除碳新操作:汽油“空中来”

除碳新操作:汽油“空中来”
这瓶燃料由氢气和空气中提取的二氧化碳制成,研发者希望它能帮助人们减轻气候变化的负面影响。
供图:CARBON ENGINEERING
 
撰文:STEPHEN LEAHY
 
  试想,你驾车驶入加油站,发现里面不再只有常规油品可供选择,还多了一种零碳排放汽油,你会怎么做?
 
  加拿大公司“碳工程”(Carbon Engineering)已能制作液态燃料,其步骤是先从空气中提取二氧化碳,再加入从电解水中得到的氢气进行混合。该工程攻破了两项技术大关:用经济可行的方式从大气中提取碳以对抗气候变化;以较低成本的工艺制取汽油、柴油或航空燃料,且过程中不额外增加碳排放。
 
  “这项技术还不足以从气候变化的影响中拯救地球,但它确实是推动低碳经济发展的一大步。”哈佛大学应用物理学教授,碳工程公司的创始人David Keith这样说道。据他介绍,这是一个投资近2亿元人民币、持续长达八年之久的庞大项目,虽然在从空气中提取二氧化碳,以及制备燃料的过程中并没有重大的科技突破,但精益求精的细节把握却使得最终呈现的结果令人欣喜。
 
  然而想要让研发工作真正步入正轨,就意味着将每吨二氧化碳的提取成本降至100美元以下。此类针对设计与工程成本的实验性项目始于2015年,基于加拿大不列颠哥伦比亚省的斯阔米什展开,相关成果经过同行评议后发表在能源期刊《Joule》中。该公司利用现存的工业工艺进行了放大试验和降本处理。
 
  “我们的工厂每年能提取100万吨二氧化碳,其成本和工程事项在论文中均有描述。”Keith说道。
 
为什么要除碳?
 
  以前,除碳(从空气中直接提取二氧化碳)的最低成本大约在每吨600美元左右。这显然无法有效应付空气中含量庞大的二氧化碳。每年,全球范围内的石化燃料燃烧给大气带来了近400亿吨二氧化碳。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)介绍,全球升温的幅度最大为2摄氏度,为了达到这一国际共识,“负碳排放”的呼声越来越高,即通过某些手段从大气中提取二氧化碳并永久封存。
 
  然而,即使负碳排放的成本能控制在每吨100美元以内,我们也很难找到足够的买家。这样一来,正如碳工程公司的执行总裁Steve Oldham所言,该公司决心研制出经济可行的碳平衡液体燃料。除了从空气中提取二氧化碳,该公司还通过电解水来制得氢气。这一过程需要大量电力,位于斯阔米什的这家试验性工厂正好可以利用可再生的水进行发电。最终呈现的合成燃料不仅可以直接用作汽油、柴油或航空燃料,还可以当作原料进一步合成。此外,因为燃烧后的碳排放量与制取时所用的等量,过程中没有额外增加碳排放,因此称得上是高效的碳平衡过程。
 
  “虽然我们的单位成本比一桶石油的价格略高,但很多地区的碳排放价格已高达每吨200美元,所以我们的竞争力不言而喻。”Oldham在一次采访中谈道。
 
除碳新操作:汽油“空中来”
碳工程公司在加拿大不列颠哥伦比亚省建立了试验性工厂,图中的设备正从大气中提取二氧化碳。
摄影:CARBON ENGINEERING
 
  作为代价,某些造成二氧化碳污染的工厂必须支付碳排放费用。不列颠哥伦比亚省的碳排放价格是每吨约合172元人民币。今年九月,加拿大还将在全国范围内推行约合49元人民币的碳排放售价,到2022年升至246元人民币。目前,美国各州尚未对碳排放进行收费,但若新的投票获得通过,华盛顿州将率先收取每吨96元人民币的碳排放费用。另据2017年的一篇研究报道显示,美国每年因气候与空气污染支付的成本至少为2.3万亿元人民币。
 
  “这个项目令人振奋,《Joule》期刊中的数据也很棒!” 亚利桑那州立大学负碳排放中心的Klaus Lackner说道,他曾于上世纪90年代首先提出了从空气中直接提取二氧化碳的理念。Lackner还在一次采访中谈道,碳工程公司的努力为我们证明了这种理念并非空谈,完全可以做到经济可行,而这也是该行业历史上的重要里程碑。
 
  下一步要做的是,进一步扩大工厂数量,放大产能,以满足数十万、上百万桶碳平衡燃料的生存需求。不仅如此,成本也有望进一步降低,就像过去的太阳能与风能产业,随着工厂规模的扩大,其成本会大幅降低。只要成本降了下来,就会吸引更多的国家政府投身于除碳产业。
 
  “为了使全球升温控制在2摄氏度以内,我们需要把除碳产业做到万亿水平的规模。这看起来规模巨大,但其实当今的航空业规模比这更庞大。”Lackner说道。
 
  眼下,碳工程公司正在建立一座规模更大的工厂,其中利用可再生能源的成本更低,未来有望每日生产200桶合成燃料。据Keith介绍,如果一切顺利,新工厂将于2020年投产。目前,碳工程公司正在为他们的技术工艺申请相关许可与执照。
 
  “我们认为这一产业的发展前景十分可观,有望赢得全球市场。”Oldham总结道,“毕竟,我们所需要的仅仅是空气、水和些许电力。”只需在运作前获得生产许可就行了。
 
(译者:清泉石上流)
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