研究质疑碳捕获

一种降低大气中二氧化碳 (CO2) 水平并降低气候变化风险的建议方法是从空气中捕获碳或从一开始就阻止它到达那里。然而，斯坦福大学 Mark Z. Jacobson 发表在《能源与环境科学》杂志上的研究表明，碳捕获技术弊大于利。

“在碳捕获实际上减少了大量碳的假设下，已经开发了各种情景。但是，这项研究发现它只减少了一小部分碳排放，而且通常会增加空气污染，”雅各布森说，他是土木与环境工程教授。“即使你从捕集设备中获得 100% 的捕集，从社会成本的角度来看，这仍然比用风电场取代煤炭或天然气发电厂更糟糕，因为碳捕集永远不会减少空气污染并且总是需要捕集设备成本。风能取代化石燃料总是能减少空气污染，而且永远不会产生捕集设备成本。”

Jacobson 也是斯坦福伍兹环境研究所的高级研究员，他检查了来自具有碳捕获发电厂的煤炭和直接从空气中去除碳的工厂的公共数据。在这两种情况下，用于碳捕获的电力都来自天然气。他计算了每种情况下碳捕集过程的 CO 2净减排量和总成本，其中考虑了运行碳捕集设备所需的电力、电力产生的燃烧和上游排放，以及在燃煤电厂的情况下，其上游排放。(上游排放是指排放，包括泄漏和燃烧、采矿和运输煤炭或天然气等燃料。)

碳捕获技术的常见估计——只关注化石燃料工厂本身的能源生产中捕获的碳，而不是上游排放——表明碳捕获可以修复 85-90% 的碳排放。雅各布森计算出与这些植物相关的可能导致全球变暖的所有排放量后，他将它们转换为等量的二氧化碳，以便将他的数据与标准估计值进行比较。他发现，在这两种情况下，设备捕获的排放量仅相当于其产生的排放量的 10-11%，平均超过 20 年。

这项研究还研究了碳捕获的社会成本——包括空气污染、潜在的健康问题、经济成本和对气候变化的总体贡献——并得出结论，这些成本总是与没有碳捕获的化石燃料工厂相似或更高并且高于根本不从空气中捕获碳。即使捕集设备由可再生电力供电，Jacobson 也得出结论，从社会成本的角度来看，使用可再生电力代替煤炭或天然气电力或什么都不做总是更好。

鉴于这一分析，雅各布森认为，最好的解决方案是转而关注可再生能源，例如风能或太阳能，以取代化石燃料。

效率和上游排放

这项研究基于来自两个真正的碳捕获工厂的数据，这两个工厂都使用天然气。第一个是配备碳捕集设备的燃煤电厂。第二个工厂不附属于任何产生能源的对应物。相反，它使用化学过程从空气中提取现有的二氧化碳。

Jacobson 研究了几种情景以确定这两种工厂的实际效率和可能的效率，包括如果碳捕获技术使用可再生电力而不是天然气运行会发生什么，以及运行设备所需的可再生电力是否相同而是用来代替燃煤电厂的电力。

虽然碳捕获技术效率的标准估计为 85-90%，但这些工厂都没有达到这一预期。即使不考虑上游排放，与燃煤电厂相关的设备在 6 个月内的平均效率也只有 55.4%。将上游排放包括在内，Jacobson 发现，平均 20 多年来，该设备仅捕获了它和燃煤电厂贡献的二氧化碳当量排放总量的 10-11%。考虑到 Jacobson 的上游排放以及因使用天然气运营工厂而产生的未捕集和上游排放，该空气捕集工厂的平均效率也仅为 10-11%，平均超过 20 年。

由于碳捕集设备的高能源需求，Jacobson 得出结论，20 多年来，由天然气驱动的碳捕集煤的社会成本比没有碳捕集的煤炭高出约 24%。如果把同一工厂的天然气换成风力发电，社会成本仍将超过无所作为。只有当风能取代煤炭本身时，社会成本才会降低。

对于这两种类型的工厂，这表明，即使碳捕获设备能够捕获 100% 的碳，其旨在抵消，制造和运行设备的成本加上它继续允许或增加的空气污染成本使其效率低于使用相同资源创建可再生能源工厂直接替代煤炭或天然气。

雅各布森说：“不仅碳捕获在现有工厂中几乎不起作用，而且它实际上无法改进到比直接用风能或太阳能代替煤炭或天然气更好。”“无论如何，就社会成本而言，后者总是会更好。你不能忽视健康成本或气候成本。”

这项研究没有考虑二氧化碳在被捕获后会发生什么，但雅各布森认为，当今大多数用于工业用途的应用都会导致二氧化碳额外泄漏回空气中。

专注于可再生能源

人们提出，即使在我们停止燃烧化石燃料之后，碳捕获也可能在未来发挥作用，以降低大气中的碳含量。即使假设这些技术在可再生能源上运行，雅各布森仍然坚持认为，更明智的投资是在目前与化石燃料行业脱节的选择上，例如重新造林——一种自然形式的空气捕获——以及其他形式的气候变化解决方案，重点是消除其他排放源和污染源。其中包括减少生物质燃烧，减少卤素、一氧化二氮和甲烷排放。

Jacobson 说：“在理论建模中对碳捕获有很大的依赖，并且将其视为一种可能性，这会使资源从真正的解决方案中转移出来。”“它给了人们希望，你可以让化石燃料发电厂保持活力。它延迟了行动。事实上，碳捕获和直接空气捕获总是机会成本。”