世界最新：“除碳工厂”：将二氧化碳变成石头——2022年度全球十大突破性技术解读（四）

一个从空气中捕获CO2的大型工厂将有助于创建一个世界需要的产业，以规避本世纪气候变暖的风险。

减少碳排放是缓解气候变化的关键步骤。为了避免未来发生灾难性的气候变暖，我们应采取一定的措施清除空气中的二氧化碳。

(相关资料图)

2021年9月，瑞士Climeworks科技公司开启了迄今为止最大的二氧化碳捕获工厂Orca的开关。该设施位于冰岛雷克雅未克郊外，每年可捕获4000吨二氧化碳。

该“除碳工厂”工作流程为：大型风扇将空气吸入，经过一个过滤器将碳捕获材料与二氧化碳分子结合，然后该公司的合作伙伴Carbfix再将二氧化碳与水混合，并将其泵入地下与玄武岩反应，最终变成石头。该设施完全依靠无碳电力运行，电力主要来自附近的地热发电厂。可以肯定地说，4000吨的年处理量并不多，比起900辆汽车的年排放量还要少。

实际上，更大的“除碳工厂”设施在计划建设中。位于加拿大不列颠哥伦比亚省斯夸米什的碳工程公司，计划今年在美国西南部开始建设一个二氧化碳年处理量可达100万吨的工厂。此外，该公司与合作伙伴一起，也启动了苏格兰和挪威“除碳工厂”的工程设计工作。这些工厂将每年捕获50—100万吨二氧化碳。“除碳”企业也希望通过更多更大的“除碳工厂”建设、运行调试和操作优化，进一步降低运行成本，实现规模经济效益。

Climeworks公司估计，到本世纪30年代末，捕集每吨碳的成本将从现阶段的600—800美元之间降低至约100—150美元。

专家点评

单文坡（中国科学院城市环境研究所研究员）

工业革命以来，人类活动大量排放二氧化碳（CO2）等温室气体，温室效应持续加强，导致全球平均气温不断升高。

实际上，即使全世界达到了碳中和，由于工业革命以来人类已经排放了超过万亿吨的CO2，如果仅仅依靠自然过程，大气中CO2浓度降低至工业革命前的水平也将是一个非常缓慢的过程。

作为一项利用工程系统从大气中去除CO2的技术，直接空气碳捕获（DirectAirCapture，DAC）技术的大规模应用对于有效降低大气中CO2浓度，遏制气候变化具有重要意义。该技术主要利用引风机将空气抽入，通过吸附、吸收或膜分离装置捕集CO2，并将贫CO2的空气排回大气，而捕获的CO2可以进行封存或利用，整个过程可以理解为一种工业“光合作用”。

不同于针对工业固定源的CO2捕获技术，DAC技术可以部署在世界上任何有电力供应的地方，选址更灵活，且可以模块化建设。

DAC技术在除碳方面具有明显的技术优势，但目前高昂的运行成本仍是限制其大规模应用的关键因素。近期，美国加州大学伯克利分校的研究人员对其发展前景进行了展望，并提出了适于该技术发展的政策路线图。他们认为DAC技术的全球推广不能依赖市场杠杆效应，而应通过持续的“财政激励+强制部署”政策推进其大规模部署。从技术角度来看，DAC技术发展的关键在于高效低成本的碳捕集材料与工艺系统的研发，其商业化应用仍然需要依靠技术进步来大幅降低运行成本。

近年来，欧美发达国家已陆续开展DAC技术的研发与应用，通过材料与技术的进步不断降低运行成本。2021年8月，美国能源部宣布拨款2400万美元支持DAC技术，一些比二氧化碳捕获工厂Orca更大型的“除碳工厂”也正在建设中。这些先行工作可能使发达国家更早掌握前沿技术和核心知识产权，并为未来获取经济效益抢得先机。

（文图来自国家自然科学基金委员会《中国科学基金》2022年第3期MITTechnologyReview2022年“全球十大突破性技术”解读，内容有删节）

标签： 二氧化碳 运行成本 工业革命