。在全部投产之后,它将成为全球最大的CCS项目之一,每年能够注射高达400万吨的二氧化碳。(财富中文网)

本文另一版本登载于《财富》杂志2020年4月刊.

译者:MS

占地30多平方公里、满是沙尘的West Seminole油田位于得州西部偏远地区的边缘。它像一匹老赛马一样已经步履艰难地前行了数年的时间,一直靠着其经营者不断注入的灵药而得以维继。

在最近的一个下午,随着风暴云压近油田,北风呼啸而至,数十个锈迹斑斑的井架此起彼伏地晃动着,每一次往复都会发出刺耳的吱呀声,同时也会抽出更多的黑色黄金。油田运营商Occidental Petroleum向West Seminole注入的药剂会使三尺蒿下的含油岩层松动,将更多封闭在其地质井眼中的碳氢化合物宝贝挤出岩石。这款魔法般的药物是一种古老的工业气体,只不过名声并不怎么好,它就是二氧化碳。

数十年以来,Occidental公司一直将大量的二氧化碳注入地下,从老油田中榨取原油,而这些油田已经失去了大自然最初赋予它们的魅力。二氧化碳可以有效地将地层原油驱替到油井,然后被出售和燃烧。原油行业已在其他地域采用了这一增压技术——“提高原油采收率”,而该领域的全球专家则当属总部位于休斯顿的Occidental公司。在新墨西哥州东部和得州西部数千平方公里的土地上有着一个标志性的狭长地带,名为帕米亚盆地,Occidental(简称Oxy)已经打造了一个数十亿美元的基础设施网络,来管理海量的二氧化碳。得益于帕米亚岩石的构造,当其海绵似的孔洞充满了像液体一样的温室气体时,这些岩石就会特别大方地交出所含原油。

Oxy购买从科罗拉多和新墨西哥天然地层中开采的二氧化碳,然后通过大型泵站加压,通过数千公里长的管道进行运输。在管道的终端,公司将其注入帕米亚盆地中呈扇形排开、看上去像玩具士兵的数千个油井。这是美国西部一个正在兴起的地带,如今约占全球原油产量的5%。Oxy的设施相当于一个超级高效的碳氢化合物组装线。

如今,消费者对全球变暖的现象日渐感到愤怒,而且对于寻求相关解决方案的公司,政府也加大了补贴力度。有鉴于此,Oxy提出了一个绝佳的二氧化碳对策。它希望停止向其油田注入从地球中抽取的二氧化碳,而是使用从人为来源获取的二氧化碳:即发电厂、工厂,甚至是空气。

公司的目标在于打造一项核心业务流程,也就是长期以来人类正在攻关的一个科研项目:“二氧化碳捕捉和存储”,又称CCS。它涉及使用化学手段从烟囱甚至是空气中捕捉二氧化碳,然后将其注入深层岩石中。该举措的目的是:人类有望将二氧化碳永久性地埋入地下,而不是将其释放至大气中,在那里,二氧化碳正在让这个让地球变暖的化学毯子变得越来越厚。

将二氧化碳埋在类似于得州西部的油田地下,能够允许大型石油公司销售“碳中和”石油。

CCS这个梦想因无数困难而寸步难行。有影响力的环境主义者对其表示反对,称此举是在转移人们对可再生能源的注意力。除了原则上的问题之外,它还存在技术难题。第一,如何降低捕捉二氧化碳的成本,这一点如今也掀起了一场技术竞赛,但此举的成本在没有补贴的前提下异常高昂。第二,为了促使石油公司确保掩埋的二氧化碳能够安稳地存放在地下,监管方的决心到底有多大。

相对于Oxy,其他原油巨头对于CCS的热情并没有那么高。人们更担心的是冠状病毒疫情以及一场全球性的原油价格战让原油公司股价在今年3月遭到重挫,然而在这之前,Oxy的股价因最近收购交易造成的债务负担,跌至15年以来的最低谷。公司在帕米亚盆地的二氧化碳注入主张则成为了其生存的关键。因此,在墙上挂着迷人井架照片的Oxy休斯顿总部,公司围绕CCS做出了多个大胆的决策:一个是带有巨大风扇的复杂装置,它可以从空气中吸收二氧化碳;另一个则是成立“绿色思想污染者俱乐部”——由美国最大的工业废气排放者组成的网络,这个网络中的排放者将把捕捉的二氧化碳销售给Oxy,并通过还未修建的管道进行交付,而修建管道则需要美国纳税人的资助。

如果这个计划能够奏效,Oxy认为公司将可以确切地称自家大部分石油是“负碳油”,也就是实际上对地球有好处的原油,因为石油开采过程中安全处置的二氧化碳总量要高于原油燃烧排放的量。此举还会对Oxy的利润带来立竿见影的提振作用,因为它能够提升原油销量,并获得政府发放的补助,对象是那些可以证明自己有能力捕捉人为或“大气”二氧化碳的企业。对于Oxy来说,这一妙举还能够给企业披上绿色环保的形象外衣,并让公司为未来做好准备,因为更多的石油企业高管开始意识到,为了继续销售石油产品,他们将不得不在一定程度上中和其碳氢化合物的排放量。

Oxy的首席执行官维基·霍勒布对我说,她认为自家公司的“运营社会许可”(任何公司在销售其产品之前需要获得的消费者和政治首肯)取决于“公司尽全力解决气候变化的举措”。霍勒布认为,在这个越发意识到气候变暖现象的行业中,Oxy的二氧化碳专长是一个竞争优势。她说:“全世界都将逐渐摒弃化石燃料,但还需要很长一段时间。”在这个过程中,“全球生产的最后一桶油”不应来自于新钻探的井,而是来自于老油田,并借助了二氧化碳的力量。她说:“此举碳印迹更低,而且对于地球来说也更高效。”这一点类似于用柠檬制柠檬水,霍勒布的环保论据取材于自家公司的资产组合。

Oxy的低碳事业部战略发展高级总监安东尼·科通甚至更加直白。公司设立了这个部门来实现这一转型。受当今力推低碳能源的影响,科通说:“原油公司需要一个存在的理由。”他认为这个理由应当就是CCS。“它给了我们第二次机会。”

消费者注意到,全球气候变暖是一系列自然灾害背后的推手。科研专家称,如果要把碳排放削减至足以避免气候变化最恶劣影响的水平,则需要大规模地部署CCS项目。政府间气候变化专门委员会(IPCC)称,当前的任务是在2050年前将排放降至“净零”,意味着任何遗留排放量都必须通过吸收空气中的二氧化碳这一举措来抵消。IPCC是一个科研机构,其声明代表了当前世界对全球气候变暖的普遍认知。

到目前为止,碳排放量依然在上升。尽管可再生能源的使用正在快速增长,但国际能源署预测,在2018年占据全球能源比重81%的化石燃料在2040年的比重依然将达到74%。如果说有什么方法能够有效降低经济中的碳含量,那么则需要将温室气体从碳氢化合物的燃烧中剥离出来。同时,这也意味着每年要尽可能多地捕捉由化石燃料燃烧释放的约330亿吨的二氧化碳,并将其存放起来。

这也是为什么各国政府正在竞相支持CCS的原因,从圣克拉门托到华盛顿,从得州到北达科他州,从加拿大到英国,再到挪威等国家都是如此。其中一些政府将这一科技看作是维持其自身化石燃料驱动型经济的一种手段,其他则将其看作通往未来的桥梁。届时,可再生能源将变得足够便宜、好用,基本上能够独立支撑整个世界的运转。

简而言之,碳捕捉为重工业以及从中受益的行业提供了一个机会,可以让它们从公众眼中的气候变化罪人变为气候变化救世主。这些行业无需为此放弃自身对化石燃料的依赖,同时还能让公众掏腰包。鉴于目前推动污染者采取去污行动的主体是市场,而不是决策者,该技术很有可能成为这些公司当前新的续命契约。1月,全球最大的资产管理商贝莱德集团宣布,公司将重新对其投资进行定位,以减少其气候风险,包括减少与化石燃料的接触。2月,英国石油巨头英国石油公司称,它将在2050年前实现净零碳排放目标,而这是一个基本依靠CCS来完成的计划。

由于真金白银的突然涌入,扩大CCS项目的竞赛已经进入白热化阶段,也就是非常实际的阶段。该竞赛也释放了一个非常明确的信号,全球资本正在经历根本性的转型,以适应这个不断变暖的世界。至于这类转变是否真的能抑制气候变化,我们不得而知。

大型CCS项目的前景和困难在休斯顿西南郊区的水泥和钢铁丛林中若隐若现。2018年,W.A. Parish发电厂曾是美国第七大二氧化碳排放厂商,其碳捕捉项目也是该领域全球最大的项目之一。

我是在一个下着毛毛细雨的冬季清晨去的Parish,路上我一直在努力思考一个问题:CCS或许能让我们走向绿色的未来。在离Parish还有数公里远的高速路上,我第一眼看到的是发电厂4个高大的烟囱,约有150多米高,让地平线上的一切都显得那么渺小。我来到了发电厂入口,这里有一个红白蓝相间的标牌,上面写着“自豪与电力”。我还看到一个异常巨大的黑色煤堆,两辆黄色的掘土机正在上面缓缓前行,轰鸣着将这些固体燃料铺开,从我的角度来看,这些掘土机就像是玩具卡车。煤来自于怀俄明州,通常由120节车厢的火车每两天运一次。

在这个称为Petra Nova(拉丁语,意为新岩石)的碳捕捉项目中,其前端是一个15英尺直径的管道,从Parish其中一个火力发电单元的烟囱中吸收其排出来的废气,Parish共有4个火力发电单元。二氧化碳在废气中的比例约为13%,这些废气被吸入管道后进入一个高90多米、由垂直管状迷宫组成的塔,废气在里面会与用于捕捉二氧化碳的化学物质胺混合。随着剩余的气体进入大气,胺则会通过另一个化学反应释放二氧化碳,这些二氧化碳会进入一个巨大的压缩装置。加压后的二氧化碳进入一个长达130多公里的管道,被输送至得州范德比尔特附近的一个油田,然后被注入地下,用以帮助生产大量的可售原油。

推出碳捕捉项目的Parish所有者NRG表示,碳捕捉机器一直在按计划运转。在2017年和2018年,也就是Petra Nova运行的前两年,Parish发电厂产生了约3200万吨二氧化碳,Petra Nova捕捉了其中的约8%,其余的则进入了大气。但这个小小的胜利便是这个项目的目标,NRG资产管理高级副总裁在带我参观工厂时对我说:“它正在做它该做的事。”

然而,从经济角度来讲,Petra Nova项目并未达到预期,在其10亿美元的花费中,有1.95亿美元来自于联邦拨款。全球原油价格以及二氧化碳从范德比尔特附近的油田挤压出来的原油产量低于预期,并在2016年和2017年给NRG带来了2.09亿美元的“减值损失”。

如今,拉嘉诺称,NRG对于Petra Nova的盈利能力又有了新的期待。其中一个原因在于得州的技术能力:NRG和其合作伙伴预计,随着他们进一步熟悉该油田,原油的产能将得到进一步提升。一个更加直接的原因在于华盛顿的政治动作:一个优厚的全新碳捕捉税收减免计划即将出台。

在2018年通过的税收抵免颁布之前,政府曾推出了一个力度小得多的税收优惠政策。为了获得这项减免政策,原油行业进行了6年的游说工作,Oxy是其中的主角。我问了Oxy的霍勒布一个问题,公司的游说举措是否是为了确保原油行业不会屈从于新能源,而迫于无奈,还是说是此举属于主动出击。她一本正经地说道:“毫无疑问,这是主动出击。”

这项补贴能够为CCS项目运营商提供12年的税收减免,如果公司每捕获一吨人为二氧化碳并将其用于提升原油产量,那么每吨二氧化碳将获得35美元的税收减免。如果公司每捕获一吨二氧化碳并注入不同的地层,也就是含有盐水而不是油的地层,那么每吨二氧化碳将获得50美元的税收减免。研究表明,地下“含盐蓄水层”可容纳的二氧化碳量远超油田的储存量——确实,此举在本世纪末便可以让全球碳排放成为历史。

在Oxy获得了这份补贴之后,公司很快将其投入使用。2018年,公司设立了Oxy低碳事业部,也就是低碳实验室。因循守旧的化学工程师、担任该部门技术副总裁的Oxy资深雇员罗伯特·泽勒三世说,其军令状是在帕米亚盆地 “用大气二氧化碳取代天然二氧化碳”。泽勒和我在Oxy总部一间没有窗户的沉闷会议室进行了交谈。Oxy没有让我在泽勒的办公室与其会面,负责这次会面的女发言人解释说,部分原因是怕我在其办公室墙上看到过多的信息。

泽勒用通俗易懂的话说,其部门的标语是:“你拥有的是一片空白的味蕾,得你自己去挖掘。”该团队在测算之后得到了一个令人吃惊的结果,并找到了问题的结症。泽勒说,燃烧一桶油通常会产生8000立方英尺的二氧化碳。团队意识到Oxy通常会将同样量的二氧化碳注入帕米亚盆地,来生产每一桶强化开采原油。这意味着如果Oxy能够捕捉到足够多的二氧化碳来取代它所使用的天然二氧化碳,则可以将产出来的油称之为“碳中和”油。这个方程式在某些地区甚至更具说服力,因为受那里的地质条件影响,生产每桶油所需的二氧化碳更多。利用CCS从这些地层中生产的原油可能不仅仅是“碳中和油”,而是真正的“负碳油”。

泽勒说:“这才是重点。”

为了捕捉二氧化碳,Oxy将同时采用两种方式。其中一个理想化的方式是从稀薄的空气中捕捉二氧化碳。研究表明,如果能够以经济的方式从空气中捕捉足够多的二氧化碳,那么气候将极大地受益。少数“直接从空气中捕捉二氧化碳”的初创企业自那之后备受投资者的青睐。比尔·盖茨便是加拿大一家名为Carbon Engineering初创企业的早期支持者,该公司在不列颠哥伦比亚省修建了一家试点工厂。Oxy在发现该公司的技术尤为适合在油田规模化应用之后,于2019年1月注资。(美国原油巨头雪佛龙也投资了该公司,但这两家公司都未透露具体的投资额。)

当前的挑战在于降低该技术的成本。泽勒说,Carbon Engineering首个商业规模工厂将于2023年在帕米亚盆地开始运营。该工厂的规模可让其每年从空气中捕捉100万吨的二氧化碳,基本上相当于21.6万辆汽车排放的二氧化碳。该工厂的预估成本为10亿美元。他说:“首个这类工厂的成本太高了。” 但Oxy打算在该地区建造几十家此类工厂,到了那个时候,泽勒预计每一家工厂的成本将至少下降30%。

Oxy另一个较为现实的策略是锁定从烟囱人为排放的二氧化碳,类似于Petra Nova。Oxy已经勾勒出了美国最大排放公司的位置图,例如发电厂、钢厂、化工厂等等。Oxy的高管们没有向我展示这个地图,这可能就是办公室墙上所展示的内容之一,只是他们不大希望我看到罢了。但排放数据是公开的,而且随着业界对CCS项目激情的高涨,石油产区将有更多的办公室在墙上挂这类地图。它们将展示中西部燃煤郊区的热点地区,以及横跨得州和路易斯安娜的原油巨头。Oxy如今正在努力筹备货源,也就是这些污染方向大气中排放的二氧化碳。

公司如今也在游说华盛顿发放另一种补贴,并打算用其修建管道,将人类产生的二氧化碳运至帕米亚盆地。霍勒布对我说,如果政府不同意,Oxy将引入基础设施投资基金。她的终极目标是:更便宜的二氧化碳,因为它和电是Oxy帕米亚盆地作业成本中最大的开支。霍勒布说,到2020年代中后期,转而使用人为废气的举措应该可以将二氧化碳成本降低约20%至30%。

咨询师和银行家告诉我,很多其他大型原油公司也已经瞄准了二氧化碳管道优惠政策。一位不愿透露姓名的知名咨询师解释说:“他们不会让所有人都知道其真正的目的,因为届时人们就会意识到此举并非是为了社会,而是为了他们自己。”

为了实现CCS的商业化,各大公司需要获得监管方的同意之后方可向地底注入二氧化碳。管理这类储存方式的规定还处于初期阶段,而且因为司法辖区的不同而不同,同时并未得到检验。今春,这些公司敦促说客们吹响了攻占华盛顿的号角,因为当时美国国家税务局正在制定用于判定谁有资格获得联邦税收优惠的规定;同时也在加州掀起了攻坚战,因为加州政府可能会提供更多的财务奖励。

在天然二氧化碳存储层中,岩石会像储存石油一样安全地将气体储存在某个地方。全球气候科学专家组IPCC称,在有着良好设计和管理的项目中,超过99%的被注射二氧化碳“有可能”能够储存上千年的时间。此外,IPCC还表示,二氧化碳随着时间的推移会变得越来越“懒惰”,因此一个项目或许可以将所有二氧化碳储存在地下“高达数百万年的时间”。

问题在于如何确保CCS发挥其作用。监管方希望防止二氧化碳进入可能引发破坏的其他地下区域,包括私人地产或地质层位,例如饮用水资源。他们还希望确保二氧化碳不会在数年甚至是数个世纪之后重新回到地面上。如果与世隔绝的二氧化碳泄露至空气中,那么其拯救气候的价值将荡然无存。同时,因捕捉二氧化碳而获得补贴的污染方也就无法带来任何可持续的效益。

这个行业的华盛顿闹剧的焦点在于,政府是否应聘请独立第三方来验证原油公司已经按照其所称的数量安全地储存了二氧化碳。Oxy资助的一个行业组织“碳捕捉联盟”(成员包括壳牌公司)最近向美国国家税务局致函,称这类验证对于这类优惠政策的生命力“至关重要”。这一看法与另一个机构“能源发展中心”发生了冲突,其成员包括埃克森美孚和Denbury Resources,这两家公司都有广泛的CCS项目。该组织反对强制性的第三方验证。英国石油公司最近退出了这一组织,并转而支持强制性验证。

然而,除了华盛顿之外,Oxy也正在尝试突破某些规定。加州推出的补贴甚至比联邦税收优惠更加优厚。如果公司可以证实自己使用了低碳流程来生产在加州销售的运输燃料,那么加州政府则会向它们提供“碳积分”,这些公司可以将碳积分出售给其他不够环保的油品生产商。每减排一吨二氧化碳获一个积分,后者当前的出售价格为200美元。这是现金,并非是针对税收的减免。Oxy一直在与加州政府进行交涉,要求其必须采取措施,对Oxy希望注入West Seminole油田的人为二氧化碳进行监控。这些气体来自于得州潘汉德尔的两家乙醇厂。

得州普兰维尤位于卢波克与阿马里洛之间,其高速路限速120公里,但人们对此并不怎么在乎。这个城镇(城镇名称Plainview拆开后有“一目了然”之意——译者注)可谓是“名副其实”:在我到访的清晨,城镇有着像煎饼一样平坦的地貌,衬托着广袤的橙色天空,可谓是一望无垠。乙醇厂七个80.7万加仑的发酵罐占据着城镇东部边缘的地平线,这家工厂的所有者是得州弗里斯克的White Energy。

在美国,制造乙醇的主要原料是玉米,而且乙醇也一直被市场称为一种清洁能源。但其生产过程会产生大量的二氧化碳,而且整个发酵流程类似于啤酒酿造,闻起来也是如此。在日出之后,我与White Energy的首席执行官布莱恩·斯蒂恩哈德一道围着厂子转了一圈。当我们来到乙醇储罐区域时,他指了指罐子上的一个管道。它每年排出高达35万吨的二氧化碳。离这里一个小时车程的White Energy希尔福德工厂亦是如此。

White Energy与Oxy已经向加州空气资源委员会(简称CARB)提出申请,要求加州为其铺设管道向West Seminole油田输送二氧化碳并填埋的举措发放积分。斯蒂恩哈德预计,如果监管方批准,而且White Energy有方法向加州输送所有产自普兰维尤和希尔福德的乙醇,那么这些积分将在12年之内带来3.6亿美元至7.2亿美元的收益。该项目在这一期间还将获得联邦优惠政策,有望抵消约2.75亿美元的税费。在其他地区设立的CCS项目将比这个项目要大得多。

然而障碍在于,加州在确保注入二氧化碳的密闭性方面的规定比联邦层面更严格。但这些规定对实际的影响仍未完全实现。例如,Oxy的首席地质学家比尔·拉茨对我说,CARB一开始希望Oxy将光纤“地音探听器”插入West Seminole油田每个注射二氧化碳的油井,以监听这类注射是否会引发地震。Oxy认为,考虑到成本因素,此举是一个“毫无希望的举措”。因此Oxy要求CARB允许它在少数几个井中放置地震探听器,并在其他地方使用更加便宜的地表地震监测器。

CARB官员称,他们不会就与Oxy的讨论发表评论,而且可能于今春晚些时候对West Seminole是否部署这些仪器进行裁决。3月,CARB对Oxy提交的一篇520页报告进行了审核,该报告称油田可以安全地对二氧化碳进行封闭存储。当我要求查阅这一报告时,遭到了Oxy和CARB的拒绝。后来《财富》杂志向CARB提交了公开记录请求,该机构才同意这一要求。在这之后,Oxy才提交了一份对此前已提交报告进行了大幅修订的新版报告,这个版本的报告会删掉大量公司称之为“商业机密”的信息。其中并未删减的内容则涉及泽勒这位Oxy技术高管在休斯顿曾经对我说过的一个四词结论。当时,我曾经问他人为二氧化碳是否有可能从Oxy帕米亚油田逃逸的问题。这位工程师说:“不会逃逸。”

West Seminole油田的路边入口放置着一个破旧、锈迹斑斑的标志,上面似乎有不少弹孔。在油田的某些区域,钻井仍在上下往复地运动着,不少老旧机械躺在干燥的矮树丛上面。这个场景让人联想起到了石油工业墓地。

这个地区是否会变成一个另类的墓地——二氧化碳的栖息之地,最终取决于人类将如何应对顽劣复杂的全球气候变暖现象。前行意味着这个被广泛视为解决气候变化问题的重要技术可能最终将得到规模化使用;拖延则会让该技术无法走出这片天地,而正是在这个地方,当我在一个灰蒙蒙的下午望向油田时,一只孤鸟掠过West Seminole。也正是在这个地方,每天都有更多的二氧化碳流入了大气。

消灭气候变化

碳捕捉与隔离(CCS)展现出了其应对气候变化的潜力,然而,该技术离部署还有很远一段距离。本文列举了以下事实来帮助人们了解该技术的未来。

1.越来越沉重的担子

按照联合国抑制气候变化的目标,我们需要将全球与能源相关的二氧化碳排放量从目前每年的约330亿吨减至2050年的100亿吨以下。国际能源机构称,这一期间,CCS必须承担约9%的碳削减任务,到2050年则需承担28%的削减任务。

2.到目前为止,进展十分缓慢

政府顾问机构国家石油委员会在2019年12月发布的一项调查显示,在美国,2018年与能源相关的二氧化碳排放总量为53亿吨,但美国仅打造了2500万吨的二氧化碳储存能力,仅够填埋的量还不到这些排放量的千分之五。

3.很大的空间

国家石油委员会的报告称,美国有足够的地层空间来存储发电厂和工厂这类“固定”气源数百年的二氧化碳排放量。

老旧油田是当前存储能力的主力军;科学家称,潜力更大的是陆地和海底天然储存盐水(不是原油)的地层。

4.向地下大空间进军

CCS始于2019年的戈冈,这是雪佛龙主导的一个澳大利亚项目,它从水下天然气田捕捉二氧化碳,然后将其注入一个岛屿的地层中。在全部投产之后,它将成为全球最大的CCS项目之一,每年能够注射高达400万吨的二氧化碳。(财富中文网)

本文另一版本登载于《财富》杂志2020年4月刊。

译者:MS

Like an old racehorse, the West Seminole oilfield, a 12-square-mile patch of dirt on Texas’s far western flank, has been trudging along for years, kept kicking by an elixir its jockey shoots into its rump.

On a recent afternoon, as storm clouds blanketed the field and a winter wind howled, dozens of rusty pump jacks rocked up and down, groaning with each revolution as they sucked out more black gold. The drug that the field’s operator, Occidental Petroleum, injects into West Seminole loosens the oil in the stone beneath the sagebrush—forcing from the rock ever more of the hydrocarbon treasure locked inside its geologic pores. The magic medicine is an old industrial gas with a new image problem: carbon dioxide.

For decades, Occidental has been pumping massive quantities of CO₂ into the ground, juicing the flow of oil in aging fields that have lost the oomph nature originally gave them. The CO₂ frees more oil to rise to the surface, where it can be sold and burned. The petroleum industry has used this turbocharging technique—called “enhanced oil recovery”—elsewhere. But Houston-based Occidental is a global expert. Across thousands of square miles of eastern New Mexico and western Texas, on the iconic swath of land called the Permian Basin, the company nicknamed Oxy has built a multibillion-dollar web of infrastructure to manage vast quantities of the CO₂. The Permian rocks’ structure makes them particularly giving of their oil when their spongelike holes are coaxed with the greenhouse gas in liquid-like form.

Oxy buys CO₂ drilled from natural formations in Colorado and New Mexico, then sends it through thousands of miles of pipelines, goaded by massive pump stations. At the end of the line, the company blasts it into thousands of wells that fan out like toy soldiers across the Permian, a booming chunk of the American West that now accounts, extraordinarily, for some 5% of global oil production. Oxy’s setup amounts to a ruthlessly efficient assembly line for hydrocarbons.

Now, amid rising consumer anger about global warming and ballooning government subsidies for companies working to solve it, Oxy is attempting a stunning CO₂ pivot. It hopes to stop pumping into its fields CO₂ extracted from the earth, and instead deploy CO₂ sucked from man-made sources: from power plants, factories, and even thin air.

The company’s ambition is to build into a core business a process that has long been little more than a science project: “carbon capture and storage,” or CCS. It involves chemically snagging CO₂, typically as it’s wafting out of smokestacks but also from ambient air itself, and then injecting it into subterranean rocks. The goal: Rather than continue to dump CO₂ into the atmosphere, where it’s thickening a chemical blanket that’s warming the earth, humanity can bury it underground, ostensibly forever.

Countless difficulties imperil the CCS dream. Influential environmentalists oppose it, arguing it diverts attention from renewable energy. Beyond principle, technical dilemmas loom. One, now fueling a technological race, is how to slash the cost of capturing CO₂, which remains too expensive to work without subsidy. Another, now evolving into a high-stakes lobbying fight, is how far regulators should go in forcing oil companies to prove that CO₂ they’re sending into rock stays safely where it’s put.

No member of Big Oil is gunning harder for CCS than Oxy. Even before concerns about the coronavirus—and a global petroleum-price war—sent oil-company shares tumbling this March, Oxy was trading around a 15-year low, burdened by debt from a recent acquisition. And its CO₂-fueled position in the Permian is core to its viability. So from its Houston headquarters, whose walls are hung with glamour shots of oil rigs, Oxy is making a series of bold CCS bets. One is on a contraption of massive fans that would suck CO₂ from the air. Another is a bid to establish what amounts to a green-minded polluters’ club: a network in which some of America’s biggest industrial emitters would capture and sell CO₂ to Oxy, delivering it through an as-yet-unbuilt pipeline bankrolled with the help of American taxpayers.

If the plans work, Oxy contends, the company will be able to accurately say that much of its oil is “carbon negative”—actually good for the planet, because extracting it would involve the safe disposal of more CO₂ than burning it would emit. More immediately accretive to Oxy’s bottom line, the move would boost its oil sales and also capture subsidies governments are rolling out to companies that can prove they’re capturing man-made, or “anthropogenic,” CO₂. For Oxy, such a masterstroke might repaint its brown corporate image green. It also could gird the company for a future in which, more oil executives are coming to believe, they will have to somehow neutralize emissions from their hydrocarbons in order to continue selling them.

Vicki Hollub, Oxy’s CEO, tells me that she has concluded that her company’s “social license to operate”—the consumer and political buy-in any firm needs to sell its product—depends on doing “all that we can do to address climate change.” The trick will be to do so while satisfying shareholders. Hollub argues Oxy’s CO₂ expertise is a competitive edge in an industry ever more concerned about a warming planet. “The world will transition out of fossil fuels, but it’s going to take quite a long time,” she says. Along the way, “the last barrel of oil produced in the world” should come not from a new well but from an aging field, helped by CO₂. “The carbon footprint is lower,” she says, “and it’s just more efficient for the planet.” Like lemonade from lemons, her environmental argument leverages her corporate portfolio.

Anthony Cottone, senior director for strategic development at Oxy Low Carbon Ventures, a unit the company created to engineer this shift, is even more direct. Buffeted by today’s push for lower-carbon energy, “oil companies need a reason to exist,” says Cottone, who contends that reason should be to serve up CCS. “It’s a second chance.”

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As consumers eye a torrent of natural disasters indicative of a warming world, scientific experts say curbing carbon emissions enough to avert the worst consequences of climate change will require deploying CCS at grand scale. The existential task, according to the Intergovernmental Panel on Climate Change, or IPCC, a scientific body whose pronouncements frame conventional wisdom on global warming, is to slash emissions by 2050 to “net zero,” meaning any remaining emissions would have to be offset by pulling CO₂ out of the air.

So far, emissions continue to rise. Although renewable energy use is growing fast, the International Energy Agency projects fossil fuels, which provided 81% of global energy in 2018, still will provide 74% in 2040. If there’s any chance to meaningfully decarbonize the economy, it will require decoupling the emission of greenhouse gases from the burning of hydrocarbons. And that will mean grabbing as much as possible of the approximately 33 billion metric tons of CO₂ that fossil fuel combustion produces annually and siphoning it away.

That is why governments are racing to support CCS—from Sacramento to Washington, from Texas to North Dakota, from Canada to the U.K. to Norway and beyond. Some of them view the technology as a way to sustain their own fossil-fueled economies. Others see it as a bridge to a future when renewable energy is cheap and robust enough to power the world largely on its own.

Carbon capture, in short, presents heavy industry and all who profit from it with the possibility of switching in the public eye from climate villains to climate saviors—without abandoning their reliance on fossil fuel, and largely at public expense. It’s a potential new lease on life at a time when markets—far more than policymakers—are pushing polluters to clean up their acts. In January, BlackRock, the world’s largest asset manager, announced it will reorient its investments to trim their climate risk, including reducing fossil fuel exposure. In February, BP, the British oil behemoth, said it would aim for net-zero carbon emissions by 2050, a plan that depends largely on CCS.

With real money suddenly on the line, the race to scale up CCS has entered a cutthroat, meaning very real, phase. The competition is among the surest signs that global capitalism is undergoing a fundamental transformation to adapt to a warming world. Whether the metamorphosis will actually check climate change is, alas, another question.

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The promise and the difficulty of large-scale CCS loom in cement and steel over the outskirts of southwest Houston. The W.A. Parish Generating Station was the seventh-largest CO₂ emitter in the U.S. in 2018. It also houses one of the largest carbon-capture projects in the world.

As I approach Parish on a drizzly winter morning, I try to wrap my head around the notion that CCS might anchor a green future. My first glimpse, from several miles away on the highway, is of the plant’s four dominant smokestacks. They tower some 500 feet, dwarfing anything else on the horizon. When I reach the entrance, where the red, white, and blue sign boasts “Pride & Power,” I see a black pile of coal so massive that two yellow earth-moving machines crawling atop it, grunting as they spread the solid fuel, look from my vantage point like toy trucks. The coal arrives from Wyoming, typically twice daily, in trains about 120 cars long.

The carbon-capture project—dubbed Petra Nova, Latin for “new rock”—starts with a 15-foot-diameter pipe that sucks, from the smokestack of one of Parish’s four coal-fired power-generating units, some of the waste gas it coughs out. CO₂ constitutes about 13% of that waste gas, which whooshes through the pipe and into a 300-foot-tall tower. That tower is a vertical maze of tubes, inside which the gas mixes with a chemical, amine, that grabs the CO₂. As the rest of the gas heads into the sky, the amine, in another chemical reaction, releases the CO₂, which flows into huge compressors. Pressurized, the CO₂ enters a pipeline, travels 81 miles to an oilfield near Vanderbilt, Texas, and is injected into the earth—with the aim of helping produce a lot of sellable oil.

The carbon-capture machinery is working as planned, says NRG, the power producer that helped launch the project and owns Parish. In 2017 and 2018, Petra Nova’s first two full years of operation, it captured about 8% of the approximately 32 million tons of CO₂ that the Parish plant produced. The rest has risen into the atmosphere. But that small victory was the objective, Judith Lagano, NRG’s senior vice president of asset management, tells me during a tour of the plant: “It’s doing what it was supposed to do.”

Financially, however, Petra Nova, whose $1 billion price tag was defrayed by $195 million in federal grants, has underperformed. Global oil prices and the quantity of oil the CO₂ has wrung from the field near Vanderbilt have fallen below expectations and triggered $209 million in “impairment losses” for NRG in 2016 and 2017.

Today, Lagano says, NRG has new hopes for Petra Nova’s profitability. One reason is Texas know-how: NRG and its partners expect, as they’re getting more familiar with the oilfield, to boost production. A more immediate reason is Washington politicking: A newly generous carbon-capture tax break is about to start flowing.

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The tax credit, passed in 2018, succeeds a much-smaller prior version. It results from six years of oil-industry lobbying, in large part by Oxy. When I ask Oxy’s Hollub whether that push was defensive, to ensure her industry didn’t lose ground to renewables, or offensive, to win Oxy market share over oil rivals, she doesn’t flinch. “It was, without a doubt, an offensive move,” she says.

The subsidy gives operators of CCS projects, for 12 years, a tax credit ramping up to $35 for every metric ton of man-made CO₂ they catch and deploy to boost oil production. It gives them a credit reaching $50 for every metric ton they capture and shoot into a different sort of geology, filled not with oil but with salty water. Studies suggest underground “saline aquifers” could be stuffed with quantities of CO₂ that dwarf those in oilfields—indeed, that could entomb global emissions through the end of the century.

Once Oxy won the subsidy, it raced to take advantage of it. In 2018, it created Oxy Low Carbon Ventures, essentially a low-carbon skunkworks. Its marching orders were “to replace natural CO₂ with anthropogenic CO₂” in the Permian, says Robert Zeller III, a buttoned-down chemical engineer and Oxy lifer who was tapped as the unit’s vice president for technology. Zeller and I are speaking at Oxy’s headquarters, in a windowless and mirthless conference room. Oxy won’t let me meet with Zeller in his office, in part for fear, the spokeswoman overseeing the discussion explains, that I’ll see something on the walls that’s too revealing.

In plain English, says Zeller, his unit’s mandate was: “You have a blank palate. Go figure it out.” The team figured it out—through some calculations that bowled them over. Burning a barrel of oil typically coughs out about 8,000 cubic feet of CO₂, Zeller says. The team realized that Oxy typically shoots about the same quantity of CO₂ into the Permian to produce each barrel of enhanced-recovery oil. That meant that if Oxy could capture enough CO₂ to replace the natural CO₂ it was using, it could call that oil “carbon-neutral.” The equation would be even more compelling in certain regions where the geology requires more CO₂ to push out every barrel. CCS-produced oil from those formations could be not just carbon-neutral, but actually carbon-negative.

“That,” Zeller says, “was the eureka.”

To capture CO₂, Oxy is pursuing two parallel paths. The sexy one aspires to grab the gas from thin air. Studies have concluded that if enough CO₂ could be economically vacuumed out of the sky, the climate could benefit materially. A handful of “direct air capture” startups have since become investor darlings. Bill Gates was an early backer of a Canadian firm called Carbon Engineering, which has built a pilot plant in British Columbia. Oxy invested in Carbon Engineering in January 2019, after concluding its technology is particularly scalable in oilfields. (U.S.-based oil major Chevron also invested in the firm. Neither oil giant will say how much it put in.)

The challenge is to slash the technology’s cost. Zeller says Carbon Engineering’s first commercial-scale plant will be up and running in the Permian by 2023. It will be sized to take from the sky 1 million metric tons of CO₂ yearly, roughly as much as is coughed out by 216,000 cars. The plant’s likely cost: $1 billion. “The first of a kind is going to cost too much,” he says, but Oxy intends to position potentially dozens more such facilities in the region, at which point Zeller expects the cost for each to fall at least 30%.

Oxy’s less-sexy strategy is to lock down a supply of anthropogenic CO₂ from smokestacks, Petra Nova–style. It has mapped the locations of America’s biggest emitters: power plants, steel plants, petrochemical plants, and more. Oxy executives won’t show me their map—it’s presumably one of the things on their walls I’m not supposed to see. But emissions data is publicly available, and as CCS enthusiasm spreads, such maps line the walls of more and more offices in the oil patch. They show hotspots in Midwest coal-burning country and throughout the Texas and Louisiana oil colossus. Oxy is now scrambling to line up deals for the CO₂ these polluters are releasing into the atmosphere.

It’s also now lobbying Washington for another subsidy, this one for a pipeline to ferry human-spewed CO₂ to the Permian. In case the government doesn’t concur, Hollub tells me, Oxy is wooing infrastructure-investment funds. Her ultimate goal: Cheaper CO₂, because it and electricity are the biggest costs in Oxy’s Permian operation. By “the mid to latter part of the 2020s,” Hollub says, a shift to anthropogenic gas should cut Oxy’s CO₂ costs by 20% to 30%.

Many other big oil companies, consultants and bankers tell me, are also angling for CO₂ pipeline incentives. “They can’t let anyone know they’re jockeying,” explains one well-placed consultant who doesn’t want to be identified, “because then people would know they’re not doing it for society—they’re doing it for themselves.”

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To monetize CCS, companies need permission from regulators to shoot CO₂ underground. The rules governing such storage are young, they differ among jurisdictions, and they have yet to be tested. This spring, they’re prompting lobbyist combat in Washington, where the Internal Revenue Service is formulating rules to govern who qualifies for the federal tax credit—and in California, where a potentially bigger financial prize awaits.

In natural CO₂ deposits, rock securely traps gas much as, elsewhere, it traps oil. The IPCC, the global climate-science group, says more than 99% of injected CO₂ is “likely” to stay put for 1,000 years in a well-designed and managed project. What’s more, the IPCC says, CO₂ tends to grow more “immobilized” over time, and thus a project could retain essentially all of its CO₂ “for up to millions of years.”

The question is how to ensure CCS is done well. Regulators want to prevent CO₂ from seeping into other underground areas—either into someone else’s property, or into geologic layers, such as drinking-water sources, where it could cause harm. They also want to make sure it doesn’t waft back up, years or even centuries later. If sequestered CO₂ leaked into the sky, its climate-saving value would be negated, and the polluter that pocketed subsidies for capturing it would have contributed no lasting benefit.

The industry’s D.C. drama boils down to whether an independent third party should verify that oil companies have safely stored as much CO₂ as they claim. An industry group that Oxy helps fund, the Carbon Capture Coalition, whose roster also includes Shell, recently wrote to the IRS that such verification is “vitally important” to the viability of the credit. That puts them at odds with another group, the Energy Advance Center, which lists ExxonMobil and Denbury Resources, both of which have extensive CCS operations, among its members; it opposes mandatory third-party verification. BP recently quit that group, and the company endorsed mandatory verification.

Beyond Washington, however, Oxy is trying to loosen some rules. Even richer than the federal tax break is a subsidy that California is rolling out. When companies can substantiate that they’ve used low-carbon processes to produce transportation fuel they sell in California, the state grants them “carbon credits,” which they can sell to other, less-green fuel producers. A credit representing one metric ton of CO₂ saved currently sells for about $200. And that’s cash, not merely a credit against taxes. Oxy has tussled with California over what it must do to monitor man-made CO₂ that Oxy wants to inject at West Seminole. The source of that gas: two ethanol plants in the Texas Panhandle.

Plainview, Texas, lies between Lubbock and Amarillo, on a highway whose speed limit is 75 miles per hour but doesn’t seem to much matter. The town’s name fits: On the early morning I visit, the pancake-flat landscape, offset by a vast orange sky, affords what seems an endless vista. Dominating the horizon on the eastern edge of town are the seven 807,000-gallon fermentation tanks at an ethanol plant owned by Frisco, Texas-based White Energy.

Ethanol, made in the U.S. primarily from corn, has long been marketed as a clean fuel. But its production, a process of fermentation that resembles—and smells like—beermaking, produces gobs of CO₂. Soon after sunrise, I circle the plant with Brian Steenhard, White Energy’s chief executive. As we linger at the ethanol tanks, he points to a pipe atop one. It belches as much as 350,000 tons of CO₂ yearly. White Energy’s Hereford plant, an hour away, emits about the same amount.

White Energy and Oxy have applied to the California Air Resources Board, known as CARB, to receive credits for capping those pipes and sending the CO₂ to the West Seminole field for burial. Steenhard estimates that if regulators signed off, and if White Energy figured out how to ship to California all the ethanol it produced in Plainview and Here¬ford, the credits would generate between $360 million and $720 million over 12 years. The project could receive federal incentives over that same span, potentially offsetting some $275 million in taxes. CCS projects being hatched elsewhere would be far, far larger.

The obstacle: California has tougher requirements than the feds for ensuring injected CO₂ stays put. But those rules’ effects on the ground still are taking shape. Originally, for instance, CARB wanted Oxy to insert fiberoptic “geophones” into each West Seminole CO₂-injection well to listen for signals that the injection might be prompting an earthquake, Bill Raatz, Oxy’s chief geologist, tells me. Oxy argued that was “a complete nonstarter” for cost reasons, Raatz says, so Oxy asked CARB to let it put a geophone down no more than a handful of the wells and use cheaper aboveground seismic monitors elsewhere.

CARB officials say they won’t comment on their discussions with Oxy and may rule on the West Seminole application later this spring. In March, CARB was reviewing a 520-page document from Oxy that argues that the field would safely sequester CO₂. When I asked to see it, both Oxy and CARB refused to give it to me. Only after Fortune submitted an open-records request to CARB did the agency relent. And only after that did Oxy hand over a heavily redacted version that it had submitted to CARB. That version blacked out big chunks of information the company calls “business confidential.” What wasn’t redacted boils down to a four-word argument that Zeller, the Oxy technology executive, had lobbed at me in Houston. I asked him about the likelihood that man-made CO₂ at Oxy’s Permian fields might escape. Said the engineer: “It ain’t coming out.”

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A roadside entrance to the West Seminole field is marked by a worn, rusty sign, pocked with what appear to be bullet holes. On sections of the field, among the pump jacks still rocking, chunks of old machinery lie atop the dry brush. The scene evokes an oil-patch graveyard.

Whether this acreage should become a graveyard of a different sort—a resting place for CO₂—is, fundamentally, a question about how humanity will wrestle with the wicked complexities of global warming. Proceeding will signal that a technology widely seen as crucial to addressing climate change may finally scale. Delay will leave the future of that technology in the same place where a lone bird is gliding above West Seminole on the gray afternoon I glimpse the field. It’s the place where, every day, more CO₂ is heading: up in the air.

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Burying climate change

Carbon capture and sequestration (CCS) shows promise as a weapon against climate change, but the technology has barely begun to be deployed. Here, some facts to keep the science in perspective.

1. A growing slice of the pie

Curbing climate change in line with United Nations goals would require slashing global energy-related CO₂ emissions, now about 33 billion tons a year, to below 10 billion tons in 2050. CCS would have to shoulder about 9% of the carbon-cutting load between now and 2050, and 28% of cuts in 2050 itself, according to the International Energy Agency.

2. So far, slow going

In the United States, total energy-related CO₂ emissions were 5.3 billion tons in 2018. But the U.S. has developed only about 25 million metric tons of CO₂-storage capacity, according to a December 2019 study by the National Petroleum Council, a government advisory group, enough to bury less than one-half of 1% of those emissions.

3. Plenty of room

The U.S. has enough room in geologic formations to store hundreds of years’ worth of emissions from “stationary” sources like power plants and factories, according to the National Petroleum Council’s report.

Aging oilfields account for most current capacity; the greater potential, scientists say, is in underground formations onshore and offshore that naturally hold salty water, not oil.

CCS began in 2019 at Gorgon, an Australian project led by Chevron that’s capturing CO₂ from an underwater natural-gas field and injecting it into a formation under an island. When ramped up, it will be one of the world’s biggest CCS projects, injecting up to 4 million metric tons of CO₂ per year.

A version of this article appears in the April 2020 issue of Fortune.

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