碳捕集与封存技术在国家和全球 关于如何最好 的 应对气候变化的辩论 中迅速获得动力，新墨西哥州在其中发挥着重要作用。在联邦政府推动此类项目的税收激励政策下，工业界在该州西北和东南角为碳排放设施配备 CCS 系统的步伐正在稳步推进。州长米歇尔 · 卢扬 · 格里沙姆 (Michelle Lujan Grisham) 的政府正积极支持这些计划，提出了新的规则、规定和州激励措施，这些措施可能会使新墨西哥州在即将到来的联邦资金中赢得数十亿美元的份额，以加快 CCS 技术的部署。
事实上，新墨西哥州在国家和地区努力寻找最佳地质构造方面已经处于领先地位，在这些地质构造中，从工业生产中捕集的 CO 2 可以深埋地下至少 1000 年。在美国能源部的资助下，位于索科罗 (Socorro) 的新墨西哥矿业与技术学院 (New Mexico Institute for Mining and Technology) 正在新墨西哥州和其他 12 个西部州开展这项工作，不仅要查明封存区，还要帮助投资者测试地点并开发监测手段，报告和核查计划需要联邦许可证才能开始商业运作。

1.  支持者观点
支持者认为 CCS 是应对气候变化的重要工具，没有它，无论是国家还是世界都无法实现高度脱碳，几乎所有科学家和国际组织都认为，这对于避免到本世纪中叶全球变暖造成的最严重环境影响至关重要。“当你看到今天需要的大规模社会变革时，如果不继续依赖使用碳捕集和封存技术的某种程度的化石燃料，根本就没有一条途径可以使我们的能源基础设施达到所要求的规模，”巴尔奇（Bob Balch）说，作为石油采收研究中心主任，他负责新墨西哥矿业与技术学院在CCS方面的工作。
Bob Balch 说， 为了通过可再生能源满足当今美国的能源需求，开发商必须用太阳能电池板覆盖整个新墨西哥州 （ 31.5194 万平方公里） 和亚利桑那州 （ 29.5 万平方公里 ）的土地面积， 并用风力涡轮机覆盖整个德克萨斯州 （ 69.6241 万 平方公里 ） 和俄克拉荷马州 （ 18.12 万平方公 ） 的一半 面积 。“ 所需的基础设施建设是巨大的 ” ，他说。支持者表示， CCS 技术已经成熟，可以广泛部署 ，随着美国和其他国家继续建设可再生能源发电，为整个经济的脱碳提供了关键桥梁。

2.  反对者观点
但大多数环保组织坚决反对 CCS 作为化石燃料行业的 “ 洗绿 ” 策略，以使石油和天然气生产，甚至是煤炭发电，在未来长期存在。他们说，迄今为止，该技术尚未在任何商业或公用事业规模项目中被证明对环境有效且经济上可行，并且需要在联邦和州补贴的支持下进行大规模投资，以建设使其运作所需的复杂基础设施。即便如此，成功也远未得到保证，在社会迫切需要寻求太阳能、风能和电池储能等非碳技术的时刻，可能会导致资产搁浅、大量财务浪费以及时间和资源的严重损失。自然资源保护委员会（ Natural Resources Defense Council ）的诺亚 · 朗（ Noah Long ）说，可再生能源发展应该是当今的首要任务，既要使电网脱碳，又要用清洁电力取代化石燃料消耗，为交通或家庭和建筑物的供暖和制冷等基本设施提供动力。“ 好消息是，可再生能源与能源效率投资相结合，几乎可以让我们快速且经济高效地实现零碳经济 ” ， Noah Long 告诉《华尔街日报》。 “ 相比之下，碳捕集和封存在很大程度上仍然未经测试且成本高昂，并且存在真正的风险。 ”

3.  从煤炭开始
关于 CCS 的争论已经持续了很长时间， 首先是行业和政府通过捕集 CO 2 ， 并将其封存到地下来保持燃煤电厂的运转。在过去的二十年中，大约 80 亿美元的联邦援助资助了美国近六个煤炭转化示范项目，以及其他行业应用，例如在化工厂捕集 CO 2 。
这些联邦投资包括一项名为 45Q 的补贴计划，该计划为工业运营商提供 50 美元/ 吨 CO 2 的补助，然后注入美国环境保护署批准的地下空间永久封存。 45Q 抵免税还向石油生产商支付 35 美元 / 吨 CO 2 ，因为他们将 CO 2 泵入开发后期的油井 开展 EOR 的同时封 存 CO 2 。这产生了将更多原油推到地表的压力，同时将 CO 2 永久封存在地下。
但迄今为止，几乎所有美国燃煤电厂的改造都失败了，大多数甚至从未建成，因为巨大的成本破坏了商业可行性。只有一个项目，即德克萨斯州的 Petra Nova 工厂 —— 该工厂捕集 CO 2 并将其泵送到二叠纪盆地进行 EOR—— 在石油价格在冠状病毒大流行开始时暴跌之后，在 2020 年关闭之前成功地运行了几年。
政府问责办公室 12 月发布的一份报告称，尽管美国能源部自 2009 年以来为 11 个 CCS 示范项目提供了 11 亿美元的资金，但实际上只有三个项目建成，包括 Petra Nova 和两个工业设施项目。报告建议国会积极监督和报告能源部示范项目，以提供更大的监督和问责制。
“ 如果没有这样的机制，能源部就有可能将大量资金用于成功可能性很小的 CCS 示范项目 ” ，报告称。尽管如此，将燃煤电厂转换为 CCS 的努力仍在继续，包括在新墨西哥州，在该电厂的共同所有者于 6 月放弃该设施后， Enchant Energy Corp 能源公司希望应用该技术来保持法明顿（ Farmington ）附近的燃煤圣胡安发电站（ San Juan Generating Station ）继续运行。

4.  拓宽领域
然而，现在 CCS 的争论已经远远超出了煤炭，因为工业和政府正在积极努力将该技术应用于许多其他化石燃料设施。这包括从 炼油厂、天然气加工厂、钢铁和水泥生产 等重工业制造以及 天然气发电厂 中捕集和封存 CO 2 。
拜登总统的新基础设施投资和就业法案（ New Infrastructure Investment and Jobs Act ）于去年秋季获得批准，拨款约 70 亿美元用于 CCS 开发，其中 35 亿美元用于全国发电厂和工业设施的示范项目，另外还有 35 亿美元用于直接从大气中提取 CO 2 的空气捕集系统。另外 80 亿美元还将资助全国目标地区的 “ 氢枢纽 ” 示范项目， 鼓励州长 Michelle Lujan Grisham 在当前的立法会议上，在行业和一些立法者的支持下推动新的氢枢纽发展法案。该法案要求采取一系列新的税收激励措施，以促进公私合作在新墨西哥州建立氢枢纽，从而有可能使该州赢得一些即将到来的联邦资金。然而，氢气的开发直接取决于 CCS 部署的成功，因为今天的氢气生产使用天然气作为原料，将氢气分子从气体中所含的甲烷中提取出来，而投资者现在希望应用 CCS 来使该过程脱碳。生产过程中会释放大量 CO 2 ，而如今几乎所有以气体为基础的氢气设施都只是将碳排放到空气中。但通过将 CCS 添加到系统中，投资者表示他们可以将 CO 2 排放量减少 90% 或更多。支持者表示，大规模的氢气生产可以帮助关键经济部门脱碳，因为它是一种燃烧相对清洁、不排放碳的燃料，可用于从长途卡车运输、航运和重工业流程，到以电力运行涡轮机的所有发电厂。
但大多数环保主义者坚决反对，因为这意味着持续并可能增加天然气生产以提供生产氢气的原料，而天然气开采、加工和运输产生的甲烷排放可能会抵消使用氢气作为非碳的任何收益燃料。然而，氢气争议的核心实际上是关于 CCS ，因为这是可能打开 “ 低碳 ” 氢气生产闸门的基础技术。 虽然今天的大部分辩论都集中在氢上，但 CCS 支持者现在正在推广该基础技术，以清洁全国所有类型的化石燃料生产和消费。

5.  项目和计划
大平原研究所（ Great Plains Institute ） —— 一个专注于能源和气候的非营利组织，领导了一个国家碳捕集联盟（ Carbon Capture Coalition ） —— 于 1 月 31 日发布了一份报告， 确定了美国周围的八个潜在区域，其中 14 个不同的 “ 碳管理和氢中心 ” 可以使用联邦援助将它们转变为战略性的低碳工业中心 。该研究所根据大型碳排放工业设施的高度集中、靠近化石燃料的生产和消费，以及靠近提供永久 CO 2 封存能力的地质构造来选择区域。
这些中心横跨 13 个州，包括新墨西哥州东南部的二叠纪盆地（ Permian Basin ）和德克萨斯州西部，在所有 14 个地区确定了 542 个设施作为 CCS 的潜在候选者，这些设施可以利用联邦 45Q 抵免税补贴。该报告特别确定了二叠纪盆地的 35 个 CCS 改造候选项目。那里的天然气加工商已经在努力安装碳捕集技术，其中两个位于二叠纪盆地新墨西哥州一侧，这反映了石油和天然气行业为降低其运营中的碳排放所做的新努力。Piñon Midstream LLC 去年秋天在 Lea 县开设了一家采用 CCS 技术的新天然气处理设施，现在正准备开设第二家。已经在 Lea 和 Eddy 县运营天然气处理设施的 Lucid Energy 公司，也在努力用 CCS 改造其 Red Hills 的综合设施。而且，在新墨西哥州西北部 ——Enchant Energy 能源公司计划将圣胡安燃煤电厂转变为碳捕集 ——Newpoint Gas LLC 和 Tallgrass Energy 正在开展一项联合项目，将格兰茨附近的燃煤 Escalante 发电厂转变为氢气生产设施。转换后， Escalante 将使用氢气继续运行发电厂，同时还将燃料出售给其他企业。

6.  CCS：准备好了吗？
新墨西哥矿业与技术学院（ NM-Tech ）正在协助 Enchant 、 Escalante 和 Lucid Energy 的项目，通过测试和评估潜在的地下 CO 2 封存地点，并帮助这些公司制定 EPA （美国环保署）许可运营它们所需的监测、报告和验证 (MRV) 计划。在过去三年里，美国能源部每年向新墨西哥矿业与技术学院提供 500 万美元的资金，以支持大学参与这些项目，该资金是根据一项联邦计划在全国范围内加速 CCS 部署的。自 2019 年以来，该项目每年向四个州际联盟提供 2000 万美元的能源部资金，这些联盟几乎覆盖美国所有的地理区域。 NM-Tech 领导着碳利用和封存伙伴关系（简称 CUSP ）联盟，该联盟覆盖 13 个西部州。
“ 我们正在研究整个地区，包括可以捕集的 CO 2 来源、可以封存的地方，以及如何将其从 A 点转移到 B 点 ” ， Bob Balch 说。自 2003 年以来，新墨西哥矿业与技术学院一直领导美国能源部 DOE 在西南地区的工作，以识别和分析最佳 CO 2 封存地点。这包括向四个不同的地下区域地层注入 200 万吨碳以测试可行性，以及为 CO 2 封存操作编写用户手册。
这些努力为美国能源部的新区域倡议战略铺平了道路，以直接协助商业努力推动 CCS 向前发展。 Bob Balch 告诉《华尔街日报》，根据碳利用和封存伙伴关系联盟 CUSP ，现在已经选择了 15 个区域项目进行联邦援助，其中包括目前在新墨西哥州进行的三个项目。对于 Enchant Energy ，美国能源部在 2020 年资助了 1750 万美元的赠款，用于评估距离圣胡安燃煤电厂约 10 英里的地下封存地点，包括该大学将很快钻探的一口测试井，以确保储层能够完全封存多达 700 万吨每年来自圣胡安煤电厂的 CO 2 排放量。自 2020 年以来，新墨西哥矿业与技术学院团队一直在测试储层上方盖层的碳封存能力，方法是将岩石样品置于与封存地点类似的压力和温度环境下，然后通过其中运行 CO 2 以评估 CO 2 注入率和化学物质岩石对 CO 2 的反应。
“ 这是一个复杂的过程 ” ， Bob Balch 说。 “ 我们将岩石样本带到实验室，看看我们可以注入多少液体。然后我们必须钻入地层以证明它可以吸收大量的 CO 2 并加以控制 ” 。
EPA （美国环保署）要求对任何单独的项目进行现场特定的测试和评估。但通过20年的研究，新墨西哥矿业与技术学院已在新墨西哥州确定了足够的储层容量，足以在二叠纪和新墨西哥州西北部圣胡安盆地的盐水层、残余油区和枯竭气藏中永久封存至少230亿吨CO2，Bob Balch说。事实上，石油生产商在1970年代就开始在新墨西哥州东南部开展EOR作业，这提供了数十年的证据，证明CO2封存是安全有效的，Bob Balch说。
“在过去的40年里，运营商已经在二叠纪盆地的EOR项目中投入了大约13亿吨CO2” ，他说。“它们永久封存了高达98%的CO2。但这其中的任何部分都没有得到证实，包括捕集CO2、运输CO2并将其注入地下的能力” 。

7. 环境的考虑
尽管EOR的操作取得了成功，但将CCS应用于发电厂和工业设施，仍必须在大型商业或公用事业规模上得到成功证明。能源经济与金融分析研究所（IEEFA）的戴维·施利塞尔（David Schlissel）说，从学术或科学角度“证明”这项技术是一回事，但将其用于全面商业部署是一个困难的障碍，仍然必须完成。IEEFA是一家支持可再生资源的能源智库。
David Schlissel 说，迄今为止，这项技术还没有在燃煤电厂上奏效。而今天，全球许多天然气发电设施中仅在进行 CCS 测试，没有商业规模的项目在运行。
“ 将小型测试设施升级为商业规模的过程，在所涉及的成本和实际捕集的碳排放水平方面都产生了巨大的问题 ” ， David Schlissel 告诉《华尔街日报》。例如，巨大的成本超支导致之前美国能源部支持的所有煤炭示范项目在建成之前都被扼杀了，除了 Petra Nova （年捕集封存规模 1 40 万吨 CO 2 ），该项目随后在油价暴跌时关闭。 David Schlissel 说，即使在 Petra Nova 运营的几年中，它捕集的 CO 2 排放量显然也远低于开发商承诺的 90% 捕集率。该工厂确实在运营期间，间歇性地达到了 90% 的封存率。但其在关闭前的总体捕集率仅为 75% 左右，它必须运行一个单独的、排放碳的燃气轮机来驱动 CCS 系统本身，从而将 CO 2 捕集率进一步降低到 60% 左右， David Schlissel 说。
全球其他工业运营的大多数 CCS 系统的捕集量也远低于承诺。能源巨头雪佛龙（ Chevron ）在西澳大利亚州建造并运营了一个耗资 30 亿美元的大规模 CCS 项目（即 400 万吨 / 年规模的 Gorgon CCS 项目） ，用于从天然气储层中捕集和封存 CO 2 ，为附近的液化天然气厂提供能源。该项目未能实现该公司在五年内将碳捕集率提高到 80% 的目标。该公司去年夏天报告了它的失败，但没有透露实际的捕集率，但独立估计称最多可达 30% 到 35% 。
上个月，人权组织《全球报告》发布了一项关于壳牌位于加拿大阿尔伯塔省的基于 CCS 的制氢设施 （即 Q u est  CCS  Project ） 的新研究，该研究表明，该设施排放的 CO 2 远远超过其捕集的 CO 2 。Quest工厂位于壳牌 公司（ Shell ） 的斯科特福德工厂，被誉为世界上第一个商业规模的碳捕集设施，从 2015 年到 2019 年，该工厂封存了 500 万吨 CO 2 。但报告称，在同一个5年期间，它排放了 750 万吨温室气体。
Bob Balch说，使CCS技术在商业设施上成功运行,是一个可以解决的工程问题。“ 美国能源部在过去 20 年中花费了数十亿美元来证明碳捕集和封存 ” ，他说。 “ 我们需要利用我们现在拥有的科学，将其转化为工程问题，我们将专家和成熟的技术结合起来，将所有部分组合在一起来解决问题。 ”但环保人士表示，迄今为止的努力表明 CCS 尚未准备好迎接黄金时段。除了碳捕集技术本身之外，长期地下封存仍必须在商业上证明成功地完全 封存 CO 2 ，而不会发生泄漏或其他问题，例如地震活动。
大多数环保人士表示，研究和开发应该继续下去，特别是对于重工业等难以脱碳的行业，以及天然气厂，一旦可再生资源提供了电网上的大部分电力，天然气厂可以提供关键支持，抵消太阳能和风能的间歇性。但西部环境法中心（ Western Environmental Law Center ）的汤姆辛格 Tom Singer 说，这些发展努力应该通过私人投资而不是公共资金来资助。
“ 我们不反对研发，但我们确实反对联邦和州的补贴，以使 CCS 项目启动， 同时使得 化石燃料行业继续生产和发展 ” ， Tom Singer 告诉《华尔街日报》。 “ 这些都是昂贵的资本项目，有可能无法按承诺运作，留下搁浅的资产和浪费的补贴 ” 。
Noah Long 说，就公共政策而言，更重要的是对工业实施排放限制以减少温室气体。“ 投资于各种创新，包括碳捕获和封存，是没有问题的， ”Long 说。 “ 如果石油和天然气行业想要投资，那很好，因为他们有钱，所以让我们看看他们会拿出什么来，并证明它是有效的。 ” 但我们不希望企业向纳税人求助。 ”

原文作者： Kevin Robinson-Avila
原文日期： 2022 年 2 月 11 日
原文链接：https://rrobserver.com/debating-the-promise-and-perils-of-carbon-capture-in-new-mexico/

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