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碳捕获并不难,下一步才是难题

碳捕获并不难,下一步才是难题

EAMON BARRETT 2021-12-15
目前捕获来的二氧化碳唯一可行的用途,就是用来提高石油的开采率。

现在,全球都在朝着2050年实现净零排放的目标努力,不过有一些污染最严重的行业暂时无法完全消除生产环节的碳排放,于是这些行业的投资人发明了一个新的常用词——碳捕获、利用与封存,英文简称为CCUS。

今年4月份,石油巨头埃克森美孚公司表示要在得克萨斯州的油田建设一个1000亿美元的CCUS设施。矿业巨头力拓集团也于10月份宣布将在冰岛的炼铝厂部署CCUS技术。全球水泥与混凝土协会也表示将在2030年前建设10个工业级的CCUS项目。

CCUS项目的目的不是消除碳排放,而是要捕获工业生产排放的二氧化碳,然后将它封存在某处——比如某个地下洞穴,而不是将它排放到大气中去污染环境。在一个零碳的世界里,像油气生产商、炼铝厂和水泥制造商这种重污染企业必然会高度依赖CCUS技术的应用,因为这些行业是不可能完全做到零排放的。

不过CCUS也有一个严重缺陷,甚至阻碍了它在现实世界中的广泛应用——捕获的碳只有一种有利可图的应用,那就是以石油的形式生产更多的碳。

碳捕获

CCUS并不是一项全新的技术。 油气行业应用CCUS技术已经有至少50年了,只不过由于高成本和低效率等原因,成功的例子较为有限。过去10年间,已经有几十家油气公司放弃了不赚钱的CCUS项目。雪佛龙公司也在今年7月坦承,该公司2016年在澳大利亚高庚天然气田建设的CCUS项目所捕获的二氧化碳量还不到它起初承诺的一半。

香港中文大学地理与资源管理学教授徐袁指出:“我们从事碳捕获已经有差不多50年了,但这个行业的发展仍然不是很好。”他表示,CCUS长期未取得成功的原因是投资不足。

来自国际能源署的数据显示,2020年全球的所谓“清洁能源”投资只有不到0.5%投向了CCUS,总额只有45亿美元左右。从历史经验看,政府和企业更愿意投资于可再生能源技术,而不是CCUS,因为可再生能源不仅仅可以减少碳排放,还可以带来其他效益——比如发电。

另外,碳的捕获、利用与封存并不是一件容易的事。碳捕获设施的成本是很高的,而且运行中还要消耗大量能源。另外,碳从捕获地向存储地的转运也不啻于物流和监管上的一场噩梦,很少有企业愿意为此买单。徐袁表示,如果没有盈利的可能性,企业就会把CCUS当成一个零收益的“公共产品”敬而远之,而不是企业经营的必需品。

但是现在,随着越来越多的国家要求企业必须显著降低碳排放,很多企业又将碳捕获技术当成了快速减排的一种手段。

碳税

一些地方的监管机构已经开始对超配额排放的企业征税“碳排放税”了。这种政策显著改变了碳捕获技术的相对成本——如果企业的排放成本继续上涨,那么相比于什么都不做,开展碳捕获的成本显然就会有所降低。

然而,成本更低并不等于盈利。在利用层面,按理说CCUS是应该可以给投资者带来投资回报的。不过迄今为止,捕获的碳的唯一有利可图的用途,就是利用加压的二氧化碳,让老旧的油井泵出更多石油。

加拿大碳捕获公司Delta CleanTech的执行主席莱昂内尔·坎贝茨指出:“捕获1吨二氧化碳是有直接成本的,目前捕获来的二氧化碳唯一可行的用途,就是用来提高石油的开采率。”这对环境来说,充其量算是“边污染边治理”。

2020年全年,全球所有的大型CCUS项目的碳捕获能力大约是4000万吨二氧化碳,还不到全世界一周碳排放的一半。根据国际能源署的预测,要想实现2050年全球净零排放的目标,那么到本世纪中叶,全球的碳捕获能力至少需要增加190倍,达到每年76亿吨。这就意味着全世界将捕获更多的碳,但这些捕获来的碳却并没有很好的用途。

坎贝茨表示:“我们必须发展一种产业来利用我们所捕获的所有二氧化碳。”

利用

二氧化碳已经有了很多的工业用途,比如化肥生产商会将二氧化碳与氨结合来生产尿素,屠宰厂会用二氧化碳屠宰牲畜,饮料生产商会用它制造碳酸饲料。近些年,还有人将二氧化碳与水泥混合,以制造更耐用的混凝土。而化学制造商则可以利用捕获的碳生产塑料——尽管塑料和混凝土也会破坏环境。

这些企业虽然需要二氧化碳,但并不需要几十亿吨那么多。根据国际能源署的数据,全球工业企业每年使用的二氧化碳只有2.3亿吨,远低于上文提到的76亿吨。虽然过剩的二氧化碳也可以封存在地底,但目前看来,“碳存储即服务”仍然是一个非常稚嫩的市场。

为了寻找新的商业模式,Delta CleanTech公司向其家乡加拿大卡尔加里市的研究人员捐赠了一批捕获的二氧化碳。这些研究人员参加了马斯克资助的Xprize竞赛,该竞争旨在通过研发碳捕获技术以及由捕获的碳制成的产品来促进碳捕获技术的市场化。该竞赛于今年2月启动,奖金为1亿美元,预计将在2年内宣布获奖者。

马斯克在竞赛启动时表示:“我们的最终目标是实现规模化的碳提取,而且要充分考虑每捕获一吨碳的成本,包括对环境的影响。” Xprize虽然是一个激动人心的奖项,但与实现碳捕获技术规模化所需的资本相比,则显得杯水车薪。从国际能源署的数据看,2020年全球在CCUS领域的投资只有45亿美元,离规模化还有极大的投资缺口。不过就像可再生能源领域的投资一样,只要对该领域持续进行投资,它的成本也会逐渐下降。比如过去10年间,归功于持续不断的投资,太阳能电池板的成本已经降低了85%,太阳能已经成了目前最便宜的能源形式。

国际能源署的分析师在今年2月份的一份报告中指出:“在推进净零排放的过程中,我们不能因为CCUS‘太贵’就不予采用。CCUS还有很大的降低成本的空间——风能和太阳能的经验都表明这是可能的。”(财富中文网)

译者:朴成奎

现在,全球都在朝着2050年实现净零排放的目标努力,不过有一些污染最严重的行业暂时无法完全消除生产环节的碳排放,于是这些行业的投资人发明了一个新的常用词——碳捕获、利用与封存,英文简称为CCUS。

今年4月份,石油巨头埃克森美孚公司表示要在得克萨斯州的油田建设一个1000亿美元的CCUS设施。矿业巨头力拓集团也于10月份宣布将在冰岛的炼铝厂部署CCUS技术。全球水泥与混凝土协会也表示将在2030年前建设10个工业级的CCUS项目。

CCUS项目的目的不是消除碳排放,而是要捕获工业生产排放的二氧化碳,然后将它封存在某处——比如某个地下洞穴,而不是将它排放到大气中去污染环境。在一个零碳的世界里,像油气生产商、炼铝厂和水泥制造商这种重污染企业必然会高度依赖CCUS技术的应用,因为这些行业是不可能完全做到零排放的。

不过CCUS也有一个严重缺陷,甚至阻碍了它在现实世界中的广泛应用——捕获的碳只有一种有利可图的应用,那就是以石油的形式生产更多的碳。

碳捕获

CCUS并不是一项全新的技术。 油气行业应用CCUS技术已经有至少50年了,只不过由于高成本和低效率等原因,成功的例子较为有限。过去10年间,已经有几十家油气公司放弃了不赚钱的CCUS项目。雪佛龙公司也在今年7月坦承,该公司2016年在澳大利亚高庚天然气田建设的CCUS项目所捕获的二氧化碳量还不到它起初承诺的一半。

香港中文大学地理与资源管理学教授徐袁指出:“我们从事碳捕获已经有差不多50年了,但这个行业的发展仍然不是很好。”他表示,CCUS长期未取得成功的原因是投资不足。

来自国际能源署的数据显示,2020年全球的所谓“清洁能源”投资只有不到0.5%投向了CCUS,总额只有45亿美元左右。从历史经验看,政府和企业更愿意投资于可再生能源技术,而不是CCUS,因为可再生能源不仅仅可以减少碳排放,还可以带来其他效益——比如发电。

另外,碳的捕获、利用与封存并不是一件容易的事。碳捕获设施的成本是很高的,而且运行中还要消耗大量能源。另外,碳从捕获地向存储地的转运也不啻于物流和监管上的一场噩梦,很少有企业愿意为此买单。徐袁表示,如果没有盈利的可能性,企业就会把CCUS当成一个零收益的“公共产品”敬而远之,而不是企业经营的必需品。

但是现在,随着越来越多的国家要求企业必须显著降低碳排放,很多企业又将碳捕获技术当成了快速减排的一种手段。

碳税

一些地方的监管机构已经开始对超配额排放的企业征税“碳排放税”了。这种政策显著改变了碳捕获技术的相对成本——如果企业的排放成本继续上涨,那么相比于什么都不做,开展碳捕获的成本显然就会有所降低。

然而,成本更低并不等于盈利。在利用层面,按理说CCUS是应该可以给投资者带来投资回报的。不过迄今为止,捕获的碳的唯一有利可图的用途,就是利用加压的二氧化碳,让老旧的油井泵出更多石油。

加拿大碳捕获公司Delta CleanTech的执行主席莱昂内尔·坎贝茨指出:“捕获1吨二氧化碳是有直接成本的,目前捕获来的二氧化碳唯一可行的用途,就是用来提高石油的开采率。”这对环境来说,充其量算是“边污染边治理”。

2020年全年,全球所有的大型CCUS项目的碳捕获能力大约是4000万吨二氧化碳,还不到全世界一周碳排放的一半。根据国际能源署的预测,要想实现2050年全球净零排放的目标,那么到本世纪中叶,全球的碳捕获能力至少需要增加190倍,达到每年76亿吨。这就意味着全世界将捕获更多的碳,但这些捕获来的碳却并没有很好的用途。

坎贝茨表示:“我们必须发展一种产业来利用我们所捕获的所有二氧化碳。”

利用

二氧化碳已经有了很多的工业用途,比如化肥生产商会将二氧化碳与氨结合来生产尿素,屠宰厂会用二氧化碳屠宰牲畜,饮料生产商会用它制造碳酸饲料。近些年,还有人将二氧化碳与水泥混合,以制造更耐用的混凝土。而化学制造商则可以利用捕获的碳生产塑料——尽管塑料和混凝土也会破坏环境。

这些企业虽然需要二氧化碳,但并不需要几十亿吨那么多。根据国际能源署的数据,全球工业企业每年使用的二氧化碳只有2.3亿吨,远低于上文提到的76亿吨。虽然过剩的二氧化碳也可以封存在地底,但目前看来,“碳存储即服务”仍然是一个非常稚嫩的市场。

为了寻找新的商业模式,Delta CleanTech公司向其家乡加拿大卡尔加里市的研究人员捐赠了一批捕获的二氧化碳。这些研究人员参加了马斯克资助的Xprize竞赛,该竞争旨在通过研发碳捕获技术以及由捕获的碳制成的产品来促进碳捕获技术的市场化。该竞赛于今年2月启动,奖金为1亿美元,预计将在2年内宣布获奖者。

马斯克在竞赛启动时表示:“我们的最终目标是实现规模化的碳提取,而且要充分考虑每捕获一吨碳的成本,包括对环境的影响。” Xprize虽然是一个激动人心的奖项,但与实现碳捕获技术规模化所需的资本相比,则显得杯水车薪。从国际能源署的数据看,2020年全球在CCUS领域的投资只有45亿美元,离规模化还有极大的投资缺口。不过就像可再生能源领域的投资一样,只要对该领域持续进行投资,它的成本也会逐渐下降。比如过去10年间,归功于持续不断的投资,太阳能电池板的成本已经降低了85%,太阳能已经成了目前最便宜的能源形式。

国际能源署的分析师在今年2月份的一份报告中指出:“在推进净零排放的过程中,我们不能因为CCUS‘太贵’就不予采用。CCUS还有很大的降低成本的空间——风能和太阳能的经验都表明这是可能的。”(财富中文网)

译者:朴成奎

As the world targets net-zero carbon emissions by 2050, investors in the most polluting industries that are unable to fully eliminate carbon emissions from their production processes have incorporated a new phrase in their common vocabulary: carbon capture utilization and storage or CCUS.

In April, oil major ExxonMobil pitched building a $100 billion CCUS facility in Texas oil fields. Miner Rio Tinto announced plans in October to deploy CCUS technology at its aluminum smelt in Iceland. And the Global Cement and Concrete Association has pledged to build 10 industrial-scale CCUS projects by 2030.

Rather than eliminate carbon emissions, CCUS projects capture wayward CO2 to be used or otherwise stored somewhere less damaging than in the atmosphere, such as an underground cavity. In a zero-carbon world, heavy polluters like oil and gas producers, aluminum smelters, and concrete manufacturers are dependent on CCUS applications because carbon emissions can never be fully removed from their businesses.

But CCUS has one crippling drawback preventing its widespread deployment in the real world: the only profitable use of captured carbon is the production of more carbon in the form of oil.

Carbon capture

CCUS is not a new technology. Oil and gas companies have used CCUS for at least 50 years, albeit with limited success, either due to high costs or low efficiency. Dozens of oil and gas makers have abandoned unprofitable CCUS projects in the last ten years. In July, Chevron admitted its carbon capture project in Australia’s Gorgon gas fields, which it had billed as the world’s largest CCUS project when it opened in 2016, had captured less than half the volume of CO2 it promised.

“We’ve been doing carbon capture for about 50 years and the industry has not developed well,” says Yuan Xu, a professor in the department of geography and resource management at the Chinese University of Hong Kong, citing a lack of investment for the chronic failures of CCUS.

According to the International Energy Agency (IEA), less than 0.5% of annual investment in "clean energy" has gone to CCUS, totaling $4.5 billion in 2020. Historically, governments and businesses have been more willing to invest in renewable energy tech than CCUS because renewables provide benefits beyond carbon reduction, such as generating electricity.

And CCUS isn’t easy. Carbon capture facilities are expensive and energy-intensive to run, while transporting carbon to a storage site—such as a dried-up oil field—is a logistical and regulatory nightmare that few businesses are willing to pay for. Without a profit-making angle, companies dismissed CCUS as a zero-gain “public good,” Xu says, rather than a necessity for business.

But now that more governments are mandating companies drastically curb carbon emissions, corporations are taking a second look at carbon capture tech as a means to quickly reduce pollution.

Cap

Carbon taxes—fees local regulators levy on corporations for exceeding a government-set quota on carbon emissions—have altered the cost analysis of carbon capture tech. If the cost of emitting carbon increases, the cost of capturing carbon relative to doing nothing decreases.

Less costly, however, is not the same as profitable. The utilization aspect of CCUS is supposed to make the process more palatable for corporations by providing a return on the investment but, so far, the only profitable use case is using pressurized carbon dioxide to pump more oil out of aging oil fields.

“There's a direct cost of capturing a ton of carbon dioxide and enhanced oil recovery is the only viable use of carbon dioxide today,” says Lionel Kambeitz, executive chairman at Canadian carbon capture firm Delta CleanTech. That’s a Catch 22 for the environment.

In all of 2020, global large-scale CCUS had the capacity to capture 40 million tonnes of CO2—less than half the volume of carbon produced worldwide in a single week. Under a net-zero by 2050 scenario, the IEA predicts global CCUS capacity will need to increase 190 times, to 7,600 million tonnes per year by the middle of the century, meaning the world will have a lot more captured carbon but no great uses for it.

“There has to be the development of an industry to use all these carbon dioxide molecules that we're going to capture,” Kambeitz says.

Utilization

Carbon dioxide already has plenty of industrial uses. Fertilizer manufacturers combine CO2 with ammonia to produce urea, which farmers use to add nitrogen to soil. Slaughterhouses use the gas to kill animals. Beverage makers use the gas to add fizz to drinks. More recent applications include mixing CO2 with cement to create more durable concrete, while chemical makers could use captured carbon for producing plastics—although plastic and concrete degrade the environment, too.

Those businesses need carbon, but not billions of tons of it. According to the IEA, global industry uses only 230 million tonnes of CO2 every year—far less than the 7.6 billion tonnes the group says needs to be vacuumed annually from the skies by 2050. A lot of that excess gas could be sequestered in the ground, but carbon-storage-as-a-service remains a nascent market.

In search for new business models, Delta CleanTech donated carbon to researchers in the company’s hometown of Calgary, Canada who had entered the Elon Musk-funded Xprize competition to design new markets for carbon removal by creating both carbon capture tech and products made from captured carbon. The $100 million prize was launched in February and will announce winners in two years.

“The ultimate goal is scalable carbon extraction that is measured based on the ‘fully considered cost per [tonne]’ which includes the environmental impact,” Musk said, during the competition's launch. The Xprize jackpot, although a useful inspiration, is a fraction of the total funding needed to scale CCUS. According to IEA, the world channeled $4.5 billion of investment into CCUS in 2020 and it will take billions more to achieve scale. But, as with renewables, continued investment will bring the cost down. Investment has reduced the cost of solar panels 85% over the last ten years, to a point where solar is now generally the cheapest form of energy available.

"In the pursuit of net zero, we cannot afford to dismiss CCUS as 'too expensive'," analysts at IEA said in a February report. "There is ample potential for cost reductions—the experience of wind and solar highlights what is possible."

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