重新思考二氧化碳:从污染物到资产

由著名科学家领导的三家初创公司正在研究新技术,以从大气中清除二氧化碳。科学界持怀疑态度,但是这些企业家认为,去除二氧化碳的过程最终可以有利可图,并有助于冷却一个过热的星球。

尽管数十年来谈论遏制它们,但全球温室气体排放仍在上升,也许是时候对气候危机有所不同。是的,我们需要更少的煤炭,石油和天然气,但显然化石燃料会持续一段时间。那么,为什么不尝试清理他们造成的混乱呢?

这就是少数著名的科学家试图通过开发从空气中去除二氧化碳的技术来做到的。这些科学家已经成立了初创公司,并吸引了富裕的投资者,最著名的是比尔·盖茨(Bill Gates) - 风险投资以及最近的华尔街注意力。他们说,他们的技术不需要政府支持,尽管这会有所帮助。最重要的是,它需要的是一种心态,它不仅是污染物,而且是有价值的商品。

纳撒尼尔·内德·戴维(Nathaniel“ Ned” David)乞力马扎罗能源这样说:“人类生产的最大废物是二氧化碳。一年三十吉顿。它非常有价值,今天我们只是将其吹出尾管。如果有实际捕获它,使用并赚钱的方法怎么办?”

二氧化碳去除或CDR有时被视为地球工程的子集 - 故意的,行星尺度的动作以冷却地球 - 但实际上是完全不同的。地球工程策略是风险,不完美的,

二氧化碳去除更像是回收废物,而不是与自然扮演上帝。
有争议的,难以管理。最讨论的地球工程技术,太阳辐射管理,缓解了气候问题的症状(温度较高),但没有解决该原因(CO2的大气浓度上升)。更重要的是,地球工程作为气候响应被卡住了,因为政府拒绝提供的不仅仅是用于研究的象征性资金,而且没有任何商业模式来支持它。

相比之下,二氧化碳去除碳是全球变暖的根本原因。它不会造成全球风险。它是由私人市场资助的,它更像是回收废物,而不是在天气下扮演上帝。

尽管科学界广泛怀疑,但三家初创公司仍在押注他们可以通过回收二氧化碳来赚钱,从而冷却一个过热的星球。Kilimanjaro Energy是先驱。该公司由哥伦比亚大学物理学家克劳斯·拉克纳(Klaus Lackner)于2004年成立谁首先在1999年的论文中写了关于二氧化碳的空气捕获的文章。最初,它是由Land's End的创始人Gary Comer获得的800万美元资助的,他在正常遇难的西北通道航行了一艘游艇之后,一直担心气候变化。(Comer于2006年去世。)去年,乞力马扎罗岛从一家名为Arch Venture Partners的风险投资公司筹集了350万美元。

全球恒温器,第二家创业公司也在哥伦比亚扎根。它的创始人是彼得·艾森伯格(Peter Eisenberger)哥伦比亚地球学院和Graciela Chichilnisky,他拥有经济学和数学的双学位。埃德加·布朗夫曼(Edgar Bronfman Jr.
大多数科学家认为,在全球范围内拆除二氧化碳是昂贵且不切实际的。
Venture和一家大型私募股权公司正在与创始人谈论有关在全球恒温器中占有主要股份的谈判。(Eisenberger和Chichilnisky无法确定投资者。)

全球恒温器已在加利福尼亚州门洛公园的SRI International建造了一个小型示范厂,今天正在从空中吸收二氧化碳。大约是两层楼高的电梯轴的大小,飞行员模块将空气吸入了被称为整石的多孔陶瓷块,胺与二氧化碳结合。然后将块放到一个腔室中,并在其中充满蒸汽,从而释放二氧化碳,然后该过程重复自我。

最后,有碳工程,经营的启动大卫·基思(David Keith)在加拿大石油和天然气行业的神经中心卡尔加里(Calgary)之外。比尔·盖茨(Bill Gates)是一名投资者,他的朋友贾贝·布鲁门塔尔(Jabe Blumenthal)也是前微软执行官,对气候问题充满热情。石油和天然气亿万富翁N. Murray Edwards也是如此。物理学家和气候科学家基思(Keith)在卡尔加里大学(Calgary)和哈佛大学的肯尼迪学校(Harvard's Kennedy School)共同任命。

毫无疑问,可以使用化学过程将二氧化碳从空中清除。这就是人们可以在潜艇或太空飞船上呼吸的方式。但是,科学家之间的传统观念是,在全球范围内进行空气捕获是昂贵的,因此不切实际。去年,美国物理学会的委员会进行了100页的技术评估,称为用化学药品直接捕获二氧化碳,估计空气捕获系统的成本将“每公吨二氧化碳的订单为600美元或更多”。报告得出结论:“直接空气捕获目前并不是缓解气候变化的经济上可行的方法。”


碳工程空中接触器

碳工程
碳工程正在开发一项技术(在此渲染中显示),该技术使用水基溶液从空中“擦洗”二氧化碳。
麻省理工学院教授霍华德·赫尔佐格(Howard Herzog)认为,从浓度更高的发电厂烟气中捕获二氧化碳(燃煤电厂约为12%)或天然气电厂4%的二氧化碳更有意义。(在空中,二氧化碳水平保持在百万分之400以下,这意味着不到0.04%的空气为二氧化碳。)赫尔佐格说,任何声称他们可以以低成本从空中捕获二氧化碳的人,totally honest or they’re deluding themselves.” He co-authored a peer-reviewed study in the美国国家科学院论文集估计空气捕获成本为“每吨二氧化碳的订单$ 1,000。”

“我绝对确定这是错误的,” Carbon Engineering的David Keith回答。在其网站上的常见问题解答中,Carbon Engineering对空气捕获成本的“保守估计”为“每吨不到每吨250美元”的二氧化碳,并表示将使成本降低。在1999年的论文中,拉克纳估计空气捕获的成本为“每吨10至15美元的订单”,这一目标现在似乎非常乐观。关于成本的这一论点对于空气捕获的未来至关重要,但是在其中一家初创公司开始建造工业规模的工厂之前,不太可能解决。

成本很重要 - 很多 - 因为对二氧化碳的需求量很大,价格为每吨100美元。大部分来自想要的石油公司
价格的需求量很大,价格可能会超过每吨100美元。
将液化的二氧化碳注入储层中,以挤出滞留的石油,这是一种被验证的技术,称为增强的石油回收(EOR)。美国政府估计,使用二氧化碳的最先进的EOR可能会在美国的可回收资源中增加890亿桶石油,这是当前验证的储量的四倍以上。

丹伯里资源(Denbury Resources)前总裁特雷西·埃文斯(Tracy Evans)说:“今天从EOR扩大生产的最大威慑力量是缺乏大量可靠且负担得起的二氧化碳。”

每个空气捕获创业公司都在追求自己的技术和植物设计。全球恒温器计划使用发电厂的残留废热来运行其机器,而碳工程正在押注一种称为“湿擦洗”的技术,在该技术中,水基溶液吸收来自空气的二氧化碳,该二氧化碳通过设备通过称为空中接触器的设备。每台机器都需要大量的硬件,并且需要建造数千台机器才能产生有意义的气候影响。

这三家初创公司打算通过将CO2出售给石油行业来使其业务滚滚。最远的是全球恒温器,该恒温器与西雅图的一家名为Summit Power的能源公司进行了认真的对话,该公司是建造示威厂以捕获二氧化碳和提取搁浅的石油,这是萨米特大规模,政府支持的一部分德州清洁能源项目。用于EOR的液体二氧化碳将被隔离地下,以抵消油后产生的排放。据某些估计,以这种方式恢复的石油大约是常规石油的碳足迹一半。理论认为,这种石油可以将其特殊吸引人的低碳运输燃料(最明显的 - 最明显的)制成,即面临减少排放的监管压力。

随着时间的流逝,如果成本下降,空气捕获技术可以为石油行业以外的二氧化碳市场提供服务。至少有两家初创公司正在与藻类公司交谈,这些公司希望用二氧化碳富集空气,以将藻类喂给
初创公司打算通过将CO2出售给石油行业来使业务滚动。
产生生物燃料。“藻类是制造燃料的最有效的生物,它不能自身从大气中获得足够的收获,”乞力马扎罗州的内德·戴维(Ned David)说,他曾在藻类公司Sapphire Energy工作。从空气中捕获碳到达藻类,使碳无关,闭合循环燃料 - 也就是说,当燃料燃烧时释放的二氧化碳在生产时被吸收的二氧化碳抵消。

在全球恒温器中,艾森伯格(Eisenberger)和奇奇尔尼斯基(Chichilnisky)谈论通过将二氧化碳与从水中提取的氢结合起来制造运输燃料。(他们已经形成了一家未命名的创业公司的合资企业,他们说可以以比以前更低的成本从水中生产氢。)如果该工艺可以由太阳能驱动,则可以生产可再生的,碳含碳的碳 - 独立碳氢化合物,用于汽车的汽车,卡车,船只和飞机。艾森伯格告诉我:“这对我来说一直是圣杯,即使在我在最后一次能源危机中我在埃克森美孚的时候,”艾森伯格告诉我。“它解决了能源安全问题,因为每个人都有空气中的水和二氧化碳。”任何国家都可以成为石油生产国。

由于温室气体在全球范围内分散,因此可以在任何地方进行空气捕获。这个事实是所有三家初创公司的业务计划的关键。例如,Carbon Engineering的业务模型围绕Keith所说的“实物碳套利”。该公司计划在廉价劳动力,廉价土地,廉价的建筑成本,廉价天然气运营的地方建造其第一批碳捕捞厂,理想情况下,对CO2的需求很大。他说:“如果我们能立即找到所有这些,我们正在打印钱。”

这对环境的意义是,碳污染无需在其来源清理。从圣保罗的尾管上喷出的二氧化碳或中国的燃煤电厂可以被冰岛或中东的机器捕获,因为大气充当传送带,将二氧化碳移至任何水槽。空气捕获可能是吸收从汽车,卡车,火车,船只或飞机中分散排放的唯一方法。

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至少从理论上讲,这是一个令人兴奋的前景。但是请记住,科学机构说这就是天空中的馅饼。What’s more, for air capture to do what we’ve failed to do so far — reduce emissions on a scale that matters to climate — these tiny startups would have to spawn a giant, global industry, employing thousands of engineers and requiring many billions of dollars of investment. “If air capture is going to succeed, it’s going to take industrial might,” says Keith. To reduce atmospheric concentrations of CO2 by one part per million — they’re now at about 390 ppm, which some scientists think is too high — would require the removal of about 8 gigatons, or 8 billion tons, of CO2.

鉴于未来的障碍,大多数看过二氧化碳去除碳的人都警告说,该技术不能被视为保持燃烧化石燃料的许可。正如环境防御基金的首席科学家史蒂夫·汉堡(Steve Hamburg)所说:“我们必须减轻排放 - 这是第一,第二,第三和第十。”但是直到我们这样做之前,提出备用计划都不会受伤。