新的二氧化碳捕获技术并不是对抗气候变化的灵丹妙药

根据联合国最近的一项重要报告报告在美国，如果我们要将气温上升限制在1.5摄氏度以内，并防止气候变化带来最灾难性的影响，我们需要在2050年前将全球二氧化碳排放量减少到零。这意味着要迅速消除化石燃料的使用，但为了缓冲这种转变，并弥补目前没有可燃物替代品的地区，我们需要积极地从大气中去除二氧化碳。种树和放养野生动物是很重要的大部分但如果我们要防止气候崩溃，我们很可能需要进一步的技术援助。

因此，当最近有消息称加拿大碳工程公司利用一些著名的化学物质以每吨不到100美元的价格从大气中捕获二氧化碳时，许多媒体都称赞这一里程碑是一个里程碑神奇的子弹. 不幸的是，大局并非如此简单。真正实现从碳源到碳汇的平衡是一项微妙的工作，我们的观点是，所涉及的能源成本以及捕获的二氧化碳可能的下游用途意味着碳工程的“子弹”绝非魔术。

考虑到二氧化碳只占我们空气中分子的0.04%，捕获它似乎是一个技术奇迹。但自18世纪以来，化学家一直在小规模地进行这项工作，甚至可以通过当地五金店的供应来完成，尽管效率很低。

中学化学学生会知道，二氧化碳与石灰水（氢氧化钙溶液）反应生成乳白色不溶性碳酸钙。其他氢氧化物以同样的方式捕获二氧化碳。氢氧化锂是反应的基础二氧化碳吸收器使阿波罗13号上的宇航员得以存活的氢氧化钾非常有效地捕捉二氧化碳，它可以用来测量燃烧物质的碳含量。美国化学学会(American Chemical Society)的标志上，还保留着用于后一种程序的19世纪仪器。

不幸的是，这不再是一个小规模的问题——我们需要快速捕获数十亿吨的二氧化碳。

碳工程的技术是最好的氢氧化物化学。在其位于不列颠哥伦比亚省的试验工厂中，空气被大型风扇吸入并暴露于氢氧化钾中，二氧化碳与氢氧化钾反应生成可溶性碳酸钾。然后，该溶液与氢氧化钙结合，生成固体且易于分离的碳酸钙，以及可重复使用的氢氧化钾溶液。

这部分过程消耗的能源相对较少，其产品本质上是石灰石——但制造碳酸钙山并不能解决我们的问题。尽管碳酸钙在农业和建筑业有应用，但作为商业来源，这一过程的成本太高。由于需要大量的氢氧化钙，这也不是政府资助的碳储存的实际选择。为了可行，直接空气捕捉需要产生浓缩的二氧化碳作为其产品，既可以安全地储存，也可以投入使用。

因此，固体碳酸钙被加热到900摄氏度，以回收纯二氧化碳。这最后一步需要大量的能量。在碳工程公司的天然气发电厂，整个循环过程中，每从空气中捕获一吨二氧化碳，就会产生半吨二氧化碳。工厂确实会收集这些额外的二氧化碳，当然也可以通过可再生能源来提供动力，以实现更健康的碳平衡——但如何处理收集到的所有气体的问题仍然存在。

瑞士初创公司Climeworks正在使用类似的捕获二氧化碳来辅助光合作用并提高附近温室的作物产量，但目前价格还远没有竞争力。二氧化碳可以从其他地方获得，只需碳工程100美元底线的十分之一。政府也有更便宜的方法来抵消排放：在排放源捕获二氧化碳要容易得多，因为排放源的二氧化碳浓度要高得多。因此，这项技术可能主要对高排放行业感兴趣，这些行业可能受益于具有绿色证书的二氧化碳。

包括运输和提炼这些额外石油的能源成本，以这种方式使用这项技术可能会增加净排放，而不是减少净排放。

例如，碳工程公司捕获技术的主要投资者是西方石油公司，该公司是碳捕获技术的主要用户提高采收率方法。在其中一种方法中，由于井压升高和/或原油本身的流动特性得到改善，CO2被泵入油井，以增加可回收的原油量。然而，包括运输和提炼这些额外石油的能源成本，以这种方式使用该技术可能会增加净排放，而不是减少净排放。

碳工程运营的另一个关键话题是其空燃比这项技术将二氧化碳转化为可燃烧的液体燃料，并随时准备再次燃烧。理论上，这提供了一个碳中性的燃料循环，只要过程的每一步都是由可再生能源提供动力。然而，即使是这样的使用，与负排放技术仍有很大的差距。

有希望的替代方案即将出现。金属有机框架是海绵状固体，将足球场的等效CO2表面积挤压到空气中方糖大小．利用这些表面来捕获二氧化碳需要的能源要少得多，公司已经开始探索它们的商业潜力。然而，大规模的生产还没有完善，而且对其长期稳定性的质疑意味着其高昂的成本还不值得。

目前仍在实验室的技术几乎不可能在未来十年内为亿吨规模的捕获做好准备，碳工程和气候工程所采用的方法是我们目前拥有的最好的方法。重要的是要记住，他们并不是完美的。一旦有可能，我们需要尽快改用更有效的二氧化碳捕获方法。碳工程公司的创始人大卫·基思本人指出的那样，碳去除技术被决策者大肆宣传，迄今为止获得的研究资金“非常少”。

更一般地说，我们必须抵制将直接空气捕捉视为一颗神奇的子弹的诱惑，因为它可以使我们不必解决碳成瘾问题。减少或中和碳氢燃料生命周期中的碳负荷可能是朝着负排放技术迈出的一步。但这只是一个步骤。在长期处于碳排放分类账错误的一方之后，现在已经不是仅仅收支平衡的时候了。