在 2016 年 4 月一個飄雪的日子裡，時任懷俄明州州長馬特·米德宣佈了一項競賽，他希望這項競賽能夠拯救該州陷入困境的煤炭產業。競賽的目標很明確，儘管實現目標並非易事。
目標是找到一種方法，將二氧化碳排放轉化為可以銷售的產品。比賽場地將位於懷俄明州吉列的一家燃煤發電廠。
懷俄明州競賽的獲勝者將與艾伯塔省一家燃氣發電廠的類似競賽的獲勝者分享 1500 萬美元的獎金。所有進入半決賽的選手都將獲得 500 萬美元獎金的一部分。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。 透過購買訂閱，您將有助於確保關於塑造當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
來自全球各地的團隊都提出了申請。
米德在 2019 年離任，他告訴聚集在吉列郊外幹叉站的人群說：“我們正在尋找一個能改變世界的遊戲規則。”
五年後出現的答案不太可能拯救煤炭，但它可以為一些世界上最難脫碳的產業的綠色化奠定基礎。管理該競賽的加州非營利組織 XPrize 今天宣佈，它已選擇兩家綠色混凝土製造商作為 1500 萬美元大獎的獲得者。
該公告立即展示了碳利用的希望和侷限性，即二氧化碳排放可以轉化為碳纖維、混凝土甚至碳奈米管等產品。這也突顯了能源世界在短短五年內發生了多大的變化。
艾伯塔省和懷俄明州的獲勝團隊都展示了使用二氧化碳來加強混凝土並減少其溫室氣體排放的工藝。
加拿大初創公司 CarbonCure Technologies 透過展示其可以將二氧化碳注入混凝土廢水中並將其轉化為可以加強混凝土的礦物質，贏得了艾伯塔省的比賽。
懷俄明州的獲勝者，加州大學洛杉磯分校 CarbonBuilt，在混凝土凝固時將 CO2 注入混凝土混合物中，從而加強了最終產品並減少了 50% 以上的碳足跡。
混凝土是水泥的最終產品，水泥是全球排放的一個主要來源。為了製造水泥，石灰石和其他類似粘土的材料在巨大的窯爐中加熱並轉化為稱為熟料的塊狀物質。然後，將熟料與石膏混合製成水泥。
全球碳專案估計，2020 年加熱石灰石佔總排放量的 4%。該數字不包括為窯爐供電所需的能源排放。還有一點：隨著中國和其他國家迅速發展，水泥排放量正在快速增長。
XPrize 能源和資源價格運營執行主任馬休斯·埃克斯塔沃說：“因此，兩家我認為實際上與一個巨大市場、一個巨大產業相關，並且可以真正減少二氧化碳排放的公司能夠從競爭中脫穎而出，這非常令人興奮，因為這正是重點：能夠真正擴大規模並對氣候產生影響的解決方案。”
專家表示，雖然兩家決賽選手都減少了混凝土的碳足跡，但它們不一定會減少水泥生產的排放。CarbonCure 和 CarbonBuilt 都需要 CO2 源來固化混凝土。二氧化碳可能來自水泥廠、發電廠、乙醇廠，或者可能來自大氣。
哈佛大學教授、直接空氣捕獲初創公司 Carbon Engineering 的創始人戴維·基思指出，這些設施的排放量遠遠超過碳產品市場。例如，如果政策制定者擔心水泥排放，他們最好要求在水泥廠安裝碳捕獲和封存設施。但他表示，這些專案將是昂貴且在政治上難以實現的。
他說，XPrize 競賽令人擔憂，因為它可能會減少對煤炭和加拿大油砂生產商等重汙染行業的政治壓力。公司可以聲稱它們正在減少排放，而實際的減排量卻微乎其微。XPrize 競賽由美國公用事業公司 NRG Energy Inc. 和加拿大油砂創新聯盟贊助。
基思說：“從根本上講，我們每年產生 40 吉噸的廢二氧化碳，我們不需要那麼多。應該進行一些現實檢查。它在政治上分散了人們對實際解決問題的注意力。”
其他人則更為樂觀。哥倫比亞大學全球能源政策中心研究碳捕獲和利用的高階研究學者朱利奧·弗裡德曼表示，碳利用可以為公司解決排放問題創造經濟激勵，這在水泥等經濟中難以實現綠色化的行業中尤其重要。
不斷增長的綠色混凝土市場可能會促使進一步的創新，從而提高效率並降低成本。還有一點：美國政府佔國內混凝土市場的 50%，這使得華盛頓對該行業的排放量具有巨大的影響力。拜登總統的基礎設施提案包含呼籲制定綠色採購標準的條款。
弗裡德曼說：“把它想象成 A 型車或 T 型車會很有幫助。這是 200 年來混凝土配方的首次改變。它並非旨在成為氣候空間的全部。它旨在成為難以減少的部分。”
他補充說：“這不是煤炭公司的救命稻草。這是一種透過做好事來做好事的方式。最終，人們喜歡二氧化碳利用，不是因為它解決了氣候問題，而是因為你在製造東西和賺錢。......如果我們想改變我們建造東西的方式，我們需要公司採取行動，在這種情況下，它看起來很有用。”
碳利用的支持者承認這些技術的侷限性，他們指出，世界排放量遠遠超過碳產品市場可以吸收的量。但他們認為，利用可以成為氣候行動難題的重要組成部分，為綠色替代方案很少的行業提供解決方案。
CarbonCure 的早期版本技術已經安裝在 300 家混凝土廠中。該公司主要利用乙醇廠的二氧化碳注入混凝土混合物中，並希望到 2030 年每年減少 5 億噸二氧化碳排放量。
與傳統的碳捕獲（將二氧化碳注入地下處置井）不同，將氣體轉化為礦物質的好處還在於可以永久儲存，CarbonCure 總裁詹妮弗·瓦格納說。
她說：“我們注入的每一噸都會永久礦化，永遠不會釋放。所以我認為你必須考慮細微之處，哪些解決方案是暫時去除，哪些是永久去除。我們需要一種組合的方法來實現我們的氣候目標。這裡沒有靈丹妙藥。我們需要工具箱中的所有工具。”
加州大學洛杉磯分校塞繆利工程學院的分支機構 CarbonBuilt 正在尋找一種方法來幫助綠化世界上快速增長的建築行業，加州大學洛杉磯分校碳管理研究所負責人、土木與環境工程教授高拉夫·桑特說。該公司現在正尋求將其技術應用於商業環境。
透過將 CO2 注入水泥混合物中，該公司有效地降低了水泥生產的 CO2 足跡，並創造了比替代品更強的產品。他說，最便宜的方法是將 CarbonBuilt 的技術設定在煤炭廠或水泥廠，在那裡它可以獲得最便宜的 CO2。
他說：“大氣層對二氧化碳的來源是不可知的。因此，任何已經實現的二氧化碳減排都是有意義的。我認為我們的價值主張真正取決於我們如何處理像水泥生產這樣龐大的產業，這顯然是我們所處世界的基礎，我們如何降低該行業的碳強度？第二，我們如何嘗試利用我們可以經濟有效地利用的任何二氧化碳來源來向建築市場提供混凝土，這不僅是從工程角度來看是我們想要的，而且也是從社會角度來看我們想要的，以及我們如何以儘可能低的成本做到這一點。”
如果碳利用可能有助於綠化水泥，專家表示，煤炭等行業的前景不太樂觀。來自煤炭的排放量實在太大了，無法被綠色混凝土等產品吸收。
這暗示了能源世界的一個根本轉變。十年前，將碳捕獲應用於煤炭廠是該行業的普遍目標。正是這種想法促使 XPrize 將其競賽地點定在兩個發電廠。
但是，十年的廉價天然氣和低成本可再生能源從根本上改變了電力業務的前景，尤其是在美國，許多煤炭廠已經進入了生命週期的後期。
埃克斯塔沃說：“電力是一個重要的測試案例，但我認為我們一直都知道這些技術將進入最適合它們的地方。對於水泥和混凝土，也許它們實際上會進入水泥和混凝土的來源。我真的認為這種靈活性實際上是一種優勢，而不是認為它必須以這種方式存在。”
經 POLITICO, LLC 許可，轉載自 E&E 新聞。版權所有 2021 年。E&E 新聞為能源和環境專業人士提供重要新聞。