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消除二氧化碳并降解利用可能是一万亿美元的生意



满足“碳捕获和利用”的要求,这使CO2可以用于制造制造的产品。这是第一部分,分为四部分,内容涉及碳捕集与利用(CCU),这是一个成长中的行业第二部分是关于利用CO2提高采收率,第三部分是关于CO2的其他工业用途。第四篇文章将探讨决策者应如何使用CCU技术。该文章最初于9月发表。

科学家们普遍估计,要使全球平均温度相对于工业化前的升高到1.5摄氏度(一种“安全”的变暖水平),人类必须将大气中的二氧化碳浓度稳定在每百万分之350左右。今年,我们达到了约410 ppm。大气中的二氧化碳已经过多。在这一点上,为了真正为子孙后代保证安全的气候,我们不仅需要减少排放,还需要减少排放量。我们必须从大气中吸收一些二氧化碳。

鉴于全球碳排放量仍在上升,并且现有的化石燃料基础设施有几十个吉比特的距离,因此政府间气候变化专门委员会(IPCC)所采用的几乎每一种表明我们达到安全气候的模型都涉及到埋入十亿吨的二氧化碳,所谓的“负排放”。负排放在达到1.5°C的排放路径中起什么作用?*它们减少了短期内的根本性排放量*它们在短期内扩大了碳预算,但必须从长期中偿还。

负排放有多种形式,但消除足够的CO2的唯一可能方法是将其直接从空气中抽出转化为其掩埋在含盐的少量层中,此过程称为碳捕获和封存(CCS)。使用CCS,就像我们处理污水和许多其他污染危害一样,将CO2视为必须正确处理的废物。需要掩埋大量二氧化碳?或者,不可能事先知道。IPCC模型显示排放量下降的速度不同。排放量下降得越快越早,则需要的CCS就越少。这些跌落的速度越慢,则需要的越多。

一个2017年纸自然气候变化预计总的“负担负担”-那就是要避免需要从现在到2050年间保持在2度排放量-在800亿吨。(尽管IPCC认为1.5度是真正的安全目标,但该论文估计,即使成功实现了改变,在此期间仍需要封存120-160吉比特的水。那个时期。

而且,当然对脱碳有乐观的假设,我们最终可能会排放出比我们的碳预算多层面的碳,因此我们需要埋藏100到200千兆吨的CO2才能回到其中。而且,当然,在2050年之后的几年里,我们将不得不再埋葬数千兆比特的比特币。

 场景:1.5度和2度1.5度和2度排放情景;到本世纪中叶,排放量替代零以下的一切都是负排放。换油国际从规模上讲,这意味着到2030年,人类需要压缩,运输和掩埋一定数量的CO2,这是当今全球石油和天然气行业处理的流体量的2-4倍。为了在那个日期之前建立一个如此规模的产业,我们需要从今天开始,进行大规模的研究和部署。需要迅速降低从空气中捕获二氧化碳的价格。

但是有一个问题:埋葬二氧化碳没有短期经济利益。在没有足够严格的碳价(意在具有长期利益创造价值)的情况下,CCS不会一意孤行。公司没有动力去做,因此也没有动力去做得更好。解决这一难题的简单方法是在全球范围内采用碳价格,似乎没有发生。那么,在没有碳价的情况下,碳捕集业将如何发展呢?这是一个主意:至少有排放,捕获碳的公司可以出售碳,而不是掩埋碳。

它已经被许多行业直接或作为原料使用,并且已经使用了一个多世纪。当今,工业使用的大多数二氧化碳是化石燃料工艺的副产品,通常那是来自地球表面的下方。就像燃烧化石燃料一样,它转化二氧化碳从地圈转移到大气中。

但是,如果从空中抽出的二氧化碳变得更加丰富和便宜,它就可能开始与地面二氧化碳竞争。从理论上讲,任何将地下碳利用燃料,饮料,直接在工业过程中利用生产其他产品的原料的工业,都可以转换为空气捕获的二氧化碳。将空气中的二氧化碳用作产品和服务被称为碳捕获和利用(CCU)。据估计,到2030年,这是一个潜在的1万亿美元的市场。它可能有两个广泛的好处。

首先,它可以减少二氧化碳的排放,部分是通过将持久性产品中的某些碳永久隔离,部分是通过替代碳密集型过程,从而避免了原本会发生的排放。需要明确的是,CCU将永远不会减少足够的二氧化碳来避免需要CCS(即埋碳)。差远了。人类排放的二氧化碳吨数仅使它消耗的碳基产品的吨数相形见战。

但是最近的一篇文章说:“我们可以循环利用的每一个碳原子都是留在地下供使用的化石碳原子,而今天这些碳据一个乐观的估计,CCU可以减少超过10%的碳。到2030年全球总排放量其次,由CCU推动的对CO2的需求可能会提早吸引市场,从而有助于扩大碳捕集技术的规模并降低其成本,在政策制定者最终切实支持CCS时做好准备。它可以作为CCS的“斜坡”。

关于二氧化碳的新颖用途,可以进行各种研究,各种各种试点项目,涌现出各种创业公司,以及,让我们看看是否可以进行进行整理。这是系列文章的内容。在这里,我们将简要介绍工业碳捕集的两一个主要来源,以及工业目前正用于定向的二氧化碳的基本使用方式。

在第二篇文章中,我们将讨论令人讨厌的提高采油率(EOR)的话题,这是本身工业上最大的二氧化碳使用量。 EOR市场,例如建筑材料和燃料,以及它们在经济和碳方面的总潜力。在最后一篇文章中,我们将探讨CCU的发展方向,需要某种的支持性政策,并退后一步,以正确的方式在气候斗争的整体背景下看待它。

这将很有趣!您再也不会以完全相同的方式看到二氧化碳了。各种碳捕获首先,让我们弄清楚当我逐步建立一个工业碳捕集行业时的意思。各种各样的“自然”过程在土地(森林和土壤),海岸(湿地和红树林)以及海洋中吸收和隔离碳。通过聪明的人为管理(例如,美国地质服务局的LandCarbon计划)可以提高这些过程的碳吸收能力,并且这些可以在应对气候变化中发挥重要作用。

但是,在这些文章中,我们将讨论工业碳捕集,即通过化学反应从空气中吸收二氧化碳的机器。我们不会涉及所涉及的各种化学和技术(有很多,而且很复杂),但是值得牢记一个区别。可以将CO2从烟道气(发电或其他工业过程产生的废气)中抽出,也可以通过称为直接空气捕获(DAC)的过程将其从周围空气中抽出。优点和缺点。

 碳工程从烟道气中抽出的最大好处是,二氧化碳被浓缩,大约每10个分子中就有1个分子,而在环境空气中,每2,500个分子中只有1个分子。化学定律就是它们的本质,从集中的源中提取材料总是需要消耗的能量。从大宗商品的原始价格来看,烟道气中的二氧化碳很可能总是比DAC生产的二氧化碳便宜。

但是DAC具有自己的优势。首先,它在地理上是不可知的。它不需要附加到任何东西或建在任何特定的地方。CO2相同集中在世界各地的空气中,因此DAC可以在世界上任何需要CO2的地方建立,从而消除了运输成本。它更小,更简单,替换适应性。其次,与其他任何形式的碳捕获(陆地或工业碳捕获)不同,DAC仅受成本限制。可以扩展到任何大小,这仅取决于我们愿意花钱在上面。因此,从长期来看,许多有人认为DAC是最有前途的负发射技术。

(注:像全球恒温器这样的公司拥有其补充可以从任何一种来源捕获碳的技术。)并引发我们将看到的,CCU的各种选择可能更适合一种捕获形式或另一种捕获形式。二氧化碳的利用其潜力在所有这些背景下,让我们看一下当前使用二氧化碳的方式。

这是英国皇家学会的一张图片,列出了基本选项:二氧化碳的用途皇家社会从底部开始:CO2可以直接在温室中用作碳酸盐饮料,或用于提高石油采收率(目前最大的使用量),也可以通过多种化学工艺将其转化为材料或原料。最有潜力的一种化学转化方法是,将二氧化碳与气体结合起来,制备合成烃燃料。

密歇根大学全球二氧化碳行动计划的这张图对所产生的产品有了更多的了解:其中一些过程和产品在市场开发方面比其他过程和产品更远。 (我们将在第三篇文章中更详细地介绍所有这些内容。)目前要牢记的一个区别是,这些选择中的每一个都会隔离多延长。

例如,如果捕获的二氧化碳被用作制造燃料,则燃料将被燃烧,此时二氧化碳被释放回大气中。它是碳回收(或升级)。 ),而不是碳固存。可以与永久性地质碳固存相结合来提高采收率,但如今却很少。(我们将在第二篇文章中进行进行更仔细地研究。)

在CCU的其他各种类别中,只有建筑材料(以及可能的新材料,例如碳纤维)才能实现永久性封存CO2。当您将CO2注入混凝土中时,混凝土将被用于可能长达一个世纪的建筑中。然后,如果建筑物倒塌,可以将混凝土分解并重新使用。CO2保持原状,化学键合。

这种区别在考虑CCU的总体缓解潜力方面很重要。它中只有一小部分可以声明是负碳的。其螯合潜力有限。在大多数情况下,它的好处将是用碳中和的方法(甚至这种潜力可能是有限的;更多有关第四篇文章的内容。)这再次意味着,CCU将永远无法替代CCS。充其量这将为CCS打下基础。

在其针对的CCU行业的具有预期意义的2016年日程图表中,全球CO2计划极其看重CCU的缓解潜力,认为它可以在帮助实现巴黎的气候目标。 IPCC在2005年的一项评估中悲观地标替代品:“工业过程中捕获的CO2的使用”是,这些乐观的预测逐渐获得普遍认同;该路线图对缓解潜力的估计是最新研究的高端。规模太小,存储时间太短,并且能量平衡太不利于CO2的工业用途,从而无法缓解气候变化。

自2005年以来,仍然发生了很多变化。可再生能源变得越来越便宜,二氧化碳的转化也得到了改善。至少,CCU是许多潜在的减碳技术之一,比政策制定者目前得到的关注和支持要多前提。

政治并不能完全鼓励长远的思考,但是2050年不是那么遥远,而2030年还很遥远。联合国的目标是将温度保持在“远低于” 2度的水平,这意味着到2050年实现净总体而言,CCU可以帮助实现这一目标(目前是一个悬而未决的问题)。 )是值得追求的。

在第二部分中,我们将认真研究提高采收率的方法,这是目前二氧化碳的主要使用方式。纠正,它使用的基础设施很容易在取代碳固存的地区重新使用碳固存。,,它将带来石油公司实力。我们将努力解决这一难题。
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