2015年，包括195個(gè)國家和歐盟在內(nèi)的各方共同簽署了《巴黎協(xié)定》，承諾將制定并實(shí)施一系列計(jì)劃，旨在將全球平均氣溫升幅嚴(yán)格限制在1.5℃以內(nèi)。然而，到了2023年，全球氣溫在全年大部分時(shí)間甚至整個(gè)年度都突破了這一臨界值，這不禁讓人對(duì)實(shí)現(xiàn)該宏偉目標(biāo)的長期可行性提出質(zhì)疑。
為了扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)，全球必須致力于削減大氣中的溫室氣體含量。為此，人們已經(jīng)提出并采納了多種旨在“穩(wěn)定氣候”的應(yīng)對(duì)策略。其中，許多策略都聚焦于大幅削減二氧化碳（CO2）排放，并輔之以直接空氣捕獲（DAC）技術(shù)，該技術(shù)能從人們周圍的空氣中，高效去除CO2。
高效降低大氣中碳濃度
想象一下，一個(gè)堵塞的浴缸水滿為患，眼看就要淹沒浴室。這時(shí)，人們有兩個(gè)選擇：要么關(guān)掉水龍頭，要么舀出水來，爭取時(shí)間疏通排水管。大氣中的CO2排放就像浴缸溢出的水。CO2的點(diǎn)源捕集技術(shù)就像是關(guān)掉水龍頭，在排放源（如煙囪）處捕獲CO2，防止其進(jìn)入大氣層引發(fā)變暖；而CO2移除則像是從浴缸中舀水，移除已排放到大氣中的CO2。點(diǎn)源捕集技術(shù)旨在從源頭防止排放導(dǎo)致變暖，而CO2移除則是逆轉(zhuǎn)已導(dǎo)致變暖的排放。盡管這兩個(gè)概念經(jīng)常被相提并論，但它們?cè)趹?yīng)對(duì)氣候變化過程中是兩種截然不同的手段。
《麻省理工技術(shù)評(píng)論》和《福布斯》周刊網(wǎng)站介紹，CO2去除是通過物理方式從大氣或海洋中去除CO2以減緩全球變暖的過程。其中，DAC可從空氣中去除CO2，而直接海洋捕獲（DOC）可從海洋中去除CO2。
DAC技術(shù)具有兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：它能直接檢測(cè)量和驗(yàn)證移除的碳量，效果立竿見影；當(dāng)與地質(zhì)儲(chǔ)存結(jié)合時(shí)，能永久隔離CO2，避免其重新釋放至大氣中。
業(yè)界爭相押注DAC技術(shù)
據(jù)投資銀行杰富瑞集團(tuán)稱，自2018年以來，致力于從空氣中捕集CO2的公司已籌集了超過50億美元。在此之前，這類投資幾乎為零。
例如，加拿大深空公司已籌集了5000多萬美元用于開發(fā)CO2去除項(xiàng)目。該公司成立于2022年，總部位于蒙特利爾，是一家技術(shù)中立的碳去除項(xiàng)目開發(fā)商，其在加拿大開展的“深空阿爾法”項(xiàng)目采用了從DAC到DOC的方法，目標(biāo)是從大氣中去除數(shù)十億噸的碳并將其永久封存在地下。該項(xiàng)目完全由太陽能發(fā)電場(chǎng)提供動(dòng)力，將使用類似于巨型抽風(fēng)機(jī)的直接空氣捕獲系統(tǒng)，每年從大氣中清除3000噸CO2，并將其注入地下2公里處進(jìn)行永久封存。預(yù)計(jì)該設(shè)施將于今年春季投入運(yùn)營。
另一家值得關(guān)注的公司是瑞士的Climeworks。該公司已在冰島建成了世界最大的DAC工廠Mammoth，并從投資者那里籌集了超過8億美元資金。2023年8月，美國能源部與Climeworks合作，于路易斯安那州西部共建“柏樹計(jì)劃”DAC中心，目標(biāo)是年捕獲百萬噸CO2并封存。
市場(chǎng)普遍認(rèn)為，該領(lǐng)域即將迎來爆發(fā)式增長，掀起新的一輪“氣候淘金熱”。
然而，《紐約時(shí)報(bào)》刊文稱，盡管巨額資金涌入，現(xiàn)有數(shù)十個(gè)運(yùn)營中的DAC設(shè)施的處理能力，仍僅占人類排放量的極小部分。即便擴(kuò)建數(shù)百座工廠，去除量也遠(yuǎn)不足以抵消年度排放量的1%。
仍面臨四大現(xiàn)實(shí)考量
麻省理工學(xué)院能源倡議團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，DAC技術(shù)目前仍面臨四大核心挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)直接關(guān)乎該技術(shù)的可行性與效率。
第一個(gè)挑戰(zhàn)在于規(guī)模。大氣中CO2濃度極低，約為0.04%，相比之下，工業(yè)排放源中的濃度高達(dá)3%—20%。因此，從大氣中去除一噸CO2需處理約720個(gè)奧運(yùn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)游泳池體積的空氣，這要求有巨型設(shè)備，如4層樓高、近5米長的空氣接觸器。盡管預(yù)測(cè)顯示DAC技術(shù)每年可去除5億—40億噸CO2，但實(shí)現(xiàn)億噸級(jí)部署的可能性高度不確定。
其次，能源需求是另一大障礙。由于大氣中CO2濃度低，DAC技術(shù)需捕獲大量空氣，能耗巨大，每去除1噸CO2至少需要1.2兆瓦時(shí)電力。若使用高碳電力，將違背減碳初衷。大規(guī)模部署DAC技術(shù)需超過全球總發(fā)電量40%的電力，且隨著電氣化進(jìn)程加速，清潔電力將面臨更多競爭性需求，引發(fā)資源分配爭議。
此外，選址也是需要考慮的一大因素。盡管空氣無處不在，但DAC工廠需靠近低碳能源和CO2儲(chǔ)存設(shè)施，這要求昂貴且復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。而適宜的氣象條件和專用土地也是必要條件，單元間距需確保性能最大化，避免相互干擾。
最后，成本問題不容忽視。基于前述挑戰(zhàn)，DAC技術(shù)的成本高昂，每去除一噸CO2的成本遠(yuǎn)超當(dāng)前模型預(yù)測(cè)的100—200美元。與從工業(yè)排放源中捕獲CO2相比，大氣中CO2的低濃度導(dǎo)致成本顯著增加。
2015年，包括195個(gè)國家和歐盟在內(nèi)的各方共同簽署了《巴黎協(xié)定》，承諾將制定并實(shí)施一系列計(jì)劃，旨在將全球平均氣溫升幅嚴(yán)格限制在1.5℃以內(nèi)。然而，到了2023年，全球氣溫在全年大部分時(shí)間甚至整個(gè)年度都突破了這一臨界值，這不禁讓人對(duì)實(shí)現(xiàn)該宏偉目標(biāo)的長期可行性提出質(zhì)疑。
為了扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)，全球必須致力于削減大氣中的溫室氣體含量。為此，人們已經(jīng)提出并采納了多種旨在“穩(wěn)定氣候”的應(yīng)對(duì)策略。其中，許多策略都聚焦于大幅削減二氧化碳（CO2）排放，并輔之以直接空氣捕獲（DAC）技術(shù)，該技術(shù)能從人們周圍的空氣中，高效去除CO2。
高效降低大氣中碳濃度
想象一下，一個(gè)堵塞的浴缸水滿為患，眼看就要淹沒浴室。這時(shí)，人們有兩個(gè)選擇：要么關(guān)掉水龍頭，要么舀出水來，爭取時(shí)間疏通排水管。大氣中的CO2排放就像浴缸溢出的水。CO2的點(diǎn)源捕集技術(shù)就像是關(guān)掉水龍頭，在排放源（如煙囪）處捕獲CO2，防止其進(jìn)入大氣層引發(fā)變暖；而CO2移除則像是從浴缸中舀水，移除已排放到大氣中的CO2。點(diǎn)源捕集技術(shù)旨在從源頭防止排放導(dǎo)致變暖，而CO2移除則是逆轉(zhuǎn)已導(dǎo)致變暖的排放。盡管這兩個(gè)概念經(jīng)常被相提并論，但它們?cè)趹?yīng)對(duì)氣候變化過程中是兩種截然不同的手段。
《麻省理工技術(shù)評(píng)論》和《福布斯》周刊網(wǎng)站介紹，CO2去除是通過物理方式從大氣或海洋中去除CO2以減緩全球變暖的過程。其中，DAC可從空氣中去除CO2，而直接海洋捕獲（DOC）可從海洋中去除CO2。
DAC技術(shù)具有兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：它能直接檢測(cè)量和驗(yàn)證移除的碳量，效果立竿見影；當(dāng)與地質(zhì)儲(chǔ)存結(jié)合時(shí)，能永久隔離CO2，避免其重新釋放至大氣中。
業(yè)界爭相押注DAC技術(shù)
據(jù)投資銀行杰富瑞集團(tuán)稱，自2018年以來，致力于從空氣中捕集CO2的公司已籌集了超過50億美元。在此之前，這類投資幾乎為零。
例如，加拿大深空公司已籌集了5000多萬美元用于開發(fā)CO2去除項(xiàng)目。該公司成立于2022年，總部位于蒙特利爾，是一家技術(shù)中立的碳去除項(xiàng)目開發(fā)商，其在加拿大開展的“深空阿爾法”項(xiàng)目采用了從DAC到DOC的方法，目標(biāo)是從大氣中去除數(shù)十億噸的碳并將其永久封存在地下。該項(xiàng)目完全由太陽能發(fā)電場(chǎng)提供動(dòng)力，將使用類似于巨型抽風(fēng)機(jī)的直接空氣捕獲系統(tǒng)，每年從大氣中清除3000噸CO2，并將其注入地下2公里處進(jìn)行永久封存。預(yù)計(jì)該設(shè)施將于今年春季投入運(yùn)營。
另一家值得關(guān)注的公司是瑞士的Climeworks。該公司已在冰島建成了世界最大的DAC工廠Mammoth，并從投資者那里籌集了超過8億美元資金。2023年8月，美國能源部與Climeworks合作，于路易斯安那州西部共建“柏樹計(jì)劃”DAC中心，目標(biāo)是年捕獲百萬噸CO2并封存。
市場(chǎng)普遍認(rèn)為，該領(lǐng)域即將迎來爆發(fā)式增長，掀起新的一輪“氣候淘金熱”。
然而，《紐約時(shí)報(bào)》刊文稱，盡管巨額資金涌入，現(xiàn)有數(shù)十個(gè)運(yùn)營中的DAC設(shè)施的處理能力，仍僅占人類排放量的極小部分。即便擴(kuò)建數(shù)百座工廠，去除量也遠(yuǎn)不足以抵消年度排放量的1%。
仍面臨四大現(xiàn)實(shí)考量
麻省理工學(xué)院能源倡議團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，DAC技術(shù)目前仍面臨四大核心挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)直接關(guān)乎該技術(shù)的可行性與效率。
第一個(gè)挑戰(zhàn)在于規(guī)模。大氣中CO2濃度極低，約為0.04%，相比之下，工業(yè)排放源中的濃度高達(dá)3%—20%。因此，從大氣中去除一噸CO2需處理約720個(gè)奧運(yùn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)游泳池體積的空氣，這要求有巨型設(shè)備，如4層樓高、近5米長的空氣接觸器。盡管預(yù)測(cè)顯示DAC技術(shù)每年可去除5億—40億噸CO2，但實(shí)現(xiàn)億噸級(jí)部署的可能性高度不確定。
其次，能源需求是另一大障礙。由于大氣中CO2濃度低，DAC技術(shù)需捕獲大量空氣，能耗巨大，每去除1噸CO2至少需要1.2兆瓦時(shí)電力。若使用高碳電力，將違背減碳初衷。大規(guī)模部署DAC技術(shù)需超過全球總發(fā)電量40%的電力，且隨著電氣化進(jìn)程加速，清潔電力將面臨更多競爭性需求，引發(fā)資源分配爭議。
此外，選址也是需要考慮的一大因素。盡管空氣無處不在，但DAC工廠需靠近低碳能源和CO2儲(chǔ)存設(shè)施，這要求昂貴且復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。而適宜的氣象條件和專用土地也是必要條件，單元間距需確保性能最大化，避免相互干擾。
最后，成本問題不容忽視?；谇笆鎏魬?zhàn)，DAC技術(shù)的成本高昂，每去除一噸CO2的成本遠(yuǎn)超當(dāng)前模型預(yù)測(cè)的100—200美元。與從工業(yè)排放源中捕獲CO2相比，大氣中CO2的低濃度導(dǎo)致成本顯著增加。
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