9月初,在一个工业设施位于东南约25英里的雷克雅未克,冰岛,这家瑞士公司Climeworks将开放一个新项目命名为“虎鲸”。至少在传统意义上,虎鲸实际上并不做任何事情。它是由八个细长盒子类似wood-clad坦克。这些盒子——被称为“收藏家”——大概是拖拉机拖车的大小,并且每个挂满12个风扇的呼呼声,画里面的空气。在收藏家,化学剂称为吸附剂将捕获二氧化碳包含在空中飘。定期,吸附剂的表面将会填满。此时的二氧化碳被困在它需要被释放。在虎鲸,这个任务是用热风来完成,这是来自附近的深海热液喷口。提取的二氧化碳从收集器盒子将被输送到附近的加工设备,它将与水混合,转移到地下深处。
,它将休息。地下。永远,大概。捕获的二氧化碳从空气冰岛将与玄武岩岩石和反应开始的矿化过程需要数年,但它永远不会再作为大气温室气体。
Climeworks认为,虎鲸,一旦它跑来跑去,将消除每年4000吨的二氧化碳从大气中。并没有太多理由怀疑设备可以实现这一壮举。首先,工厂的技术,称为直接空气捕捉,或者DAC,是思想的变化,利用在过去半个世纪的潜艇和宇宙飞船:采用化学药剂“擦洗”多余的二氧化碳从空气中;处置;然后重复。更重要的是,也许,是Climeworks已经建造规模较小、不那么复杂的植物在欧洲大陆,反过来把数百吨的二氧化碳每年从环境空气。
“我们的学术研究和现实可行性和工程,”一位公司高管说。
关于虎鲸似乎是最重要的,是它所代表的可能性直接空气捕捉已经接近类似于商业。Climeworks现在有数十个客户——个人消费者直接从该公司购买了碳移除服务,等公司,保险巨头瑞士再保险——谁将支付的固定碳补偿埋在冰岛的土壤。更重要的是,虎鲸设施将成为世界上最大的功能直接空气捕捉工厂到目前为止,该公司估计,它代表了“扩大”的除碳约八十倍努力的四年。
然而,Climeworks和虎鲸可能很快就会黯然失色。计划更大的DAC植物——一个在美国西南部,定于2024年底完工;另一个在苏格兰,大约一年在美国完成项目,将由一个竞争对手,碳工程,不列颠哥伦比亚。使用不同的技术、碳工程设施,按照最初的计划,将由可再生能源提供能量,最终将每个移除,净,每年约一百万吨的二氧化碳从大气中。
“在我们看来,这将果断地回答这个问题:在大规模直接空气捕捉是可行的和负担得起的成本,”史蒂夫•奥尔德姆的首席执行官碳工程,最近告诉我说。“在我看来,我们现在的学术研究和可行性,为工程的现实。”
Climeworks的虎鲸雷克雅未克附近工厂在建,冰岛。Climeworks
考虑这些努力的全球价值的一种方法是将它们在令人羞辱的气候变化的数学。在最近的报告由政府间气候变化专门委员会(IPCC)的模型被用来表未来可能的排放情况,并理解我们如何增加经验,说,1.8摄氏度或2.5摄氏度(3.2华氏度4.5华氏度)到2100年。去年,大约310亿年公吨的二氧化碳被释放到大气中。可能这个数字将会上升更高的今年,随着全球经济开始复苏的Covid-19大流行。但有一个机会在变暖限制在2摄氏度附近我们必须有效地使排放为零到本世纪的中间部分。
毫无疑问,开始这样做的最好办法就是彻底改变我们的电力、交通和工业系统零排放能源和过程。然而,我们可能需要积极弥补经济部门——空中旅行,例如,或钢铁生产——证明很难迅速除去碳素。这意味着我们必须积极吸收大气中的二氧化碳在同一时间。除碳努力可能涉及自然的方法,如隔离大气中的二氧化碳在土壤或新的森林。但是我们也可以利用更多的技术方法,如DAC或生物能源和碳捕获和存储,这个缩写为BECCS-which包括种植植物、能源燃烧或发酵,然后捕捉二氧化碳排放然后埋起来。
这里的数字令人生畏。齐克Hausfather,非营利伯克利地球气候科学家参与图表可能排放途径IPCC报告,告诉我说,在最乐观的情况下,限制气温上升1.5摄氏度到2100年,需要大量的减排努力的条件以及17吨-这是数十亿吨的二氧化碳去除每年年底的世纪。和尽可能多的植树似乎是一个理想的解决方案来帮助我们达到这一目标,新的森林很可能不是一个足够的或耐用碳迁移解决方案,尤其是在巨大的森林大火之后,在西伯利亚和美国西部。“自然的方法去除二氧化碳通常可取比长期地质存储通过BECCS或DAC,“Hausfather说,并补充说这是因为碳储存地面生物量最有可能是暂时的。
是否直接空气捕捉“尺度”,使一个重要的气候的影响主要取决于其费用。
DAC是否能做出有意义的贡献碳移除目标仍然是一个悬而未决的问题。但是新的Climeworks和碳工程植物建议重大进展,不只是炒作。“你有这两个公司,准备今天去,”珍妮弗·威尔科克斯,一位官员在美国能源部(DOE)和碳捕获技术专家告诉我。“但问题是,他们如何从成千上万吨数百万吨吗?”之后,当然,是一个更大的问题:可以帮他们实际上得到数十亿美元?
在几个实例在过去的几年中,气候解决方案和报告过程中碳迁移策略,由风险投资家——投资者告诉我我尊重他们掌握的技术,和气候变化有深刻的理解,直接空气捕捉可能是在世纪中期世界上最大的产业之一。我不会感到震惊,如果这是真的。另一方面,即使是温和增长的DAC产业似乎完全有条件。减排——一个艰巨的任务对世界各国政府和行业开始逐步淘汰化石燃料——仍然是主要的挑战。除此之外,是否DAC“尺度”,使一个重要气候的影响主要取决于其费用。或者换一种说法:最终成本将是多少吨二氧化碳的指标从空中到地面,或到一个长期的产品像混凝土和碳纤维吗?似乎共识的问题,如果能得到接近每吨100美元,直接空气捕捉可能成为一个重要和有用的技术。
但我们仍然不确定。几年前,Climeworks高管告诉我他们成本直接空气捕捉是介于500 - 600美元/吨。该公司尚未公开评估——实际上可能不知道,多少的虎鲸工厂将改进测量。有物理和热力学的限制,根据能源部的Wilcox,可以帮助作为一个下界。威尔科克斯总结,科学约束可能使Climeworks或碳工程植物很难得到远低于每吨100美元消除空气中的二氧化碳。这可能的情况依然是不论多么艰难工程师工作在未来降低费用通过便宜的材料和工业化流水线。最近的一次分析的行业,由碳工程,科学家们预测类似的结果:DAC的最终成本范围在每吨94美元和232美元之间。可以等几十年——或者它可能永远不会发生。
呈现的碳工程的直接空气捕捉植物德克萨斯州西部计划,这将是世界上规模最大的此类设施。碳工程有限公司。
新工厂的虎鲸或碳工程在西南地区庞大的项目然而,并不是完美的除碳过程。重点是大型技术和商业的进步。我们只能推测接下来DAC技术可以实现基于未来碳移除公司高管的目标。但说,如果成本达到每吨400美元或350美元在未来的几年里,它认为这仍然是一个有前途的工具需要进一步细化。可能表明这可能是一个可行的选择航空公司,这样的公司,或者肥料制造商(甚至政府实体),最终可能不得不购买补偿,以弥补他们的碳排放。
最好解释的新工厂开始复杂,几十年来,全球部署过程,多年的研究和发展。“我们有信心我们的成本将会继续下降,”奥尔德姆,碳工程首席执行官说。“如果我们部署。如果你从来没有部署,成本不会下降。”
此外,奥尔德姆的观点是,世界可能会通过史诗缓解气候变化的努力,能够消除70年到2050年排放量的80%。”,但这将使约20 - 30%的碳足迹我们要删除,”他说——可能相当于10到120亿吨的二氧化碳。作为一个思想实验,这需要10000个碳工程植物的公司现在正计划。“我认为如果世界集的主意,我们可以生产很多植物,”他说。“我们在过去已经做过。看看我们炒Covid疫苗的方式。或为战争和看看我们炒的方式进入了大规模生产的飞机。”
一个关键问题是直接空气捕捉最终模仿太阳能光伏电池板的惊人的成本下降。
人们的一个担忧是,DAC可能越来越有争议的如果它侵蚀了全球减排的努力。如果碳可以有效地和实惠从空气中被移除,换句话说,它可以减缓急于消除化石燃料。现在,至少,这仍然是一个假设的风险。在他的研究领域和奥尔德姆和他的同事们告诉我,他们相信新的国家和政府政策正在他的行业在正确的方向上。美国税收抵免的公司叫做45问,例如,帮助补贴的一些高成本的碳捕捉和封存。可能通过一项联邦基础设施比尔在未来几个月可能同样分配多达35亿美元来帮助构建大型DAC植物。同时,推动从私营部门一直是羽翼未丰的DAC企业的福音。一系列科技公司感兴趣成为碳中性或碳负极——微软,条纹,Shopify最著名——Climeworks和碳工程中投入了大量的资金。反过来,他们的承诺帮助企业推进规划和建设。
与此同时,投资资金开始流入“下一代”DAC的想法。美国能源部最近投资了超过1200万美元的一系列早期的方法和组件技术。许多风险投资公司,尤其是突破能源和LowerCarbon资本,把几千万更多的创业公司。一个新公司,总部位于旧金山的Noya,利用现有电厂冷却塔来创建一个“分布式”系统直接空气捕捉站,该公司希望将证明比从零开始构建DAC植物便宜;底特律的启动另一个称为鮣鱼,适合碳捕捉吸附剂技术吸二氧化碳的运输平台上长拖。作为甜味剂,一个新的1亿美元做出来,由Elon Musk赞助,包括四年的全球竞争,奖励碳移除最有前途的年轻公司的想法,可以扩大每年吨。
在这个行业,有足够的钱和足够的热情。简而言之丰富,最热门的月未来的全球气温记录和短期预测,是足够的时间。
在这个阶段DAC的进化,值得回忆的是,它可以是出了名的难以预测需要多长时间技术成熟。在1950年代中期,之后第一个实用的光伏太阳能电池是在新泽西州贝尔实验室发明的,它的发明者之一,达里尔·查宾,计算它将花费约150万美元。部署设备作为电力来源的一个典型的美国人的房子。现在,你可以组织一个家庭太阳能电池板为大约20000美元,据太阳能产业协会随着时间的推移,投资回报的好处更便宜的电费。在某些地区,太阳能是地球上现在最便宜的能源。
碳工程的直接空气捕捉试验工厂在不列颠哥伦比亚省。碳工程有限公司。
未来挑战直接空气捕捉技术——不确定,向下的弧形的成本,因此一个熟悉的人。一个可能的未来是DAC行业将继续减少开支但可能不够接近价格结构,如每吨100美元,使其在经济上有吸引力的抵消。Lackner克劳斯,直接空气捕捉领域先驱的中心-碳排放在亚利桑那州立大学,一个重要的问题是DAC,随着它的发展,模仿了惊人的成本下降的太阳能光伏电池板和风力涡轮机,或它是否仍然是一个精品技术,撞向固有的经济限制。
“我的观点是,如果它像其他许多大规模生产技术,并不是不合理的假设由大约300倍增长,我们应该避开100美元每吨碳移除“Lackner说。“除此之外,我的水晶球有点多云。但如果这持续增长千重,我们应该在50美元,或者70美元或80美元每吨。”
Lackner相信DAC实际上可能在比太阳能光伏发电在更好的阶段,说,1970年代,当价格昂贵。广泛应用,太阳能技术需要降低成本约100倍,他说。DAC只需要降低成本,使它理想的10倍。他承认没有保证DAC一样会成功的尺度。,他警告说,即使直接空气捕捉成本大幅下降,世界仍然需要一个监管框架的应用程序,使对气候产生重大影响。至关重要,因为它可以提高技术,这将是同样重要的,迫使行业和政府“将二氧化碳作为废品,”他表示,因此支付清理。
鉴于这一点,未来几年内应该告诉。我们很快就会知道DAC是去还是技术,是否经常被批评者视为不切实际,会碰壁的低效率。如果是前者,我们将在气候工具箱一个有用的工具。但如果是后者,它几乎肯定会使实现宜居的世界更复杂的目标。提前工作的我们,已经在其不朽的政治、科技、和经济挑战,就会变得更加困难。
