目前只有少数 CCU 创新达到了 2030 年巴黎协议的碳减排目标。碳排放物可以用于各种用途，从建造混凝土砌块到给作物施肥。

IPCC最新报告告诉我们是时候应对气候变化了。虽然减少化石燃料的使用量绝对至关重要，但毫无疑问，我们大气中的一些CO 2 将不得不以某种方式被吸出。这就是碳捕集和封存的意义所在。

碳捕集和封存（CCS）是指CO 2 可以从发电厂烟囱等来源被捕集，甚至可以通过直接空气捕集从大气中捕集。然后，CO 2 通过地质封存方式被永久地锁在地下。

然而，还有另一种潜在的捕集CO 2 的途径：将其再用于另一种产品。在一个需要基于尽可能多的材料再利用的循环经济的世界里，许多人正在探索温室气体排放的第二生命。
加州大学伯克利分校环境科学、政策和管理系的助理合作推广专家DanielSanchez说：“碳捕集绝对是我们从大气中去除CO 2 的一种方式。”。“不过，我们可以用它做更多的事情。我们可以减少排放，我们可以回收排放。”
但对于CO 2 如何被再利用，以及它对气候是否真的值得，仍然有很多问题。

碳捕集和利用的解释
早在2017年，研究人员发现，要想在2050年前保持比工业化前高出2摄氏度的温度，世界需要在未来30年内避免排放约8000亿吨CO 2 。即使减排，到2050年前仍需封存约1200亿吨至1600亿吨的CO 2 ，到2050年后则需要更多的封存量。
然而，将大量的碳埋在陆地或海洋深处并没有太多的经济动机。而更多的是开展碳捕集和利用（CCU），将这些废弃气体转化为可销售的产品。
捕集的CO 2 可以通过几种方式进行销售和再利用，从直接使用或不转化开始。这是一种不会对CO 2 进行化学改变的方法。直接使用的一些常见形式是将CO 2 气体通过输送到温室中，将其浓缩为肥料，然后将其转化为脱咖啡因或干洗的溶剂。
但是，通过非转化将CO 2 重新利用的最常见方式是利用CO 2 驱油提高石油开采。提高石油采收率（EOR）是将CO 2 注入现有油田，通过增加压力，挤出更多石油的过程。（根据2018年的一项分析，世界每天用这种方法生产50万桶石油。）从理论上讲，如果一部分CO 2 留在地下，其余的被重新捕集并再次注入过程中，石油就可能是“负碳的”。当然，燃烧石油仍然会将CO 2 释放到大气中，因此平衡取决于提高采收率过程中CO 2 气体来自何处，以及谁获得了封存的功劳。
除了按原样使用CO 2 ，排放物还可以转化为甲烷、甲醇、汽油、塑料聚合物、水泥和混凝土等产品。在某些情况下，从理论上讲，这些产品中捕集的CO 2 可以远离大气长达几个世纪。
但无论捕集的CO 2 如何被利用，这些排放物有一天可能会回到大气中，这引发了关于是否以及如何利用这些技术应对气候变化的许多辩论。

 关于使用 CCU 对抗气候变化的辩论
上个月，发表在《 On Earth 》杂志上的一项研究对排放的生命周期和数十种不同CCU路径的技术准备情况进行了细分，以确定是否有任何一种路径可能实现2030年将碳排放减半、2050年实现净零排放的全球目标。在考虑了CO 2 的来源（大气、生物或天然植物、化石燃料，生物燃料和化石燃料的组合）以及它变成了什么（直接使用、燃料和化学品、矿物碳酸盐和建筑材料，或强化驱油提高采收率）后，只有少数方法符合2030年巴黎协定的条件。只有一个能与2050年的基准相匹配。
研究人员发现， 符合 2030 年目标的技术有：利用沼气厂的 CO 2 来丰富农业温室，利用生物 CO 2 制造建筑材料，直接捕集的烟气中 CO 2 再次用于制造建筑材料，以及基于氧气炉煤气生产尿素并进一步生产化肥和其他商品。与此同时， CO 2 强化驱油只有在直接使用 CO 2 并且每吨注入的 CO 2 生产不超过两桶石油的非常特殊的情况下，才能达到巴黎协定目标。
“到2030年，这些CCU路线中只有极少数是兼容的，或者是因为它们没有按时准备好，”该研究的作者、荷兰奈梅根大学的博士生Kleijne de Kleijne说。“它们的技术成熟度仍然很低。”
转向巴黎协定2050年的愿景， 只有一种类型的 CCU 可以实现这一目标：使用净化的生物源 CO 2 流的建筑块。 作者写道：“由于CO 2 不会永久储存在燃料或化学品中，只有当CO 2 来源于生物或大气，且零排放与捕集和转化过程相关时，这些产品才能符合《巴黎协定》的标准”。
但Sanchez说，考虑到世界将气候变化控制在1.5摄氏度以下的总体难度，以及我们目前偏离轨道的程度，《巴黎协定》的目标很难实现。
Sanchez说：“CCU可以替代其他化石密集型替代品。它可以帮助我们减少排放，但不能去除大气中的CO2”。“它将CO2留在系统中。”他指出，如果没有长期封存，几乎不可能实现零排放。
关于CCU供电还有另外两个主要论据。一个是，通过回收CO 2 用于我们通常转向化石燃料的用途，我们将更多的化石燃料深埋在地下，远离大气。
考虑到有许多行业在快速脱碳方面遇到困难，找到保持经济活力，同时避免因挖掘更多化石燃料而导致环境恶化的方法似乎更加重要，。去年《自然》杂志上的一项研究表明，要使实现《巴黎协定》目标的几率达到50%，地球上58%的石油、59%的化石天然气和89%的煤炭需要留在地下。“正如这项研究表明的那样，对化石燃料开采的进一步投资与缓解气候变化不相容，”共同作者和伦敦大学学院能源系统研究员Steve Pye在9月告诉《大众科学杂志》（Popular Science）。
第二个原因是，即使我们能够在一夜之间将世界电力转化为几乎为零，我们仍然可能依赖碳捕集和封存来将现有的碳从大气中抽出以控制气候（目前大气中的二氧化碳水平为百万分之 419.03，而工业化前的水平约为百万分之260至270）。在某些情况下，CCU可以用作更持久的碳封存技术的垫脚石。
“在CCU周围有一场非常有趣且更微妙的对话，”Sanchez说。 “ 也许所有正排放和所有负排放的净值都需要小于或等于零。但并非每一项 [ 技术 ] 都需要为零。 ”

原文作者：
Sara Kiley Watson，《大众科学杂志》的助理编辑，专注于可持续性、气候和能源。
原文链接：
https://www.popsci.com/environment/carbon-capture-utilization-climate/ 

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