马斯克拿 1 亿美元奖励的碳捕获技术未来如何？

近日，特斯拉首席执行官埃隆 · 马斯克 （Elon Musk）宣布，自己将掏出 1 亿美元奖励最好的碳捕获技术。

虽然马斯克的净资产超过 2000 亿美元，1 亿美元只占他全部财富的 0.05%，但是马斯克的说辞让人们注意到了被忽视的碳捕获技术。其实这项技术自上世纪 70 年代就存在，但一直被归入小众领域。

“马斯克的这项声明反映了私营部门在气候变化和投资方面日益成熟，”哥伦比亚大学全球能源政策中心高级研究学者朱利奥 · 弗里德曼（Julio Friedmann）表示。“和过去一样，马斯克的声明震动了这个‘承诺多于行动’的领域。”

为什么不种树？

人们对马斯克声明的一个普遍反应是，把这么多钱花在种树上不是更好么？树可以通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气。

种树这个办法也不是没想过。名为 1t.org 的国际倡议组织期望到 2030 年种植一万亿棵树，以缓解气候变化的影响。这个项目由世界经济论坛主办，马克 · 贝尼奥夫基金会 （Marc R. Benioff Foundation）资助。

但 1t.org 也知道种树并不是灵丹妙药。

“应对气候变化需要投资到减少碳排放的领域，比如电动汽车。以自然为基础的解决方案可以帮助解决这些问题，但我们需要将成千上万的解决方案结合起来，” “万亿棵树”项目首席科学顾问汤姆 · 克劳瑟（Tom Crowther）说，“作为应对气候的多样性计划，碳捕获技术有巨大的潜力。”

马斯克表示，种树是解决方案的一部分，但这需要大量的淡水和土地。在 10 到 20 年内，我们需要的是超大规模的工业化技术。

那么所谓的碳捕获技术的现状如何？为何迄今为止还没有得到更广泛的应用？

碳捕获技术的现状

根据国际能源署的数据，目前全球有 21 个大规模的碳捕获商业项目，这些项目从工厂排放中提取二氧化碳。

第一个项目诞生于 1972 年。麻省理工学院能源计划高级研究工程师霍华德 · 赫尔佐格（Howard Herzog）表示，最早的碳捕获技术用于提高石油开采率，也就是将二氧化碳泵入油田，帮助开采更多石油。

直到 20 世纪 80 年代，碳捕获技术才被用于应对气候变化，但在那时，“它主要还是小众应用，”赫尔佐格说。

到了 20 世纪 90 年代，这项技术 “真正开始升温”。

美国伊利诺伊州迪凯特市有个典型项目。2017 年，美国食品加工巨头阿彻丹尼尔斯米德兰公司启动了一项碳捕获和储存项目。其每年能从玉米加工厂排放物中吸收 110 万吨的碳，并储存在地下 2.4 公里处。

赫尔佐格说，这种碳捕获技术是将工厂排放物通过一个装有液体溶剂的塔，液体溶剂的主要作用是吸收二氧化碳。然后溶剂在第二个脱碳塔中加热，将去除的二氧化碳输送的地下储存。溶剂返回第一个塔中重复使用。

赫尔佐格说，“我们还没有达到想要的规模，但至少已经证明了这项技术可行。”

美国能源部正在研究如何开发模拟储存二氧化碳的模型，以帮助理解和预测可能的化学变化和压力影响。

从空气中捕获碳

亚利桑那州立大学负碳排放中心主任、教授克劳斯 · 拉克纳（Klaus Lackner）说，现在已经有太多碳被释放到大气中。

“在 1980 年，“如何储存碳”是一个非常好的话题，” 拉克纳说。“但你在三四十年前就需要讨论这个问题，因为那时我们有机会避免糟糕的事情发生。”

大气中二氧化碳的浓度以百万分之一 （PPM）计量。根据美国国家海洋和大气管理局的数据，截至去年 12 月，大气中的二氧化碳含量为 414.02 PPM。

“工业革命开始时，大气中二氧化碳含量为 280PPM，”拉克纳说。“现在二氧化碳浓度每年都增加 2.5 PPM。海平面已经开始上升，飓风变得更加严重，气候变得更加极端，在未来十年，情况只会变得更糟。”

拉克纳说，唯一的办法是减少大气中的二氧化碳，否则就会带来未知的毁灭性后果。

从空气中而不是从工厂烟囱中捕获碳被称为 “空气直接脱碳”。根据国际能源署的数据，目前在欧洲、美国和加拿大有 15 家直接从空气中脱碳的工厂。国际能源机构表示 ：“脱碳技术预计将在向净零能源体系过渡的过程中发挥关键作用。”但问题在于目前这种技术非常昂贵。

赫尔佐格表示，“空气直接脱碳非常昂贵，因为大气中二氧化碳含量只有 0.04%，而且二氧化碳浓度越低，去除二氧化碳的技术过程就越昂贵。但它非常诱人，很多人都扑了上去。”

拉克纳认为这是必须的。“我认为二氧化碳最终是一个废物管理问题。两个世纪以来，我们只是把二氧化碳倒在大气中。现在我们逐渐认识到，这是不可行的。”

碳捕获技术的未来

现有技术已经可以捕获碳，并且人们也非常需要以此来减缓气候变化。那么为什么还没有被广泛使用呢？

问题在于成本。

赫尔佐格说，“向大气中排放二氧化碳比对脱碳便宜得多。谁来为此买单？”

“最好的碳捕获技术能降低成本，但成本不会为零。”加州大学伯克利分校化学与生物分子工程教授拜伦德 · 斯密特（Berend Smit）表示，“如果世界不愿意为碳买单，即便是再好的碳捕获技术也无用。”斯密特的研究重点是寻找碳捕获的最佳材料。

与此同时，科学家正在努力改进现有的碳捕获技术。

“在过去的 10 年里，我们进行了大量的创新和改进，为新的碳捕获工艺节省高达 70% 的成本，”加拿大工程院工业和过程系统工程教授 P.T.Tontiwachwuthikul 说。“其中包括新型溶剂以及催化剂等新的工艺硬件。”

斯密特还在开发如何利用一种 “对二氧化碳有强亲和力”的海绵，他说。“如果我们让空气通过海绵，二氧化碳就会被清除。然后对有饱和二氧化碳的材料进行加热，将二氧化碳提取并储存起来。海绵还可以重复使用。”

拉克纳已经开发出一种从空气中提取二氧化然的独立装置。“现有的机器都是在主动吸二氧化碳。我们的设计目标是只利用现有的空气流动，就像树一样。”虽然这项技术已经进行了演示，但仍处于起步阶段。

从根本上说，这一切都与钱有关。拉克纳说，“我们需要一个监管框架。如果没有更‘经济实惠’的办法，就只能用现有的方法。”

责任编辑：PSY