斯坦福大学对碳捕集的怀疑–“通常会增加空气污染”

土木和环境工程学教授Mark Z. Jacobson的研究表明，碳捕集技术效率低下，并增加了空气污染。根据这一分析，他认为最好的解决方案是改为专注于可再生能源，例如风能或太阳能，以替代化石燃料。

斯坦福大学的Mark Z. Jacobson的研究表明，当前的碳捕获方法会增加空气污染，并且不能有效减少大气中的碳。

提议的降低大气中二氧化碳（CO2）含量并降低气候变化风险的一种方法是从空气中捕获碳或首先阻止其到达那里。但是，斯坦福大学的Mark Z.Jacobson于2019年10月21日发表在《能源与环境科学》上的研究表明，碳捕集技术的弊大于利。

“在假设碳捕集实际上会减少大量碳的前提下，已经开发出各种方案。但是，这项研究发现，它只能减少一小部分碳排放，而且通常会增加空气污染。”土木与环境工程学教授雅各布森说。“即使您从捕获设备中获得100％的捕获，从社会成本的角度来看，它仍然比用风电场替换燃煤或天然气发电厂还要糟糕，因为碳捕获永远不会减少空气污染，而且总会有捕获设备的成本。用风代替化石燃料总是可以减少空气污染，并且永远不会产生捕获设备的成本。”

雅各布森（Jacobson）也是斯坦福森林环境研究所（Stanford Woods Environment for the Environment）的高级研究员，他检查了具有碳捕集电厂的煤炭和直接从空气中去除碳的工厂的公开数据。在这两种情况下，用于进行碳捕获的电力均来自天然气。他计算了每种情况下碳捕集过程的净二氧化碳减少量和总成本，其中包括运行碳捕集设备所需的电力，该电力产生的燃烧和上游排放，对于燃煤电厂，它的上游排放。（上游排放是指泄漏和燃烧，采矿和运输煤炭或天然气等燃料所产生的排放。）

考虑到碳捕集的成本，最好改为专注于可再生能源，例如风能或太阳能，以替代化石燃料。

碳捕集技术的普遍估计（仅考虑从化石燃料工厂本身的能源生产中捕集的碳，而不是上游排放），称碳捕集可以补救85-90％的碳排放。雅各布森（Jacobson）计算了与这些植物相关的所有可能导致全球变暖的排放量之后，他便将其转换为等量的二氧化碳，以便将其数据与标准估算值进行比较。他发现，在这两种情况下，该设备在20年内的平均排放量仅相当于它们产生的排放量的10-11％。

这项研究还研究了碳捕集的社会成本，包括空气污染，潜在的健康问题，经济成本以及对气候变化的总体贡献，并得出结论，这些成本总是与经营没有碳捕集和更高的化石燃料工厂相似或更高。而不是根本不从空气中捕获碳。即使捕获设备由可再生能源供电，Jacobson得出结论，从社会成本的角度来看，使用可再生能源代替煤炭或天然气电力或不采取任何行动总会更好。

鉴于这种分析，雅各布森认为，最好的解决方案是改为专注于可再生能源，例如风能或太阳能，以替代化石燃料。

效率和上游排放

这项研究基于两个真实的碳捕集工厂的数据，这两个工厂都使用天然气。第一个是带有碳捕集设备的燃煤电厂。第二个工厂未连接到任何产生能量的对象。取而代之的是，它使用化学过程从空气中吸收现有的二氧化碳。

雅各布森（Jacobson）研究了几种方案，以确定这两种电厂的实际和可能的效率，包括如果碳捕集技术使用可再生电力而不是天然气运行，以及设备运行所需的可再生电力量相同，将会发生什么情况？取而代之的是用来代替燃煤电厂的电力。

尽管碳捕集技术效率的标准估计为85％至90％，但这些工厂都没有达到预期。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仅为55.4％。考虑到上游排放，雅各布森发现，在过去20年中，该设备仅捕获了其和燃煤电厂贡献的二氧化碳当量总排放量的10-11％。一旦雅各布森考虑到其上游排放以及使用天然气运行该工厂所产生的未捕获和上游排放，则在20年内，空气捕集装置的平均效率也只有10-11％。

由于碳捕集设备的高能源需求，Jacobson得出结论，在20年的时间里，以天然气为燃料进行碳捕集的煤炭的社会成本比没有碳捕集的煤炭高约24％。如果用风能代替同一座工厂的天然气，其社会成本仍将超过无所作为。只有用风代替煤炭本身，社会成本才会降低。

对于这两种类型的工厂，这表明，即使碳捕集设备能够捕集旨在抵消的碳的100％，该设备的制造和运行成本以及其允许或增加的空气污染成本也将继续增加。与使用那些相同的资源来直接替代煤炭或天然气的可再生能源发电厂相比，它的效率更低。

雅各布森说：“不仅碳捕集在现有工厂几乎不起作用，而且没有办法比直接用风能或太阳能代替煤炭或天然气更好地改善它。”“就社会成本而言，无论如何，后者都会永远更好。您不能只忽略健康成本或气候成本。”

这项研究没有考虑到二氧化碳被捕获后会发生什么，但雅各布森（Jacobson）建议，当今大多数工业用途的应用都会导致二氧化碳向空气中的泄漏。

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，碳捕集在未来仍可能有用，以降低大气中的碳含量。即使假设这些技术都基于可再生能源，雅各布森仍然认为，更明智的投资是购买与化石燃料行业当前脱节的期权，例如重新造林（一种自然的空气捕获方式）以及其他旨在消除其他来源的气候变化解决方案排放和污染。这些措施包括减少生物质燃烧，以及减少卤素，一氧化二氮和甲烷的排放。

雅各布森说：“在理论模型中非常依赖碳捕获，并且通过尽可能地关注碳捕获，使资源偏离了实际解决方案。”“它使人们希望您能够使化石燃料发电厂保持生命。它会延迟动作。实际上，碳捕获和直接空气捕获总是机会成本。”

参考：Mark Z.Jacobson的“碳捕获和直接空气捕获对健康和气候的影响”，能源与环境科学，2019年10月21日。DOI：
10.1039 / C9EE02709B