蒂姆·平克斯頓在密西西比州東部一片長葉松林的中央建造了一個巨大的化學裝置。“我非常高興看到它變為現實，”平克斯頓說道。他是一位身材高挑、眼神銳利的工程師，在溫暖的夏日早晨參觀肯珀郡能源設施時這樣說道。
他站在一片被砍伐一空並鋪上混凝土的廣闊平地上，指向一片巨大的、蜿蜒曲折的管道綜合體，總長數百英里，直衝雲霄。在這個化工廠和發電廠的結合體中心，是兩座高聳的筒倉，高度超過300英尺。這兩個重達2550噸的雙氣化爐，可以產生火山的熱量和壓力。這正是將褐煤（一種從平克斯頓腳下幾乎直接開採出來的溼潤的棕色煤）轉化為可燃氣體燃料，用於發電所需的條件。
這個化學裝置的非凡之處不在於它即將生產的燃料，而在於它將如何處理主要的副產品：二氧化碳，即導致全球變暖的溫室氣體。與傳統的燃煤電廠將二氧化碳透過煙囪排放到大氣中不同，平克斯頓和他在肯珀的同事們將捕獲它。
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肯珀是美國最先進的燃煤電廠。它也是全球努力減少溫室氣體排放的關鍵，這是本月在巴黎舉行的氣候談判中，190多個國家中的大多數國家所接受的期待已久的目標。燃煤電廠是全球二氧化碳排放的最大來源，因為汙染最嚴重的國家依靠它們來生產大部分電力。包括美國在內的少數國家（美國40%的電力來自煤炭）不願意停止燃煤。如果不關閉這些電廠，這些國家實現其承諾的唯一方法就是阻止二氧化碳升入天空，而是將其封存起來。
無論是來自個別國家還是政府間氣候變化專門委員會，都沒有任何可信的應對全球變暖的計劃不包括碳捕獲和封存（CCS）技術。即使是嚴重依賴核能或可再生能源的情景，仍然需要碳捕獲來清理所有必要的 cement 和鋼鐵的排放。僅在北美就有6000多個大型工業二氧化碳排放源。其中約1000個是水泥窯或工廠，每年排放10萬噸或更多的二氧化碳。近5000個是燃燒化石燃料的發電廠，排放量甚至更多。再加上中國、印度和其他地方的數千家化石燃料電廠，它們佔全球二氧化碳汙染的70%以上。很容易理解為什麼碳捕獲與封存對於減少這種汙染至關重要。
問題在於，碳捕獲是一項昂貴的修復方案。這項技術本身似乎可行，但建造和運營一個全尺寸工廠的成本（隨著肯珀即將完工以及其他規模較小的設施獲得經驗而逐漸顯現出來）一直非常高昂。然後就是如何處理捕獲後的碳的問題。將其深埋在地下地質構造中，這些構造可以將其封存數千年，這進一步增加了成本。各國政府不願承擔這筆費用。為了收回投資，電廠所有者將不得不將其客戶的電費提高到遠高於目前的水平。
碳捕獲與封存的成本已經扼殺了曾經充滿希望的努力。西弗吉尼亞州登山者燃煤電廠的一個示範專案埋藏了超過一百萬噸二氧化碳，然後由於缺乏繼續實驗的資金而關閉。2015年，美國能源部取消了其與工業界合作的標誌性“未來發電”專案，該專案旨在重建伊利諾伊州的一座舊燃煤電廠，此前已花費16.5億美元。中國悄悄地更改了其旗艦“綠色發電”碳捕獲與封存專案的名稱（類似於肯珀），並且正在執行該電廠發電，但沒有捕獲二氧化碳。今天全球只有15個碳捕獲與封存專案正在執行，另有7個正在建設中，包括肯珀。所有這些專案都花費了數十億美元進行研究、設計和完成。
然而，肯珀找到了一種創造性的方法來為該專案融資。它計劃透過虹吸二氧化碳並出售它來支付碳捕獲與封存的費用，這種方法被稱為碳捕獲與利用。一些公司可能會將二氧化碳用作小蘇打、石膏板、塑膠或燃料的成分。但全球發電廠的排放量甚至超過了每年生產超過40億噸水泥（一種可能使用該氣體的最大產品之一）的原材料。“對於我們必須處理的二氧化碳量，你不可能將所有東西都變成有價值的材料，”哥倫比亞大學的化學工程師樸雅亨（Ah-Hyung “Alissa” Park）說道，她正在研究這一挑戰。
有一個客戶可以使用大量二氧化碳，並且足夠富有來支付費用：大型石油公司。石油公司需要大量的二氧化碳，他們將其泵入地下，以從原本會枯竭的油井中擠出石油。碳捕獲與利用提出了一個矛盾：作為對氣候變化的響應，僅僅為了利用捕獲的碳來獲取更多的化石燃料燃燒，這樣做有意義嗎？
迷宮
肯珀專案始於2006年，在卡特里娜颶風之後，這場颶風導致天然氣價格飆升。據發言人李·揚布拉德稱，密西西比電力公司正朝著未來80%的電力將來自天然氣的方向發展。核電太昂貴，而風能和太陽能等可再生能源又太不穩定。剩下的就是當地的褐煤。鄰近的鄉村擁有近7億噸這種最髒、最溼的煤炭——對於一座像肯珀這樣容量的電廠來說，足夠燃燒50年或更長時間。
傳統的燃煤電廠通常避免使用褐煤，因為清理它產生的空氣汙染，更不用說二氧化碳了，是一項艱鉅的任務。平克斯頓和他的合作伙伴意識到，圍繞兩個高聳的氣化爐設計一座發電廠將使他們能夠使用褐煤，並且仍然可以將汙染保持在聯邦限制以下。他們還意識到，透過增加更多裝置，他們可以捕獲二氧化碳，這在制定計劃時具有戰略意義；國會正在認真考慮立法來限制溫室氣體汙染。2009年，密西西比州批准密西西比電力公司建設肯珀，成本上限為28.8億美元。
密西西比電力公司的母公司南方公司在20世紀90年代已經開發出氣化爐，作為將褐煤轉化為更清潔燃料的實驗的一部分。平克斯頓的團隊選擇了一種工業溶劑Selexol，從加壓和加熱髒煤產生的氣體中捕獲二氧化碳。隨後降低壓力會很容易地從溶劑中釋放出二氧化碳，就像擰開蘇打水瓶蓋一樣。這種方法意味著，來自煤炭的更少能量必須用於清理汙染，從而降低成本。而且似乎所有這些都可以透過多年來以其他方式使用的各種技術來實現。“這裡沒有什麼新鮮事物，除了整合，”肯珀的助理工廠經理布魯斯·哈林頓說道。
事實證明，這種整合比預期的要棘手。旨在乾燥煤炭的工廠部分由於零件 faulty 而不得不拆除和重建。隨著肯珀的建造，管道迷宮不斷增長，延伸至172英里，比計劃多出76英里。在巨大的纏結物內部工作的工人將一些機械塗成特殊的藍色，如果它變得太熱或太冷，藍色會變色——這是唯一一種可以看到迷宮內部以確保一切正常執行的方法，儘管在超過30,000個點安裝了儀器。必須引進具有石化專業知識的工程師，並且必須鋪設2300英里的電纜，導致建築工人人數增加了一倍。
所有這些複雜性都抬高了成本：截至10月，肯珀的預算超支了39億美元，從2009年提議時的24億美元增加到63億美元。延誤不斷增加，將啟動日期從2014年5月推遲到至少2016年4月；根據南方公司向美國證券交易委員會提交的檔案，每延誤一個月至少損失2500萬美元。該公司不得不償還數億美元與錯過的專案里程碑日期相關的聯邦稅收抵免。
密西西比電力公司不得不求助於自己的客戶，以避免在建設一座價值超過該公司所有其他資產總和的發電廠時破產。8月份，該公司將電費提高了18%。然而，更大的解決方案是將純淨乾燥的二氧化碳出售給石油工業。
石油行業的救援
幾十年來，石油公司一直在使用二氧化碳從地下開採更多的石油，他們從其他公司購買氣體，這些公司最終鑽探到地下二氧化碳礦床，而不是他們尋求的石油或天然氣。他們在油田頂部建造一種小型工廠，將二氧化碳壓縮並泵入地下。二氧化碳與石油混合，使其更容易流動，並恢復地下壓力，以迫使更多的石油湧出地面。泵入地下的二氧化碳中，有多達三分之二會隨著石油返回。返回的二氧化碳與新鮮供應混合，並送回地下，以擠出更多的石油。每個迴圈中，大約三分之一的氣體會殘留在地下，像之前的石油一樣被困在砂岩的微小孔隙中。這就是氣候效益——將溫室氣體埋藏在遠離大氣的地方。
肯珀附近的廷斯利油田自1939年發現以來，已生產超過2.2億桶石油。如此大的油田可以保證從肯珀這樣的地方購買二氧化碳（以及額外的道路、卡車運輸和二氧化碳管道）的巨大成本，以擠出另外1億桶石油。Denbury Resources 於 2008 年 3 月開始用天然礦床中的二氧化碳注入該油田。在廷斯利，該公司現在每年回收 6.7 億立方英尺的二氧化碳，並額外購買 1 億立方英尺，將該油田的石油日產量從 50 桶提高到 5,000 多桶。全面運營後，肯珀計劃每年透過一條新的 60 英里長的管道向廷斯利和該地區的其他油田輸送約 600 億立方英尺的二氧化碳。
當然，問題在於，當額外的石油隨後作為汽油、家用取暖油或其他石油燃料燃燒時，更多的二氧化碳會被排放到大氣中。應對氣候變化取決於一種利用二氧化碳生產更多石油，然後石油被燃燒，產生更多二氧化碳的技術，這種想法可靠地引起了油田工人的竊笑。
在全國範圍內，美國每天用二氧化碳生產約 30 萬桶石油，來自近 140 個油田，預計如果低油價反彈，這一數字將翻一番。美國能源部估計，美國（包括阿拉斯加）每天可以使用二氧化碳開採 7200 萬桶石油。已經有 5,000 英里的管道將二氧化碳從密西西比州傑克遜穹丘等天然礦床輸送到舊油田，就像一張蜘蛛網潛伏在地下，偶爾會透過閥門或泵露出地面。
昂貴的提議
目前，從礦床中開採二氧化碳的成本約為每噸 0.50 美元。然而，來自複雜的肯珀設施的二氧化碳成本可能高達該成本的三倍。
成本教訓來自多個地方，尤其是最早的碳捕獲與封存專案之一，薩斯喀徹溫省的邊界壩電廠。2014 年 10 月，這座“清潔煤”電廠開始向電網供電。薩斯克電力公司花費了 10 億多美元重建該電廠三臺燃煤鍋爐中的一臺，以捕獲其二氧化碳排放。這項支出的結果約為每千瓦電力發電能力 11,000 美元，是典型鍋爐的三倍多。密西西比電力公司對肯珀的估計與之類似：至少每千瓦 10,000 美元。
美國能源部估計，在這些水平上，捕獲二氧化碳將使消費者電價每千瓦時至少增加 0.04 美元。這相當於美國平均電價上漲 33%：每千瓦時 0.12 美元。如果沒有要求碳捕獲的法規或對電力公司想要避免的碳汙染徵稅，這些公司幾乎沒有經濟理由來追求這項技術。中國的經濟狀況也好不到哪裡去，中國現在的煤炭消耗量約為美國的四倍，印度在其提交給巴黎氣候談判的檔案中宣佈，它打算建造更多的燃煤電廠。由於成本原因，新電廠不太可能配備碳捕獲與封存技術。
即使碳捕獲的費用下降，儲存費用也可能仍然過高。美國 600 多家燃煤電廠中的許多電廠都不靠近可能可靠地儲存二氧化碳的地質構造，這些二氧化碳只是被泵入地下進行永久儲存。許多電廠也不靠近可能從二氧化碳注入中受益的 1600 個美國油田，這需要長而昂貴的管道和壓縮站。科學家們無法確定使用二氧化碳生產石油會帶來多少氣候效益。“我們不知道儲存的二氧化碳淨量，”倫敦帝國學院的化學工程師卡米爾·珀蒂特說。
推遲清算
正如肯珀所示，碳捕獲使發電廠變得龐大而昂貴，就像核電一樣。因此，諸如“未來發電”之類的廢棄專案清單很長。全球碳捕獲與封存研究所的資料顯示，自 2010 年以來，全球已廢棄 33 個碳捕獲與封存專案。大多數專案在失敗之前消耗了數億美元。那些仍然存在的專案，例如 Summit Power 的德克薩斯州清潔能源專案，都在苦苦掙扎。邊界壩在實現其自身的碳捕獲目標方面遇到了麻煩。
儘管如此，由於應對氣候變化的迫切需要，碳捕獲與封存專案仍在繼續。NRG Carbon 360 正在德克薩斯州建造一個名為 Petra Nova 的專案。該公用事業公司計劃通過出售電力和透過每年將 160 萬噸二氧化碳泵入休斯頓附近的西牧場油田獲得的石油來賺錢。Petra Nova 計劃最早於 2016 年底上線，但將僅捕獲發電廠總容量 10% 的二氧化碳，成本為 10 億美元。
塞拉俱樂部活動家、前環境保護署官員阿爾·阿門達里茲說：“清理燃煤電廠的排放是一個很好的目標。但 Petra Nova 專案的成本，特別是與德克薩斯州風能和太陽能等可再生能源的低成本相比，使碳捕獲與封存是否是減少碳排放的最有效方法成為疑問。”
謬論就在於此。除非美國開始關閉更多的燃煤電廠甚至天然氣電廠，否則它必須找到一種方法，將碳捕獲與封存從昂貴的奢侈品轉變為可行的解決方案。否則，該國將無法實現到 2050 年將溫室氣體汙染減少 80% 的長期目標。
肯珀並沒有為碳捕獲可以成為廉價且簡單的解決方案提供太多希望。兩個鼓鼓囊囊的深色煤堆在龐然大物旁邊升起，在密西西比州的陽光下烘烤，等待氣化爐啟動。從英國進口後更名為“自由鍾”號的九百萬磅全電動露天礦機閒置在那裡。巨大的卡特彼勒 789D 卡車也閒置在那裡，這些卡車每小時燃燒 28 加侖柴油，這是一個不太可能在短期內被捕獲的二氧化碳來源。
當肯珀最終按設計執行時，它將捕獲原本會排放的 65% 的二氧化碳。它不是清潔煤，只是 21 世紀的煤，它比其前輩更清潔。這座先進的發電廠除了排放大量導致酸雨的二氧化硫、形成煙霧的氮氧化物和煙塵以及其他形式的空氣汙染外，還將排放甲醛、甲苯和長長的重金屬清單。它每年將排放 91,000 噸二氧化碳以外的溫室氣體。仍然會有有毒的煤灰需要以某種方式處理。最終，肯珀每兆瓦時發電至少會將 800 磅二氧化碳排放到空中。這與燃氣發電廠大致相同，但不到典型燃煤發電廠排放量的一半。
世界正站在最終採取行動解決又一個垃圾問題的門檻上，而這只是眾多垃圾問題中的一個。正如我們的先輩開始付費將垃圾運到垃圾填埋場或處理汙水一樣，我們將不得不付費以最大限度地減少將大氣作為垃圾場的使用。肯珀代表了迄今為止清理煤炭的最佳努力，儘管它可能還不夠好。“我們希望取得更大的進展和更快的進展，”美國能源部化石能源首席副助理部長鬍里奧·弗裡德曼說。
嚴酷的經濟運算表明，碳捕獲的成本高於僅僅燃燒煤炭。這可能會使必要的技術在沒有對這種汙染定價的世界中無法發展。
為了產生所需的收入，肯珀已經發電一年多了——沒有平克斯頓的氣化爐。渦輪機燃燒來自連線到地下礦床的管道的天然氣。排放的二氧化碳均未被捕獲。它只是從煙囪中飄出，加劇了大氣中無形增厚的毯子，捕獲了密西西比州——以及世界其他地區——不需要的更多熱量。