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比较了10种碳捕获方法:成本、可扩展性、持久性、清洁性
来源:https://energypost.eu | 作者:沐睿科技 | 发布时间: 2023-04-27 | 536 次浏览 | 分享到:

我们需要了解 的碳捕获、储存和使用率(碳捕获、储藏及利用) 更好。 为此,本文10的方法和估计 有多少CO2每个会采取了大气层,到2050年,其成本每吨 . 在他们的清单提交人称, 艾拉Adlen和卡梅伦*赫本在牛津大学 ,复盖 工业 (例如CO2EOR,synfuels)的 生物 (例如森林、土壤碳固存). 他们说有 六个可以具有成本竞争力和盈利 很快,甚至现在: CO2化学品 , 混凝土的建筑材料 , CO2EOR , forestry , 土壤碳固存的 , 生物炭 . 四个都没有(没有?!): CO2燃料 , 微藻 、生物能源与CCS( 包括碳捕获和储存的生物能源 ), 加强风化 . 它的事项,因为更靠近每个是要成为一个有利可图的行业迟早会发生。 提交人指出他们的成本可能高估:预测的技术突破,在今后几十年是不容易。 但是,在同样的精神,有很 大的不确定性 也在 可扩展性 , 永久性 的捕获和 清洁 的未来的能源组合,被用于电力的某些方法。 这些不确定因素需要加以解决快,不会有成功的过渡,而不成功的碳捕获、储藏及利用. 

我们可以把CO2、废气体主要负责的全球升温,进一宝贵原料的? 这个问题第一次出现在的石油危机1970年代,当替代品稀缺的石油都被要求。 

这个想法已经重新抬头的浪潮的 圆形的经济思想 ,引发气候的关切和为 促进 碳捕获 . 但是,意见上的CO2利用率偏之间 持怀疑态度 和 热情 . 

缺乏了解意味着贫穷的战略 

新的方法 不断产生 . 权利要求的" CO2避免 "," CO2删除 "或" 减少CO2排放量 "很容易混淆,并且 公司和各国政府 开始投资 于各种选用的技术而无需的大图片到手 . 

在一个新 性质 的角度 ,我们脚下什么CO2的利用,如何可能涉及到CO2清除量和排放减少量、以及是否这些技术是有利可图或可扩展。 

作为一个团队,我们表示经济学家、工程师、化学、土壤科学家和气候建模 的–整个频谱的意见利用。 我们的研究是最全面的新的相对规模和成本的不同的方式使用CO2。 

什么是CO2的利用率? 

传统上," CO2的利用 "是一种工业过程,使一个经济上有价值的产品使用CO2浓度高于大气压的水平。 CO2是转变使用的化学反应到的材料、化学品和燃料 ,或是 直接使用流程,例如 强化采油 . 

这个定义有其历史原因,但它不是唯一的一种CO2利用。 很长一段时间,人们还一直在思考如何使用 自然碳–碳由植物从大气中的CO2的原料 做出有价值的产品。 和CO2-使用技术,例如 土壤碳固存 ,通过他们的能力,提高作物产量 ,还可以使一个经济产品。 

在我们的论文,我们来看看 10个具体途径的CO2利用 、最佳分类通过考虑 如何容易地的碳流在地球周围的领域以及它在哪里结束了 ,正如该图所示如下。 

CO2储存:开,关闭和骑自行车 

这显示了 "开放的"使用的途径(紫色的箭)储存的CO2在漏水的自然系统 ,例如森林、可转的水槽来源的速度非常快。 "关闭"的途径(红色),诸如建筑材料,提供附近的永久储存的CO2 . 最后, "骑自行车"利用(黄),诸如CO2基燃料,这将碳周围在短时间 . 

减缓气候变化+经济利益 

所有十CO2利用的途径在我们图提供某种形式的 经济动机 ,连同一定程度的 气候缓解 潜力。 

CO2利用可以帮助在两个主要方面: 除和长期储存 的大气CO2;和 减少 CO2排放到大气中。 潜在地, 使用CO2做出有价值的产品,也可能会抵消一些费用的减轻气候变化 . 

我们的估计表明,在顶端, 超过10亿吨CO2(GtCO2)一年可以利用 –相对于 全球排放量 的40GtCO2– 少于100美元,每吨 . 

大多数的使用相关的是中期或长期储存在开放和关闭的途径。 然而,有几个问题和挑战需要克服,前这样大的利用率可以实现的。 

CO2的利用并不能保证减轻 

此外, 即使CO2利用率是成功的,这并不一定意味着它将有益于气候 . 如果做不到应有的考虑,CO2利用在共同与其他办法,消除和/或储存的CO2排放量可能不会有助于减轻在所有。 

可能出现的问题不仅包括直接的CO2排放量,但还有其他温室气体排放 ; 直接和间接的 土地利用的变化 ; 排放量的其他部分的进程 ; 漏 (当的排放量随之增加的其他部分的更广泛的系统);以及 无常的位移 (当的排放量只是推迟而不是避免对良)。 

因为这些问题,是否 实行的CO2利用的技术将与气候有利,将取决于许多因素 . 最重要的是: 

能源来源 :CO2利用技术 可以是能源密集型的 . 这种能量需要以可再生的:无论是直接从太阳,或 通过可再生能源技术 . 

更广泛脱碳方面: 这些技术仅做意义,因为减灾战略在某些点的全球脱碳进程。 例如,利用 强化石油回收螯合CO2可用于在短期 之前的能源和运输系统decarbonised. 

规模: 为了使一个明显的差异的全球流动的CO2,途径的需要具有潜力可以快速扩展。 该 窗口为气候行动的 是小型 和建设一个全新的CO2利用工业所需的时间是一个不平凡的挑战。 

永久性的 :大多数有影响力的技术将那些 永久地消除大气中的CO2或永久地取代CO2排放量 . 

10途径和他们的前景... 

下面,我们比较潜在的规模和成本的不同CO2利用的途径。 总体而言,CO2利用有潜力的工作在规模大和成本较低,意味着 这可能是大企业在未来的 . 

该规模的评估,到2050年来自一个过程的 结构估计 ,专家咨询和大范围的评论。 我们的成本估算收支平衡的费用--意味着它们考虑到收入,并提出为 间 q uartile 范围 ,从技术经济研究所收集的范围界定评论。 这意味着 费用是向后看的和可能低估的能力的途径来实现规模经济的 . 负成本意味着,该进程是有利可图在今天的假设。 

CO2化学品 

减少CO2其构成成分使用的催化剂和使用化学反应 以建立的产品,如甲醇尿素(以用作肥料)或聚合物 (用于作为持续的产品的建筑物或汽车的),可以利用0.3为0。6GtCO2一年到2050年,在成本 之间-80美元至300美元,每吨CO2的 . 

CO2燃料 

融合氢与CO2产生碳氢化合物燃料 ,包括 甲醇 , synfuels ,并 成气 可以解决一个巨大的市场,例如,跨越现有的运输基础设施,但今天的费用是很高的。 在一起,燃料的CO2可以利用1至4。2GtCO2一年到2050年,但费用 高达670美元每吨CO2的 . 

微藻 

使用 微藻 来解决CO2在高效率和后 处理生物物质产品 ,例如燃料和高价值化学品、已经重点的研究工作 很多年 . 复杂的生产经济、成本之间的 230美元和920美元/吨CO2 ,并且到2050年的利用率可能是0.2至0。9GtCO2每年。 

混凝土建材 

CO2可以用于"治疗"水泥 ,或在 制造的聚集体 . 这样做存储了一些CO2为长期的和可以 取代排放密集型的常规水泥 . 与加速全球城市化进程,但一个 具有挑战性的监管环境 ,我们估计一个使用和储存的潜在0.1至1。4GtCO2在2050年,日本的费用之间 -30美元和70美元/吨CO2 . 

CO2-强化采油(EOR) 

注入的CO2入油井 可以增加生产的石油。 通常情况下,经营者最大限度地油和CO2的回收井,但是,至关重要的是, 它是可能的 运作提高采收率,使 更多的CO2是注入和储存于是产生于消费的最终油产品 . 我们估计,0.1至1。8GtCO2每年可以利用和保存这种方式在2050年,在成本之间 -60美元和40美元每吨CO2的 . 

生物能源的碳捕获和储存( 包括碳捕获和储存的生物能源 ) 

在生物能源的碳捕获,操作者 捕获的CO2通过种植树木,生产的电力通过生物能源和固所得排放量的 . 一个粗糙的逼近的电力收入,我们估计使用率的费用之间的 60美元和160美元每吨CO2的 . 一些0.5至5GtCO2每年可以利用和保存这种方式在2050年。 这是低于一些先前公布的估计数包括碳捕获和储存的生物能源和代表 级别的部署,是认识 的其他可持续发展的目标。 

加强风化 

破碎岩石 ,例如玄武岩、以及扩展他们的土地上 可能导致的 加速形成稳定的碳从大气中的CO2 . 很可能这样做的关于农业的土地将会导致增加产量。 然而, 非常早期的阶段 性质,这一途径,这意味着,我们没有做到2050年估计数。 

林业 

木材 从新的和现有的森林是一个经济上有价值的产品,可能 储存的CO2在的建筑物,通过这样做,取代水泥使用 . 我们估计,达1。5GtCO2可以利用的至2050年的以这种方式,在成本之间 -40美元和10美元/吨CO2 . 

土壤碳固存 

土地管理技术 对土壤固碳不仅可以储存的CO2在土壤中也是 提高农业产量 . 我们估计, CO2用的形式,增加产出 可能是多0.9 1。9GtCO2每年到2050年,在成本 -90美元到20美元/吨CO2 . 

生物炭 

生物碳是"pyrolysed"生物质: 植物材料,已经被烧毁,在过高的温度下在较低的氧气水平 . 生物碳应用到农业土壤中具有的潜力来 增加作物产量10% ,但这是很难做出一致的产品或预测土壤的反应。 我们估计之间的0.2和1GtCO2可以利用生物碳,到2050年,在成本约 -65美元的每吨CO2的 . 

能力、成本比较 

该摘要如下图显示了一个估算的 多少CO2 可以使用的每种途径(每列的宽度)和相关的 收支平衡的成本 (高度列)。 

低方案中(图表上的左)和高人(的权利)反映结果的范围取决于投资水平、吸收技术的改进,到2050年。 阴影是指技术准备,从低或变量(浅色)通过高(较深) . 星号是指该 期间的CO2储存,从数天或数月(单星号)通过对几个世纪或更多(三星号) . 

上图显示的是CO2的利用率可能产生大量涌入的CO2的排放量到2050年--这 些途径可以预计会盈利,在他们自己的权利 . 我们认为这可能是一个机会,利用这些资金流动为目的的气候变化缓解措施。 

然而,该图表也强调 大的不确定性 的 规模 ,潜在的和可能 费用 的点击进入。 为了对CO2的利用可以成功地部署在对抗气候变化,这些不确定性,必须解决与潜在的并非微不足道的–挑战,其中能源强度和持久性的碳储存是只有两个。 


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