全球减少碳排放的努力迟迟不见效，灾难性气候还在不断加剧。为了扭转这一趋势，降低大气中二氧化碳浓度的技术开始成为关注焦点。

(资料图片)

如何降低空气中二氧化碳浓度？基于自然的解决方案有森林碳汇、土壤固碳等，基于工业化流程的碳捕集和封存则是另一方式。

工业化的碳捕集又有两种，一种是二氧化碳捕获与封存(CCS)，一种是直接空气捕获(DAC)。CCS是提取化石燃料和重工业产生的废气或烟道气中捕捉二氧化碳，如燃煤发电厂的排放；而DAC则是从大气中直接去除二氧化碳，是一种负排放技术。

8月11日，美国能源部宣布，将为两个直接空气碳捕集项目提供12亿美元（约合85亿人民币）的补贴。这一消息，让处于边缘地位的碳移除技术振奋不已。

两个项目分别是西方石油公司在德克萨斯州克莱伯格县拟建的碳去除项目——南德克萨斯州 DAC 中心，以及Battelle、Climeworks 和 Heirloom 公司在路易斯安那州西南部共同开发的设施——柏树 DAC 中心项目。

这是迄今为止，全球在清洁技术方面最大的补贴项目。根据美国两党基础设施法案的安排，美国要建立四个区域DAC中心，联邦政府将为此提供35亿美元的补贴，这12亿美元的补贴，只是其中的第一笔。

而35亿美元，又只是两党基础设施法案中关于碳捕集项目的示范项目。美国国会为碳捕集和封存项目一共分配了120亿美元联邦资金，里面还包括其他65亿美元非示范项目以及21亿美元用于建设输送二氧化碳的管道。

直接补贴只是一方面，由民主党通过的《削减通胀法案》（IRA）还加强了关键的税收抵免，将直接空气碳捕集税收抵免扩大到180美元/吨，以支持这项新兴技术。

但是，美国联邦政府的补贴也遭到很多质疑和争议，首先，化石燃料巨头西方石油公司的加入，让人担心此举会延缓化石燃料的使用寿命；其次，一些环保组织认为，直接空气捕集掩盖了真正的问题，浪费了大量现金和资源，无助于解决气候危机。

拜登政府为何愿意花巨额资金补贴DAC技术？这一技术成本如何？还存在哪些争议？未来商业化前景如何？

CCS（左边）与DAC（右边）的流程示意图。

来源：IRENA

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美国的碳捕集计划

CCS技术已经有几十年的历史，以前在石油开采中应用比较多，经济上也越来越可行。与CCS相比，DAC则是新兴发展的技术。2022年，全球共有18座DAC工厂，捕获1万吨的二氧化碳，仅相当于全球10秒内的排放量。规模还是非常小的。

作为到2050年实现净零经济的雄心壮志的一部分，美国能源部一直在加强其计划，以促进从大气中去除二氧化碳，并降低这样做所需的技术成本。为此，美国联邦政府开始筹划为这些技术提供大量资金注入。

美国能源部还宣布了 Carbon Negative Shot倡议，旨在扩大二氧化碳移除技术的规模，从大气中清除数十亿吨二氧化碳，并将碳清除的价格降到每吨100美元以下，使其具有成本效益。

图说：美国直接空气捕集项目示意图。

来源：路透社

对于这次花12亿美元补贴的两个DAC枢纽项目，一个在德克萨斯州，一个在路易斯安那州。美国能源部部长詹妮弗·格兰霍姆表示：“一旦这些枢纽投入使用，预计每年将从大气中去除200多万吨二氧化碳，相当于将近50万辆汽油汽车的碳排放。”

德克萨斯州的DAC中心由西方石油公司及其子公司1PointFive运营，该公司在科珀斯克里斯蒂以南租用了10.6万英亩土地，用于移除二氧化碳，并将在地下储存多达10亿吨的碳。西方石油公司的首席执行官维琪·霍鲁布说，一旦完全投入使用，该枢纽有可能通过直接空气捕获每年消除多达3000万吨二氧化碳。

路易斯安那州的DAC中心由Battelle公司运营，使用的技术来自Climate Works和Heirloom。Climeworks 总部位于瑞士苏黎世，目前在冰岛拥有世界上最大的 DAC 工厂，每年可去除约 4000 吨二氧化碳。

Heirloom是一家总部位于加利福尼亚州的初创公司，正在使用石灰石来消除空气中的碳。目前，该公司已获得风险投资基金 5400 万美元的支持，其中包括比尔盖茨Breakthrough Energy和微软的投资。

据倡导二氧化碳去除和再利用的非营利组织 Carbon180 估计，总的来说这些项目可以将全球碳去除能力提高 400 倍。

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成本与市场规模如何？

科学家认为，要将全球变暖控制在1.5摄氏度以内，到2050年，每年必须从空气中消除数十亿吨碳，约占碳排放量的10%至20%。

为了实现全球在2050年的净零碳排放目标，CCS和DAC必须在短期内大规模推广。到2030年，CCS每年需要从电力和工业中转移13亿吨碳，在这短短八年内需增加近30倍的量能；DAC则需要将抽取速率提升至现今的数千倍，以达到每年能清除6000万吨的二氧化碳。

尽管挑战艰巨，但如果借鉴太阳能和风能发电技术进步经验，业界还是很有信心的。太阳能和风能发电，在数十年间实现了惊人的规模扩展， DAC和CCS规模化潜力也是可以预期的。当然，将这些技术商业化也需要时间，因为要设置一个可用于储存二氧化碳的设施需要长达十年的时间。

从成本角度看，碳捕集技术的运行过程、工厂、管道和储存的成本还是非常昂贵。目前，该产业高浓度二氧化碳捕捉的成本大约为每吨15到20美元，对于发电过程中较稀疏的气体捕捉成本则为每吨40到120美元。由于DAC技术仍处于起步阶段，整个一系列技术流程，其捕获成本高达每吨600至1000美元，但预计到2050年将降至每吨100到300美元。美国政府的目标价格为每吨 100 美元。

碳捕集专业公司CarbonCapture表示，预计到 2030 年将达到每吨 250 美元，十年内达到每吨 150 美元。

DAC公司Carbon Engineering的首席执行官丹·弗里德曼(Dan Friedmann)表示，要达到可以影响气候的成本和规模，就意味着设计一个易于复制的工厂，一遍又一遍地做同样的事情，就像特许经营的快餐店一样。

随着各国和企业感受到脱碳时间表和净零排放承诺的压力，正纷纷投入大量资源用于CCS和DAC计划上，许多国家也已明确推动相关政策给予支持。除了美国的巨额补贴外，加拿大2022 年预算延长了投资税收抵免，将CCS计划的成本削减了一半；中国和韩国也加大对CCS的投资；欧洲也从国家层面支持，协助产业发展。

对DAC的投资也正在迅速升温。Alphabet、Shopify、meta、Stripe、Microsoft和H&M集团等多家公司已投注资金，承诺在2022年至2030年间共同购买近10亿美元的“永久碳清除”技术。今年5月，摩根大通与瑞士的DAC先驱 Climeworks 达成了一项价值2000万美元、为期九年的碳清除协议。

图说：Climeworks 的直接空气捕获工厂。

来源：REUTERS

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争议：碳捕集有哪些风险？

直接空气捕获工厂的优点是碳移除能力可靠且易于量化。只要处理得当，通过将捕获的温室气体注入深层地质井中，就可以永久安全地储存。

然而，这种方法最大的问题是价格昂贵。如今，去除和储存一吨二氧化碳至少需要数百美元。即使成本如预期的那样降至每吨 100 美元，每年去除 100 亿吨，也需要1万亿美元。

反对者提出，有这么多钱，还不如大规模直接发展清洁能源，减少碳排放。

有人算了一笔账，西方石油公司在德克萨斯州建立的DAC工厂，需要耗资 8.11 亿美元。这个即使是世界上最大的DAC工厂，最多也只能捕获美国每年碳排放量的 0.01%。如果要捕获美国年排放量的四分之一，每年需要花费至少 7000 亿美元。

除了资金成本外，其他能源消耗大，具有不确定的环境风险和储存风险，也是被质疑的重要原因。

直接空气捕获消耗大量电力。有机构计算，假设美国将其目前产生的所有电力都转移给DAC工厂，仍然只能捕获年度排放量的四分之一。

另外，该技术对能源的高需求可能会导致大量的气候污染。如果使用化石燃料作为DAC动力，则捕获1吨二氧化碳相当于排放 3.5 吨二氧化碳。

还有观点认为，直接空气捕获不仅威胁气候，也威胁公共健康和安全。这是因为碳捕获技术依赖于两种有毒溶剂：一种是氢氧化物水溶液，产生致命且具有腐蚀性的氯气， 第二种是胺改性溶液，在 DAC 过程中会释放化学致癌物，即使含量非常低，也会损害人类健康。

还有人担心，碳捕获之后的封存也存在危险，时间长了，会不会有碳泄漏的风险？

正因为这些争议，导致直接空气捕集技术要快速扩大规模，道路变得更加困难。美国的巨额押注，既是石油巨头游说的结果，也是一场危险的赌博。