6了解直接空气捕捉的东西

作为气候变化的影响越来越觉得通过更严必威官网是真的吗重的风暴,森林大火和洪水,需要减少温室气体(GHG)排放,如转向电动汽车、太阳能电池板部署,减少森林砍伐,是至关重要的。与此同时,最新的必威官网是真的吗气候科学表明,这些努力是不够的,将气温上升控制在1.5摄氏度(2.7华氏度),这将避免最严重的气候变化的影响。必威官网是真的吗

虽然努力减少温室气体排放应该优先,实现气候目标还需要二氧化碳去除(CDR)系统必威官网是真的吗直接从空气中去除碳——可能在本世纪中叶billion-tonne规模。碳移除不仅需要平衡剩余排放不能或不取消,到2050年,但也减少空气中二氧化碳的浓度高,这是引发日益严重的气候变化的影响。必威官网是真的吗美国,作为最大的累积的历史排放国有限公司₂成为一个领导者有责任,从大气中拉回来。所需的精确数量将取决于世界速度降低排放。

碳除可以采取许多形式——包括像种植树木和自然的解决方案增加了土壤的固碳能力,和技术解决方案,加速或模拟自然界的除碳过程或直接拉有限公司₂从空气中。直接空气捕捉(DAC)是一种技术碳移除显示今天的承诺,可能会的一部分碳移除组合。相比其他类型的碳移除它使用相对较少的空间,也可以选址灵活,因此会避免竞争与其他土地使用和可能是建立在边际土地或附近地质存储站点来减少公司的必要性₂管道。

在这里我们对DAC回答一些关键问题。

1。直接空气捕捉是什么?

直接空气捕捉技术,利用化学反应将二氧化碳的空气。当空气移动这些化学物质,他们选择性地反应和陷阱₂,让空气通过的其他组件。今天最主要的系统使用液体溶剂或固体吸附,这是由常见的化学物质已经在其他应用程序中使用的今天,肥皂水过滤。

一旦捕捉二氧化碳从大气中,通常应用于热释放它的溶剂或吸附剂。这样做再生溶剂或吸附剂为另一个捕获循环。其他系统的开发使用电化学流程,这可能会降低能源需求和成本。

捕获的有限公司₂然后可以注入地下封存在特定的地质构造或用于各种产品和应用程序。使用碳效益的产品,或者经久地储存碳的净数量,取决于产品。用于混凝土或塑料等产品可以提供长期封存(几十年甚至几个世纪),而在产品使用二氧化碳饮料或合成燃料会很快再发行碳到大气中。在某些情况下——比如喷气燃料合成燃料生产有限公司₂仍然可以是一个更有利的更多的排放量高的化石燃料的替代品。然而,气候效益最大化,大多数捕获有限公司必威官网是真的吗₂需要去广阔的和永久封存于地下而不是有用但更有限的利用路线。

2。如何直接空气捕捉技术可以广泛使用?

DAC的兴趣激增投资在过去的几年里,越来越多的公司正在进入空间。这是由于理解碳移除将越来越多地需要满足国家和全球气候目标必威官网是真的吗,连同DAC的好处相比其他碳去除方法,其中包括一些实际限制扩展,土地面积相对较少使用,选址的灵活性。

公司今天最发达的技术包括Climeworks,碳工程和全球温度(见下表)。这些公司一起18岁的植物不同的大小(1 tCO₂/年4000 tCO₂/年能力,最大的工厂操作今天)捕获总共不到8000 tCO₂/年。大约一半的永久隔离——类似于每年的排放量870辆汽车而另一半是用于各种产品的销售。

DAC工厂产能每年一个million-tonne美国西南部正在发展中,预计将于2024年底投入使用。其他公司建立了最近,使用溶剂,吸着剂和其他类型的创新技术。

DAC目前分类“trl”6(1到9)规模,这意味着它仍在大规模和原型阶段,尚未准备好完整的商业部署。但这也意味着有充足的机会来提高性能和降低成本通过学习从早期的迭代技术。

3所示。直接空气捕捉成本多少钱?

尽管好处和灵活性,直接空气捕捉更昂贵的每吨CO₂删除许多缓解方法和自然气候解决方案相比,因为它是能源密集型分离二氧化碳从空气环境。必威官网是真的吗DAC不同成本的范围250美元和600美元今天根据技术选择,低碳能源,和它们的部署的规模;相比之下,大多数造林成本低于50美元/吨不。

然而,根据部署的速度,这将加速通过支持性政策和市场发展,DAC的成本将下降到150美元- - - - - -200美元每吨在未来5 - 10年。比这更进一步,能源部推出碳负极拍摄计划在2021年年底,其目的是为了减少碳去除技术和方法的成本可能达到gigaton规模100美元/ tCO₂在接下来的十年。

今天的高成本的另一个原因是有相对较少的DAC的公司和项目,开发更多的项目将提供学习,可以降低成本。,重要的是要注意,DAC提供可量化和永久存储,而天然碳迁移解决方案树是森林砍伐的危险和气候变化引起的大火和干旱的威胁。必威官网是真的吗

DAC还提供大气清理,这是一个公共利益而不是一个产品人需要购买,所以直接收入的机会更有限。捕获的有限公司₂可用于出售的产品吗混凝土骨料碳纤维,市场通常不提供足够的收入来抵消捕获的成本。公司的最大市场₂今天是采油(采油),这是有争议的,鉴于其连接化石燃料生产。

最终,最大的气候有利于DAC来自地质封存,没有收入必威官网是真的吗除了公共政策支持的机会。公共投资和支持碳去除技术增加了在过去的几年里,但更需要足够的规模,避免最严重的气候变化的影响。必威官网是真的吗

4所示。哪些政策和投资支持DAC在美国发展?

最重要的联邦政策支持DAC今天45问税收抵免,它提供了~每吨美元有限公司₂捕获通过DAC和碳捕获点来源(50美元/ tCO₂如果捕获的碳是地底和35美元/ tCO₂如果是用于三次采油或其他地方)。已经有几个立法建议提高45问通过提供更高的信用值和扩展它的时间表,以及其他变化。

联邦政府也基金研究、开发和示范对于许多类型的碳移除,包括DAC。美国能源部资助CDR大幅增加从2009 - 2019年不到1000万美元1.29亿美元在最近的2022财政年度预算。

两党还提供了一个基础设施法律大量的资金未来五年专为DAC: 35亿美元四个DAC枢纽,为商业DAC奖1亿美元,1500万美元试运行DAC奖。还有46亿美元资金等支持使基础设施有限公司₂所需的管道和地质封存,DAC和点源捕获,捕获水泥厂排放的。

在州一级,加州的低碳燃料标准提供了一个信贷DAC植物,加州内部或外部的200美元/ tCO₂。这个信贷工具使碳工程million-tonne DAC的工厂——目前在美国西南部——经济上可行的发展。这将是世界上第一次大规模DAC植物。

其他各种费用介绍了在联邦和州层面支持碳移除。的联邦除二氧化碳的领导行为将要求联邦政府获得越来越多的碳移除。一个类似的法案在纽约州除二氧化碳的领导行为——将需要国家采购的CDR。

除了联邦和州的政策,企业投资碳移除和DAC也增加。这是由这样的公司条纹,Shopify和微软这犯了数亿美元的碳移除,包括DAC。许多其他公司除了这些早期的搬家公司正在购买。

5。使用直接空气捕捉的意想不到的影响是什么?

在组织IPCC指出需要大量的碳达到我们的气候目标,必须注意确保增加DAC不会分散从必要的关注和投资在其他缓解措施,特别是减少化石燃必威官网是真的吗料的使用。科学家表明我们需要更快的减排和碳移除,所需的碳去除成反比我们能够减少排放。

需要强有力的政策和私营部门护栏,确保国家和企业不要过分相信除碳减排为代价的。例如,基于科学的计划最近的目标零的指导要求企业实现气候目标通过减少超过90%的排放和利用碳移除,以弥补只必威官网是真的吗剩下的5 - 10%,他们不能直接减轻。

DAC,有些担心连接化石燃料通过三次采油生产(如前所述),它使用了有限公司₂从减少井生产更多的石油。在三次采油永久能隔绝注入有限公司₂它还生产石油,并产生更多的碳排放。化石燃料公司与三次采油对DAC的投资可以被视为一种方式继续生产化石燃料和减缓能源过渡。

对于所有类型的公司₂捕捉,社区问题提出了在有限公司₂管道和地质存储有限公司₂,尤其是在安全性和泄漏的可能性。这些问题尤其突出了2020年有限公司₂管道破裂在密西西比搭配46亿美元的资金。通过两党合作的法律基础设施有限公司₂运输和存储。有限公司₂管道已经使用自1970年代以来,石油和天然气管道等,造成零风险。然而,与预期的投资加大,需要确保他们有足够的关注保障措施操作安全以及考虑对环境的影响和人。地质储存已证明安全million-tonne卷,但扩展到数百万或数十亿吨尺度同样需要进一步关注监管需求。

因为DAC是一种新类型的基础设施,是有限的信息如何影响当地社区——无论是积极的还是消极的。需要更多的研究来了解这些影响新项目以及积极参与可能受到影响的社区。

6。DAC的主要资源的影响是什么?

能源

我们今天使用的两个主要直接空气捕捉系统有不同的温度需求,影响类型操作所需的能量。液体溶剂系统需要900摄氏度(1652华氏度)释放被俘的有限公司₂,而固体吸附剂系统需要80摄氏度至120摄氏度(176到248华氏度)。这意味着固体吸附剂系统可以使用废热或可再生能源,而溶剂系统目前依赖天然气和碳捕获和存储。两个系统的能量约80%的热量和电力的20%。

需要零或非常低碳能源最大化净捕获效率,否则更多的公司₂排放会产生使用能量比将从空气中被捕获。Climeworks固体吸附剂系统估计7.2 GJ(或长期能源需求2000千瓦时/ tCO₂)——相当于约五分之一美国家庭每年的天然气消费,而近期的能源需求会高一点。碳工程有类似的估计的能源需求约8.8 GJ / tCO₂(或2400千瓦时/ tCO₂)。

扩大今天的DAC系统将使用简单的能量的。达到7 - 9日在美国每年几百万吨的捕捉能力在2030年提出的两党政策中心的DAC委员会和Rhodium Group分别)将使用0.3的-0.4%今天的你。年代发电。可再生能源的能力已经明显需要扩大脱碳电力生产和使电气化领域如建筑和交通、DAC和额外的可再生能力也需要和其他类型的碳移除,以免与其它用途。这可再生能源规模会有自己的影响,如扩大了稀土金属采矿活动有关。

学习通过部署可以帮助优化现有系统减少能源需求,而研发的资金将帮助开发全新的能源负担较低的系统。

土地

直接空气捕捉的最大好处之一是选址的灵活性。DAC不需要耕地,它可以减少对粮食生产的影响或其他土地使用。大规模部署所需的土地面积取决于DAC的类型系统和能源供电。如果使用可再生能源,他们将最大的部分土地的足迹。

DAC需要一个小的土地数量每吨有限公司₂比其他领先的CDR方法,如植树造林。捕获一百万吨CO₂DAC植物需要0.466公里²工厂和能源资源,捕捉一个类似数量的有限公司₂从森林需要估计862公里²。

树恢复和DAC,连同其他方法和技术,必须权衡取舍,因为他们都需要除碳投资组合的一部分。

水

用水量与直接空气捕捉还依赖于系统类型,以及当地的温度和湿度。

对于溶剂DAC系统,捕捉1吨的有限公司₂可能需要1 - 7吨水合理的选址地点在美国吗,类似于所需的大量的水生产一吨水泥和钢铁。水损失主要通过蒸发,所以植物的相对湿度和温度的位置的主要决定因素与高水平的水损失,损失在炎热和干燥的环境中。

今天在开发和生产固体吸附剂DAC系统差别很大在用水方面,根据吸附剂再生方法。一个使用蒸汽冷凝系统再生吸附剂可能导致水环境损失——一个典型的植物可能使用1.6吨水每吨有限公司₂被俘。其他系统再生吸附剂使用间接加热,这意味着水损失最小。这些间接加热系统,如Climeworks固体吸附剂系统,实际上是净水生产商据估计,0.8 - 2吨的水每吨有限公司₂被俘。

因为资源使用与社会影响,附近的居民DAC DAC的植物或部分供应链也将受到影响。

直接空气捕捉:气候解决方案组合的一个重要组成部分必威官网是真的吗

必威官网是真的吗气候模型越来越明显,二氧化碳去除可能需要发生在本世纪中叶multi-billion-tonne规模随着深度减排。慢我们要减少排放,我们越可能需要依靠碳移除,包括DAC,满足国家和全球气候变化的目标。必威官网是真的吗实现大规模碳移除需要投资组合不同的方法,这将减少成本和风险的任何一种方法未能提供预期的去除。投资于DAC现在将有助于减少未来成本,这可以证明临界二氧化碳去除变得更加必要。

编者按:诺亚麦昆,马克斯Pisciotta和詹妮弗•威尔科克斯与人合著了一篇对这篇文章的早期版本,1月6日出版,2021年。这篇文章在2022年5月2日更新。