世界最新：“除碳工廠”：將二氧化碳變成石頭——2022年度全球十大突破性技術(shù)解讀（四）

一個(gè)從空氣中捕獲CO2的大型工廠將有助于創(chuàng)建一個(gè)世界需要的產(chǎn)業(yè)，以規(guī)避本世紀(jì)氣候變暖的風(fēng)險(xiǎn)。

減少碳排放是緩解氣候變化的關(guān)鍵步驟。為了避免未來(lái)發(fā)生災(zāi)難性的氣候變暖，我們應(yīng)采取一定的措施清除空氣中的二氧化碳。

(相關(guān)資料圖)

2021年9月，瑞士Climeworks科技公司開啟了迄今為止最大的二氧化碳捕獲工廠Orca的開關(guān)。該設(shè)施位于冰島雷克雅未克郊外，每年可捕獲4000噸二氧化碳。

該“除碳工廠”工作流程為：大型風(fēng)扇將空氣吸入，經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)濾器將碳捕獲材料與二氧化碳分子結(jié)合，然后該公司的合作伙伴Carbfix再將二氧化碳與水混合，并將其泵入地下與玄武巖反應(yīng)，最終變成石頭。該設(shè)施完全依靠無(wú)碳電力運(yùn)行，電力主要來(lái)自附近的地?zé)岚l(fā)電廠。可以肯定地說(shuō)，4000噸的年處理量并不多，比起900輛汽車的年排放量還要少。

實(shí)際上，更大的“除碳工廠”設(shè)施在計(jì)劃建設(shè)中。位于加拿大不列顛哥倫比亞省斯夸米什的碳工程公司，計(jì)劃今年在美國(guó)西南部開始建設(shè)一個(gè)二氧化碳年處理量可達(dá)100萬(wàn)噸的工廠。此外，該公司與合作伙伴一起，也啟動(dòng)了蘇格蘭和挪威“除碳工廠”的工程設(shè)計(jì)工作。這些工廠將每年捕獲50—100萬(wàn)噸二氧化碳。“除碳”企業(yè)也希望通過(guò)更多更大的“除碳工廠”建設(shè)、運(yùn)行調(diào)試和操作優(yōu)化，進(jìn)一步降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

Climeworks公司估計(jì)，到本世紀(jì)30年代末，捕集每噸碳的成本將從現(xiàn)階段的600—800美元之間降低至約100—150美元。

專家點(diǎn)評(píng)

單文坡（中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所研究員）

工業(yè)革命以來(lái)，人類活動(dòng)大量排放二氧化碳（CO2）等溫室氣體，溫室效應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)，導(dǎo)致全球平均氣溫不斷升高。

實(shí)際上，即使全世界達(dá)到了碳中和，由于工業(yè)革命以來(lái)人類已經(jīng)排放了超過(guò)萬(wàn)億噸的CO2，如果僅僅依靠自然過(guò)程，大氣中CO2濃度降低至工業(yè)革命前的水平也將是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程。

作為一項(xiàng)利用工程系統(tǒng)從大氣中去除CO2的技術(shù)，直接空氣碳捕獲（DirectAirCapture，DAC）技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用對(duì)于有效降低大氣中CO2濃度，遏制氣候變化具有重要意義。該技術(shù)主要利用引風(fēng)機(jī)將空氣抽入，通過(guò)吸附、吸收或膜分離裝置捕集CO2，并將貧CO2的空氣排回大氣，而捕獲的CO2可以進(jìn)行封存或利用，整個(gè)過(guò)程可以理解為一種工業(yè)“光合作用”。

不同于針對(duì)工業(yè)固定源的CO2捕獲技術(shù)，DAC技術(shù)可以部署在世界上任何有電力供應(yīng)的地方，選址更靈活，且可以模塊化建設(shè)。

DAC技術(shù)在除碳方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但目前高昂的運(yùn)行成本仍是限制其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素。近期，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望，并提出了適于該技術(shù)發(fā)展的政策路線圖。他們認(rèn)為DAC技術(shù)的全球推廣不能依賴市場(chǎng)杠桿效應(yīng)，而應(yīng)通過(guò)持續(xù)的“財(cái)政激勵(lì)+強(qiáng)制部署”政策推進(jìn)其大規(guī)模部署。從技術(shù)角度來(lái)看，DAC技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于高效低成本的碳捕集材料與工藝系統(tǒng)的研發(fā)，其商業(yè)化應(yīng)用仍然需要依靠技術(shù)進(jìn)步來(lái)大幅降低運(yùn)行成本。

近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已陸續(xù)開展DAC技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，通過(guò)材料與技術(shù)的進(jìn)步不斷降低運(yùn)行成本。2021年8月，美國(guó)能源部宣布撥款2400萬(wàn)美元支持DAC技術(shù)，一些比二氧化碳捕獲工廠Orca更大型的“除碳工廠”也正在建設(shè)中。這些先行工作可能使發(fā)達(dá)國(guó)家更早掌握前沿技術(shù)和核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并為未來(lái)獲取經(jīng)濟(jì)效益搶得先機(jī)。

（文圖來(lái)自國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)《中國(guó)科學(xué)基金》2022年第3期MITTechnologyReview2022年“全球十大突破性技術(shù)”解讀，內(nèi)容有刪節(jié)）

標(biāo)簽： 二氧化碳 運(yùn)行成本 工業(yè)革命