2015年，國際石油公司殼牌將開始捕獲超過一百萬公噸的無味無色氣體，即二氧化碳。這些二氧化碳將來自艾伯塔省薩斯喀徹溫堡附近的三個巨型機器，這些機器生產氫氣，將瀝青轉化為可銷售的石油。一旦捕獲，二氧化碳將透過管道輸送到一個地點，在那裡它將被埋在地下兩公里多深的多孔砂岩地層中。這個碳捕獲與封存專案，名為Quest，將成為世界上第一個由石油生產行業運營的專案，並將加入少數幾個正在執行的技術示範專案之列，如果人類要避免災難性的氣候變化，這項技術可能至關重要。
碳捕獲與封存（CCS）“是大幅減少溫室氣體排放的最快方法，”殼牌加拿大Quest專案商業主管倫·海克爾認為。海克爾表示，殼牌及其合作伙伴開展該專案是為了減少公司的碳足跡，推進技術並利用政府資金。
但Quest專案是一項似乎陷入停滯的技術的罕見例子，就像二氧化碳被泵入地下後一樣。行業組織全球碳捕集與封存研究院的2012年調查發現，儘管今年宣佈了九個新專案，但此前宣佈的八個專案失敗了，使全球碳捕集與封存專案總數達到75個。在這75個專案中，有8個正在實際執行，每年儲存約2300萬公噸二氧化碳，略高於巴林的年排放量，其中大部分來自天然氣加工以去除二氧化碳，從而使燃料可以燃燒。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮支援我們屢獲殊榮的新聞報道，方式是 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
儘管起步緩慢，“碳捕集與封存是當今存在的一項真實技術，”研究所執行長布拉德·佩奇認為，並補充說，要實現廉價地控制全球變暖的任何全球目標，都需要這項技術。國際能源署估計，到本十年末，世界需要100多個執行中的碳捕集與封存專案——每年儲存約2.7億公噸二氧化碳——以防止全球變暖超過全球平均氣溫升高2攝氏度，因為全球超過80%的能源仍然來自化石燃料。或者，正如佩奇補充說，這關係到經濟學：“如果我們不在2050年前啟動並執行碳捕集與封存，世界能源消費者將面臨非常巨大的電費風險。”
中國的機會
美國曾經是碳捕集與封存實驗的世界領導者，範圍從將二氧化碳注入地下以沖洗舊油井中的石油，到執行西弗吉尼亞州登山者發電廠的世界首個碳捕集與封存聯合裝置。但是，由於缺乏國家立法來限制溫室氣體排放，加上當地監管機構未能批准客戶來源的資金，登山者的實驗於2011年結束。“硬體仍然有待開發，”美國電力公司新技術開發和政策支援主管、擁有並運營登山者燃煤電廠的公用事業公司化學工程師加里·斯皮茨諾格爾說。“我們關閉了它並將其擱置，以防有人想重複使用它。”
這種情況不太可能很快發生——或者正如斯皮茨諾格爾所說：“必須有比僅僅對做這件事的深刻科學著迷更充分的理由。”美國正在開展新專案——阿拉巴馬州的巴里工廠專案正在捕獲二氧化碳並將其埋在舊油田中，並且在密西西比州肯珀縣正在建設一座新的配備碳捕集與封存技術的燃煤電廠。但美國燃煤電廠碳捕集與封存的進展已經放緩，主要原因之一是：天然氣。
由於廉價天然氣的供應增加，燃煤電廠正在關閉，這主要是由於水力壓裂，這正在賓夕法尼亞州馬塞勒斯頁岩地層等地區開闢新的燃料礦藏。這對全球氣候來說是個好訊息，因為燃燒天然氣排放的二氧化碳大約是燃燒煤炭的一半。但這對氣候來說也是壞訊息，因為燃燒天然氣仍然會排放二氧化碳。“已探明的碳氫化合物足以讓我們燃燒它們，從而烤焦地球，”尼古拉斯·斯特恩勳爵去年12月在德班氣候會議上與這位記者討論碳捕集與封存時說。“你可以進行碳捕集與封存，否則你就無法實現2攝氏度的目標。”
由於美國頁岩氣革命，全球大部分新的碳捕集與封存專案都在中國，中國希望成為該技術的領導者。碳捕集與封存甚至悄然進入了共產黨第十二個五年規劃。全國正在開發11個專案，範圍從先進的燃煤電廠到將煤轉化為液體燃料的化工廠。
中國人甚至正在考慮投資德克薩斯州的一個碳捕集與封存專案，稱為德克薩斯州清潔能源專案。但那裡的關鍵，與大多數正在進行的專案一樣，不是排放者想要避免的二氧化碳汙染價格，而是用於幫助從地下開採更多石油的二氧化碳價格——這個過程被稱為“提高石油採收率”，考慮到世界對石油的渴求，這是一個潛在的巨大市場。
石油來救援？
二氧化碳已被用於沖洗德克薩斯州地下難以開採的石油。但它透過管道從科羅拉多州天然形成的二氧化碳地層輸送了800多公里，這可能非常昂貴。來自附近碳捕集與封存裝置的二氧化碳可能會降低二氧化碳的價格，將一些溫室氣體儲存在地下，作為一種意想不到的附帶好處。
當然，提高石油採收率也可以用蒸汽來完成，這就是為什麼仍然需要捕獲方面的突破，以使二氧化碳更便宜。這項工作涵蓋了從高階研究計劃局能源專案到X大獎基金會努力籌集資金以啟動碳捕獲獎項的所有內容，據該基金會能源和環境獎項組高階主管克里斯托弗·弗蘭吉奧內稱。
當該工藝應用於天然氣發電廠時，尤其需要降低捕獲成本。就目前情況而言，美國環境保護署對新發電廠的溫室氣體排放限制設定在新燃氣發電廠排放水平，因此沒有監管激勵措施在燃氣發電廠上安裝碳捕集與封存技術。但如果世界要避免大氣中溫室氣體濃度增加，在某個時候就需要這項技術，這就是為什麼總部位於法國的碳捕集與封存技術提供商阿爾斯通公司正在挪威的蒙斯塔德工廠對此進行調查。登山者示範專案中的冷凍氨工藝將用於從燃燒天然氣中捕獲二氧化碳。“技術已經存在，而且可以做到，”阿爾斯通政府事務副總裁鮑勃·希爾頓認為。
與此同時，推動該技術向前發展的唯一組合似乎是用於提高石油採收率的碳捕集與封存，儘管石油並非完全是碳中性燃料。因此，殼牌在艾伯塔省的13.5億美元碳捕集與封存專案，艾伯塔省和加拿大政府承擔了一半以上的費用，以換取資料和經驗教訓的分享。
該專案將使用殼牌自1950年代以來一直使用的胺化學來分離天然氣中的二氧化碳和其他雜質。甲基二乙醇胺吸收二氧化碳，然後在加熱時釋放二氧化碳，這是一個能源密集型步驟，也是碳捕集與封存仍然不常見的主要原因。捕獲的二氧化碳約佔整個運營產生的溫室氣體的35%。
該計劃是將捕獲的二氧化碳注入可追溯到寒武紀時期的砂岩中，至少持續25年。“殼牌沒有計劃參與Quest專案的[提高石油採收率]，”殼牌的海克爾說。畢竟，今年4月，另一個在艾伯塔省油砂中的碳捕集與封存專案被擱置，原因是缺乏捕獲的二氧化碳的買家，據該專案的支持者稱。
市場的缺乏將繼續減緩到本十年末建設100個碳捕集與封存專案的任何努力。碳捕集與封存研究所的佩奇認為，“這不是一項已經死亡的技術，它還活著。它正在向前發展，但面臨一些逆風。”然而，這種衝擊表明，該技術的開發和部署可能過於緩慢，無法顯著應對氣候變化。
“當我們最終部署時，我們將不得不更快地部署它，但這並非不可能，”阿爾斯通的希爾頓認為。“我對行業能夠做到這一點仍然非常樂觀。”如果世界喜歡煤炭、石油甚至天然氣，並希望繼續燃燒化石燃料，那麼碳捕集與封存可能是同時減緩大氣中溫室氣體濃度增加的唯一方法。