石油公司能否拯救世界免受全球變暖？

密西西比州羅利—凱文·麥坎伯曾經想成為一名林務員。如今，他在密西西比州管理著約4000英畝的長葉松林——不是為了木材，而是為了森林深處的東西。那是黑金：石油，埋藏在地下深處。而將其開採出來的關鍵是與所有樹木生長相同的分子：二氧化碳。

“又是天堂般的一天，”麥坎伯說道，我們在他家附近的雪佛龍加油站見面，這幾乎是這裡最顯眼的地標了。我們正前往舊拖車房，那裡已成為Tellus運營集團的運營總部，這是一家野貓石油公司，在這片林區有一些老油田。我跟著他的黑色雪佛蘭皮卡沿著鄉村小路行駛，直到我們最終拐上一條穿過森林的土路，到達公司拖車，那裡咖啡新鮮，麥坎伯可以在這個溫暖晴朗的日子裡和他的幾名工人開玩笑。

關於地表以下老油藏的秘密是，它們仍然有石油，有時還很多，但不再容易開採出來。公司可以從地下天然礦藏中抽取大量二氧化碳，透過管道輸送到油井中，將原本會留在原地的石油擠出來。麥坎伯過去曾在西方石油公司工作，該公司是幫助在德克薩斯州開創“強化採油”技術的大型石油公司之一。但現在他幫助創立了Tellus——以羅馬大地女神之一的名字命名——在密西西比州做同樣的事情。

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目前，Tellus從密西西比州西部一個名為傑克遜穹頂的礦藏獲取二氧化碳，其他石油公司也在全國數百個老油井採用類似的方法。但Tellus是美國兩家希望嘗試全新方法的石油公司之一，隨時可能開始嘗試。它將不再透過管道輸送天然二氧化碳，而是使用在距此近100英里以北剛剛建成的一家燃煤發電廠捕獲的溫室氣體，並將其輸送到油藏中，將石油擠出，並將溫室氣體深埋地下，安全地與大氣隔絕，使其不會加劇全球變暖。

美國至少有三家燃煤發電廠正在建設中，其設計目的是捕獲二氧化碳排放物並將其輸送到油田用於強化採油，包括距此不遠的肯珀縣能源設施。全球範圍內正在達成更多類似的安排。該計劃至關重要：各國要實現《巴黎協定》中應對氣候變化的目標，唯一的途徑是停止燃燒化石燃料，或者捕獲排放物並找到除大氣之外的儲存場所。將氣體封存在地下需要花錢，而為減緩全球變暖提供足夠規模的資金的唯一途徑是，全球石油公司購買二氧化碳用於強化採油。作為回報，燃煤電廠將通過出售二氧化碳賺錢。

但這個計劃中出現了一個新的缺陷：廉價石油。如今為天然礦藏輸送的二氧化碳付費的石油公司正面臨虧損的危險，因為目前的石油價格如此之低。目前，像Tellus這樣的公司和其他公司不得不保持二氧化碳流入其老油藏，因為如果他們關閉，他們將失去他們花費巨資建立的地下壓力。但如果油價長期過低，他們將無法再負擔得起繼續購買二氧化碳。那麼，世界將失去目前唯一可行的為阻止二氧化碳排放到大氣中而付費的方式。

麥坎伯說，當一桶石油售價低於50美元時，Tellus在用二氧化碳生產的石油上會賠錢。由於世界石油供應過剩，目前的石油售價約為每桶40美元，這可能是因為生產商正爭先恐後地儘可能多地抽取石油，趕在經濟體為限制氣候變化而遠離石油之前。該行業以前也經歷過價格波動，但現在的低價可能是一個長期衰退的早期跡象。

大型管道系統

為了向我展示強化採油在Tellus的羅利油田是如何運作的，麥坎伯帶我沿著土路來到使這一切成為可能的管道。它輸送來自傑克遜穹頂的二氧化碳，但同一條管道有一天將輸送在肯珀設施捕獲的二氧化碳。管道的唯一標誌是綿延數公里的樹木缺口、一個寫著“警告：二氧化碳管道”的小黃牌，以及一個小屋，裡面裝有保持二氧化碳在地下移動並加壓的泵。

該過程並不像僅僅獲得二氧化碳並將其傾倒入油井那麼簡單。需要建造一種小型工廠——泵、壓縮機、發電機等裝置。整個老油田和油井都需要進行改造，以應對注入的二氧化碳，更重要的是，應對迴流的含二氧化碳的水（又稱碳酸），它會腐蝕未得到適當保護的機械和金屬。然後是執行所有這些泵和壓縮機產生的高額電費——這是最大的一筆開支，還不包括每英里100萬美元或更多的費用，用於在這些森林中鋪設電線為裝置供電。

在二氧化碳注入油藏之前，必須將其加壓至每平方英寸4500磅。每天必須向地下泵入數百萬立方英尺的氣體。所有這些都需要數十億美元的初始投入，加上日常運營費用。背後的石油公司必須有耐心，因為可能需要數年時間才能將足夠的二氧化碳注入井中，以建立足夠的壓力，從而將另一桶石油從另一端擠出來。自1999年以來，密西西比州最大的強化採油（EOR）公司Denbury估計，僅在密西西比州就花費了超過50億美元來建造和運營使用二氧化碳的石油設施和管道。15%的聯邦稅收抵免有助於抵消部分成本，各種州稅收豁免也是如此，但這仍然是一筆可觀的資金。

一旦進入地下，微小的溫室氣體分子就會與構成被稱為石油的有毒混合物的大分子混合，既有助於它們更好地流動，又恢復了因最初開採石油而降低的地下壓力。二氧化碳的作用也類似於洗潔精；它可以洗刷掉潛藏在沙粒之間的石油。二氧化碳注入地下，壓力升高，粘度較低的石油迴流到地面，準備出售。石油行業將整個操作稱為回收設施：燃燒石油，產生二氧化碳，捕獲二氧化碳並用它來擠出更多石油進行燃燒。如果二氧化碳可以從燃煤發電廠捕獲，即使最終會產生更多的石油，總體方法也可以幫助減少排放，減緩全球變暖。

廉價氣體是必需品

強化採油的關鍵是以低廉的價格獲得二氧化碳。在全國範圍內，石油行業每年向老油井注入約6000萬噸二氧化碳。這相當於20家燃煤發電廠的汙染排放量。每年透過這種方式生產約7000萬桶石油。自1972年以來，二氧化碳一直在持續注入美國油藏，額外生產了20億桶石油，並在地下儲存了10億噸二氧化碳。如今，約有四分之一的二氧化碳來自恰好位於老油田附近且作為副產品產生大量二氧化碳的行業，例如化肥製造廠或水泥窯。其餘四分之三是天然存在的二氧化碳，只是將氣體從一個地下油藏轉移到另一個地下油藏。

目前，二氧化碳的價格可能低於每噸10美元。在密西西比州，大約一噸二氧化碳可以產出近兩桶石油，因此如果石油售價低於每桶40美元，那麼每桶5美元的二氧化碳成本就非常可觀了——這還不包括所有裝置資本成本。根據國家能源技術實驗室(pdf)的資料，處理二氧化碳的成本可能高達以這種方式開採一桶石油成本的一半。

然而，這種做法很普遍，部分原因是近年來油價一直高得多，而且現在很難找到新的數百萬桶油藏，尤其是在過度開採的美國。總部位於德克薩斯州普萊諾的Denbury控制著1000多英里的二氧化碳管道，並公佈了17萬億立方英尺溫室氣體的儲量，用於每天泵出超過70000桶石油。它在密西西比州廷斯利油田的約170口油井中使用二氧化碳。在廷斯利，樹木試圖在油井周圍生長，以生物方式封存二氧化碳。“與叢林作鬥爭是這裡業務的一部分，”Denbury政府關係執行董事格雷格·施納克在廷斯利考察時說。

總而言之，美國可能擁有5000英里的二氧化碳管道。儘管聽起來數量很大，但“這不是一個大產業，”施納克指出。“它約佔美國[石油]產量的3%。”

為碳捕獲設計煤炭

如果密西西比州地下沒有傑克遜穹頂，那麼肯珀縣發電廠燃燒煤炭和捕獲二氧化碳也不會存在。事實上，地質條件決定了這個特殊發電廠和石油計劃的一切：數十億噸最骯髒的煤炭形式——褐煤——字面意義上就在密西西比電力公司及其母公司南方公司建造肯珀的下方。褐煤是數千年前古老的墨西哥灣沿岸沉積下來的。同樣，古老的海岸線留下了大量的石油礦藏、鹽丘等。

肯珀設施是世界上第一個為碳捕獲而設計的全尺寸燃煤發電廠。這家成本高昂的工廠將透過首先將最骯髒的煤炭轉化為氣體來淨化它，然後在燃燒之前剝離各種汙染物——導致酸雨的硫、形成煙霧的氮和導致全球變暖的碳。為了支付這筆昂貴的費用，每種汙染物都被轉化為一種產品：硫轉化為紙漿和造紙工業的硫酸，氮轉化為農業的氨，碳轉化為石油公司的純二氧化碳，透過一條新建的專用管道輸送60英里，與現有網路互連。

為了使肯珀捕獲的二氧化碳用於強化採油，油價需要上漲。油價是否上漲取決於地緣政治和地質條件——對未來油價的市場投機以及私營石油公司與沙烏地阿拉伯阿美公司等國有石油公司相比能夠承受多少經濟痛苦。就目前而言，長期期貨合約表明，2018年石油價格將超過每桶40美元。目前世界可能石油供應過剩，使其價格低廉，但過去的這種過剩並沒有持續多久——石油行業也在賭這次也不會永遠持續下去。廉價石油通常會刺激需求，然後消耗可用供應，隨著時間的推移將價格推高——至少在20世紀和21世紀的最初幾十年是這樣。

從廷斯利開車返回時，施納克和我經過一列運煤火車。“那是我們的競爭對手，”他觀察到，意思是煤炭註定要運往另一家發電廠。

“那是你未來的二氧化碳來源，”我反駁道。為了使由為碳捕獲而設計的煤電廠提供二氧化碳的強化採油系統獲得回報，Denbury、Tellus和所有其他石油公司必須在目前的低油價中生存下來。

上次油價長期保持低位是在20世紀80年代和90年代。但現在的情況與當時的石油行業不同。現在唯一的大型發現是在海上，或者可能是在北極。這些地方不僅需要大量的規劃，還需要在第一桶石油出現之前投入鉅額資金，這與使用二氧化碳的強化採油類似，只是回報不太確定。事實上，Denbury可能會利用低油價廉價收購更多油藏。“許多油田都能夠接受二氧化碳，”施納克指出。“這需要資本投資和時間。”

碳捕獲是否划算？

在附近的油田咖啡館，當我觀察到應對氣候變化的鬥爭似乎依賴於掩埋二氧化碳以開採更多石油——然後燃燒這些石油以產生更多二氧化碳時，我問的每個人都笑了。然而，在燃煤發電廠和其他大型工業汙染源上安裝二氧化碳捕獲裝置，似乎與其說是“是否”的問題，不如說是“何時”的問題。真正的問題是：誰來為此買單？

將二氧化碳傾倒到空中是免費的，但捕獲二氧化碳——甚至更不用說將其儲存在地下——需要花錢。市場現實與應對氣候變化的行動之間的這種差距是政府在理論上發揮作用的地方。事實上，奧巴馬政府提出的清潔電力計劃旨在清理發電廠的二氧化碳排放，該計劃依賴於碳捕獲和封存，以使燃煤發電廠能夠繼續發電，但減少氣候變化汙染。從長遠來看，即使是燃燒天然氣的發電廠也需要捕獲二氧化碳。

這樣做[碳捕獲]的公司每噸可獲得10美元的聯邦稅收抵免，最多可達7500萬噸，但這並不能抵消鉅額初始費用。肯珀的建設成本超過60億美元。“強化採油是最佳選擇，”電力公司南方公司的地質學家出身的化學家裡奇·埃斯波西託說。

肯珀每年將捕獲約300萬噸二氧化碳。Tellus和Denbury需要如此多的二氧化碳，以至於他們已與肯珀簽訂合同購買所有二氧化碳。

然而，為了使氣候受益，在洗刷出更多石油後，必須有足夠多的二氧化碳仍然被封存在地下，這是一個複雜的計算，也取決於最終生產多少桶石油以及石油的質量。“如果我們沒有獲得二氧化碳永久封存的認證，這一切都將是徒勞的，”埃斯波西託說。行業實踐和學術研究表明，泵入地下的二氧化碳有三分之一留在那裡——被困在曾經儲存石油的岩石中的相同微孔中——三分之二與石油一起迴流。然後，將這三分之二的二氧化碳用管道中的新鮮二氧化碳補充，然後送回地下以洗刷出更多石油。很少有強化採油作業走到其使用壽命的盡頭，這意味著很少有使用二氧化碳的油井被關閉。因此，真正儲存了多少二氧化碳的全面核算被推遲到未來某個時候。

儘管如此，用於石油開採的二氧化碳充其量也比簡單地將溫室氣體直接排放到大氣中要好，溫室氣體已經在那裡積累了足夠的量，足以阻止未來數千年的下一個冰河時代。“坦率地說，我們相信我們購買並投入強化採油的二氧化碳可能有99%以上都留在了地下，”Denbury商業開發副總裁丹·科爾說。這還有待證明。

普通民眾擔心二氧化碳會簡單地向上洩漏，擔心二氧化碳與水混合形成碳酸，從而從深處浸出重金屬和其他汙染物。或者擔心它直接逸出到地表，並在房屋或城鎮上空形成令人窒息的雲霧，就像1986年喀麥隆的尼奧斯湖噴出一團純淨的、無形的天然二氧化碳雲霧，造成1700多人死亡。如果即使存在很小的洩漏，為大氣提供了一條返回路徑，那麼儲存效益也將失效。連線地下油井和新油井的老油井可能會成為問題，其中一些油井的封堵物只不過是一棵樹樁，或者只是被遺忘和丟失了。

最終，石油行業可以使用的二氧化碳量是有限的。即使世界上所有的油藏都無法處理每年燃燒煤炭產生的超過130億噸二氧化碳，即使管道和其他設施可以建成。“我們只能吸收未來可能捕獲的一定量的二氧化碳，”科爾說。“強化採油不可能成為二氧化碳捕獲的最終答案。”

美國是使用二氧化碳採油最多的國家，但真正需要這項技術的是中國。中國是世界最大的二氧化碳汙染源，但其負擔得起清潔燃煤習慣的技術能力較弱。例如，從吉林或勝利油田中開採更多石油可能有助於抵消成本。

人們可以想象一個用於強化採油的地下二氧化碳管道網路——以及最終的溫室氣體地下儲存——其規模將擴大到目前存在的地下和地上石油和天然氣管道網路的規模，該網路覆蓋了大多數大陸，甚至延伸到近海，在那裡二氧化碳可以最安全地埋在海底之下。但也很容易想象，建造如此龐大、蔓延的工業基礎設施來清理已經存在的龐大、蔓延的化石燃料燃燒工業基礎設施將需要多少萬億美元。而且，除了強化採油，目前還沒有從該基礎設施中賺錢的方法。

或許低油價是氣候變化下生活的預演，屆時化石燃料不得不被拋棄，導致其價格下跌，並促使公司生產更清潔的能源。碳稅可能會使最骯髒的化石燃料無利可圖。低油價可能會使在北極或遠海等惡劣環境中或以油砂等難以開採的形式發現的石油變得不可能開採。即使用二氧化碳淹沒老油藏，在一個石油價格為每桶30美元而不是幾年前每桶120美元的世界裡，也可能被證明成本過高而無法維持。

經濟學是阻止化石燃料留在地下的一個準則。另一個是政府和法規，如清潔電力計劃。《巴黎協定》也可能有所幫助。但美國在努力兼顧燃煤和減排方面處於領先地位。就目前而言，像廷斯利或麥坎伯的羅利這樣的油田將決定清理最骯髒的發電廠的前景是成是敗。

水力壓裂法和二氧化碳是美國這裡獲得更多石油的最佳可用途徑，麥坎伯和其他人認為。“這是我們未來的金童，”這位石油行業資深人士在談到他的密西西比州資產時說。二氧化碳“對於它的作用來說是一種相當便宜的商品，”他補充道。“很難找到比它更好的方法了。”