直接空氣碳捕獲能否減排“降溫”？

Mammoth是全球最大的直接空氣碳捕獲與封存工廠(chǎng)，其設計捕獲能力達到每年36000噸CO2。圖片來(lái)源：Climeworks公司官網(wǎng)

2015年，包括195個(gè)國家和歐盟在內的各方共同簽署了《巴黎協(xié)定》，承諾將制定并實(shí)施一系列計劃，旨在將全球平均氣溫升幅嚴格限制在1.5℃以?xún)?。然而，到?023年，全球氣溫在全年大部分時(shí)間甚至整個(gè)年度都突破了這一臨界值，這不禁讓人對實(shí)現該宏偉目標的長(cháng)期可行性提出質(zhì)疑。

為了扭轉這一趨勢，全球必須致力于削減大氣中的溫室氣體含量。為此，人們已經(jīng)提出并采納了多種旨在“穩定氣候”的應對策略。其中，許多策略都聚焦于大幅削減二氧化碳(CO2)排放，并輔之以直接空氣捕獲(DAC)技術(shù)，該技術(shù)能從人們周?chē)目諝庵?，高效去除CO2。

高效降低大氣中碳濃度

想象一下，一個(gè)堵塞的浴缸水滿(mǎn)為患，眼看就要淹沒(méi)浴室。這時(shí)，人們有兩個(gè)選擇：要么關(guān)掉水龍頭，要么舀出水來(lái)，爭取時(shí)間疏通排水管。大氣中的CO2排放就像浴缸溢出的水。CO2的點(diǎn)源捕集技術(shù)就像是關(guān)掉水龍頭，在排放源(如煙囪)處捕獲CO2，防止其進(jìn)入大氣層引發(fā)變暖;而CO2移除則像是從浴缸中舀水，移除已排放到大氣中的CO2。點(diǎn)源捕集技術(shù)旨在從源頭防止排放導致變暖，而CO2移除則是逆轉已導致變暖的排放。盡管這兩個(gè)概念經(jīng)常被相提并論，但它們在應對氣候變化過(guò)程中是兩種截然不同的手段。

《麻省理工技術(shù)評論》和《福布斯》周刊網(wǎng)站介紹，CO2去除是通過(guò)物理方式從大氣或海洋中去除CO2以減緩全球變暖的過(guò)程。其中，DAC可從空氣中去除CO2，而直接海洋捕獲(DOC)可從海洋中去除CO2。

DAC技術(shù)具有兩個(gè)顯著(zhù)優(yōu)勢：它能直接檢測量和驗證移除的碳量，效果立竿見(jiàn)影;當與地質(zhì)儲存結合時(shí)，能永久隔離CO2，避免其重新釋放至大氣中。

業(yè)界爭相押注DAC技術(shù)

據投資銀行杰富瑞集團稱(chēng)，自2018年以來(lái)，致力于從空氣中捕集CO2的公司已籌集了超過(guò)50億美元。在此之前，這類(lèi)投資幾乎為零。

例如，加拿大深空公司已籌集了5000多萬(wàn)美元用于開(kāi)發(fā)CO2去除項目。該公司成立于2022年，總部位于蒙特利爾，是一家技術(shù)中立的碳去除項目開(kāi)發(fā)商，其在加拿大開(kāi)展的“深空阿爾法”項目采用了從DAC到DOC的方法，目標是從大氣中去除數十億噸的碳并將其永久封存在地下。該項目完全由太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)提供動(dòng)力，將使用類(lèi)似于巨型抽風(fēng)機的直接空氣捕獲系統，每年從大氣中清除3000噸CO2，并將其注入地下2公里處進(jìn)行永久封存。預計該設施將于今年春季投入運營(yíng)。

另一家值得關(guān)注的公司是瑞士的Climeworks。該公司已在冰島建成了世界最大的DAC工廠(chǎng)Mammoth，并從投資者那里籌集了超過(guò)8億美元資金。2023年8月，美國能源部與Climeworks合作，于路易斯安那州西部共建“柏樹(shù)計劃”DAC中心，目標是年捕獲百萬(wàn)噸CO2并封存。

市場(chǎng)普遍認為，該領(lǐng)域即將迎來(lái)爆發(fā)式增長(cháng)，掀起新的一輪“氣候淘金熱”。

然而，《紐約時(shí)報》刊文稱(chēng)，盡管巨額資金涌入，現有數十個(gè)運營(yíng)中的DAC設施的處理能力，仍?xún)H占人類(lèi)排放量的極小部分。即便擴建數百座工廠(chǎng)，去除量也遠不足以抵消年度排放量的1%。

仍面臨四大現實(shí)考量

麻省理工學(xué)院能源倡議團隊認為，DAC技術(shù)目前仍面臨四大核心挑戰，這些挑戰直接關(guān)乎該技術(shù)的可行性與效率。

第一個(gè)挑戰在于規模。大氣中CO2濃度極低，約為0.04%，相比之下，工業(yè)排放源中的濃度高達3%—20%。因此，從大氣中去除一噸CO2需處理約720個(gè)奧運會(huì )標準游泳池體積的空氣，這要求有巨型設備，如4層樓高、近5米長(cháng)的空氣接觸器。盡管預測顯示DAC技術(shù)每年可去除5億—40億噸CO2，但實(shí)現億噸級部署的可能性高度不確定。

其次，能源需求是另一大障礙。由于大氣中CO2濃度低，DAC技術(shù)需捕獲大量空氣，能耗巨大，每去除1噸CO2至少需要1.2兆瓦時(shí)電力。若使用高碳電力，將違背減碳初衷。大規模部署DAC技術(shù)需超過(guò)全球總發(fā)電量40%的電力，且隨著(zhù)電氣化進(jìn)程加速，清潔電力將面臨更多競爭性需求，引發(fā)資源分配爭議。

此外，選址也是需要考慮的一大因素。盡管空氣無(wú)處不在，但DAC工廠(chǎng)需靠近低碳能源和CO2儲存設施，這要求昂貴且復雜的基礎設施建設。而適宜的氣象條件和專(zhuān)用土地也是必要條件，單元間距需確保性能最大化，避免相互干擾。

最后，成本問(wèn)題不容忽視?；谇笆鎏魬?，DAC技術(shù)的成本高昂，每去除一噸CO2的成本遠超當前模型預測的100—200美元。與從工業(yè)排放源中捕獲CO2相比，大氣中CO2的低濃度導致成本顯著(zhù)增加。